CN113664717B - 一种高精度头架 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高精度头架，属于机床加工设备技术领域，解决了现有技术的头架传动精度低，无法满足某些轴类零件的高精度需求。本发明包括壳体，主轴，壳体内设有电机，电机输出轴上设有电机同步轮，主轴上周向连接有主轴同步轮，主轴同步轮与电机同步轮之间通过皮带连接。本发明通过电机内藏来提高头架一体性，保持整洁，保证传动精度；通过胀紧套加皮带的连接方式保证传输精度；通过前4后2的轴承设计，增加了支撑精度；通过前螺钉与前压环、后螺钉与后压环之间的点接触方式，降低了主轴的轴向窜动公差；通过定活一体机构实现了主轴定芯与活芯转变；通过壳体侧部设置进气孔与出气口给电机持续冷却，防止电机过热影响精度。

Description

一种高精度头架
技术领域
本发明属于机床加工设备技术领域，具体而言，涉及一种机床头架。
背景技术
磨床是加工工件圆柱形、圆锥形或其他形状素线展成的外表面和轴肩端面的磨床，主要用于成批轴类零件的端面、外圆及圆锥面的精密磨削，是汽车发动机等行业的主要设备。也适用于军工、航天、一般精密机械加工车间批量小，精度要求高的轴类零件加工。外圆磨床由床身、头架、车尾、磨头，传动吸尘装置等部件组成。
其中机床中的头架是机床的重要组成部分，现有技术的头架将电机设置在头架外部，会积累灰尘，无法保持整洁，导致其传动精度低，无法满足某些轴类零件的高精度需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种高精度传动的机床头架。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种高精度头架，包括壳体，主轴，所述的壳体内设有电机，所述的电机输出轴上设有电机同步轮，所述的主轴上周向连接有主轴同步轮，所述的主轴同步轮与电机同步轮之间通过皮带连接。
通过电机驱动输出轴带动电机同步轮转动，电机同步轮转动带动皮带传动，皮带传动带动主轴同步轮转动，主轴同步轮转动带动主轴转动，将电机设置在壳体内可以提高头架一体性，保持整洁，保证传动精度。
在上述的一种高精度头架中，所述的电机同步轮与电机输出轴之间设有胀紧套，所述的胀紧套分别与电机输出轴和电机同步轮紧配合。
通过胀紧套分别与电机输出轴和电机同步轮紧配合，实现无键连接，保证传输精度。
在上述的一种高精度头架中，所述的主轴前端设有若干个前轴承，所述的主轴上设有前轴承定位装置，所述的前轴承定位装置位于前轴承靠近主轴后端一侧。
前轴承用于支撑主轴前端，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，降低主轴跳动公差，前轴承定位装置用于前轴承的定位。
在上述的一种高精度头架中，所述的主轴后端设有若干个后轴承，所述的主轴上设有后轴承定位装置，所述的后轴承定位装置位于后轴承靠近主轴后端一侧。
后轴承用于支撑主轴后端，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，降低主轴跳动公差，后轴承定位装置用于后轴承的定位。
在上述的一种高精度头架中，所述的前轴承为4个，所述的后轴承为2个。主轴前端为精度控制端，后端为自由端，由于主轴前端相较于主轴后端的传动精度要求更高，通过设置4个前轴承和2个后轴承来满足主轴两端的精度需求。
在上述的一种高精度头架中，所述的前轴承定位装置包括设置于前轴承靠近主轴后端一侧的前压环、设置于前压环靠近主轴后端一侧的前压圈、设置于所述前压圈上可调节对前压环压紧力的若干个前螺钉、设置于前压圈靠近主轴后端一侧的前止推环，所述的若干个前螺钉贯穿前压圈并与前压环点接触。
前压环用于压紧前轴承，前压圈用于压紧前压环，前压圈上的前螺钉周向均匀分布于前压环外侧，可分别调节前螺钉的压紧力，降低主轴的轴向窜动公差，前止推环用于限制前压圈的位置。
在上述的一种高精度头架中，所述的后轴承定位装置包括设置于后轴承靠近主轴后端一侧的后压环、设置于后压环靠近主轴后端一侧的后压圈、设置于所述后压圈上可调节对后压环压紧力的若干个后螺钉、设置于后压圈靠近主轴后端一侧的后止推环，所述的若干个后螺钉贯穿后压圈并与后压环点接触。
后压环用于压紧后轴承，后压圈用于压紧后压环，后压圈上的后螺钉周向均匀分布于后压环外侧，可分别调节后螺钉的压紧力，降低主轴的轴向窜动公差，后止推环用于限制后压圈的位置。
在上述的一种高精度头架中，所述的主轴后端外接有止动环，所述的止动环通过止动螺钉与主轴后端固定连接，所述的壳体连接有后盖，所述的后盖覆盖在止动环上并与壳体固定连接，所述的止动环上设有止动孔，所述止动环上还设有可与止动孔配合使用的定活一体机构。
通过止动螺钉将主轴后端与止动环固定连接，通过在止动环上覆盖设置后盖既加固了主轴后端与止动环的连接，又将定活一体机构压紧在止动环上，通过定活一体机构配合止动孔实现主轴的定芯和活芯转变。
在上述的一种高精度头架中，所述的定活一体机构包括贯穿后盖且可嵌入止动孔的驱动销、套接在所述驱动销上的驱动座、设置于所述驱动销上的把手、设置于所述驱动座上的固定螺钉，所述的驱动座内设有定活一体孔，所述的定活一体孔包括分别设置于驱动座表面的十字孔与驱动座内部的空腔，所述的十字孔内设有圆柱销，所述的空腔内设有弹簧。
驱动销既可以贴紧止动环实现定芯，又可以通过旋转驱动座上的圆柱销来减小对止动环的压紧力，再通过旋转主轴带动止动环旋转对准止动孔的位置嵌入，回转圆柱销实现活芯转变，把手便于将驱动销插入止动孔，固定螺钉用于将驱动座固定在后盖上，十字孔用于放置圆柱销，空腔用于放置弹簧。
在上述的一种高精度头架中，所述的壳体远离电机输出轴的一侧设有进气口，所述的壳体靠近电机的一侧设有出气口。
进气口和出气口分别用于外部气源对壳体内部进行持续进风和出风，持续冷却防止电机过热影响精度。
与现有技术相比，本发明通过电机内藏来提高头架一体性，保持整洁，保证了传动精度；通过胀紧套加皮带的连接方式保证传输精度；通过前4后2的轴承设计，增加了支撑精度；通过前螺钉与前压环、后螺钉与后压环之间的点接触方式实现了压紧力可调，降低了主轴的轴向窜动公差；通过定活一体机构实现了主轴定芯与活芯转变；通过壳体侧部设置进气孔与出气口给电机持续冷却，防止电机过热影响精度。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图一；
图2是本发明的部分剖面正视图；
图3是本发明的立体结构示意图二；
图4是本发明的内部结构示意图；
图5是本发明的部分剖面俯视图；
图中，1、壳体；2、主轴；21、前轴承；22、前轴承定位装置；221、前压环；222、前压圈；2221、前螺钉；223、前止推环；23、后轴承；24、后轴承定位装置；241、后压环；242、后压圈；2421、后螺钉；243、后止推环；3、电机；4、电机同步轮；5、主轴同步轮；6、皮带；7、胀紧套；8、止动环；81、止动螺钉；82、止动孔；9、后盖；10、定活一体机构；101、驱动销；102、驱动座；1021、固定螺钉；1022、定活一体孔；10221、十字孔；102211、圆柱销；10222、空腔；102221、弹簧；103、把手；11、进气口；12、出气口。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1-5所示，本发明包括壳体1，主轴2，壳体1内设有电机3，电机3输出轴上设有电机同步轮4，主轴2上周向连接有主轴同步轮5，主轴同步轮5与电机同步轮4之间通过皮带6连接。
通过电机3驱动输出轴带动电机同步轮4转动，电机同步轮4转动带动皮带6传动，皮带6传动带动主轴同步轮5转动，主轴同步轮5转动带动主轴2转动，将电机3设置在壳体1内可以提高头架一体性，保持整洁，保证传动精度。
电机同步轮4与电机3输出轴之间设有胀紧套7，胀紧套7分别与电机3输出轴和电机同步轮4紧配合。通过胀紧套7分别与电机3输出轴和电机同步轮紧4配合，实现无键连接，保证传输精度。
主轴2前端设有若干个前轴承21，主轴2上设有前轴承定位装置22，前轴承定位装置22位于前轴承21靠近主轴2后端一侧。前轴承21用于支撑主轴2前端，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，降低主轴2跳动公差，前轴承定位装置22用于前轴承21的定位。
主轴2后端设有若干个后轴承23，主轴2上设有后轴承定位装置24，后轴承定位装置24位于后轴承23靠近主轴2后端一侧。后轴承23用于支撑主轴2后端，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，降低主轴2跳动公差，后轴承定位装置24用于后轴承23的定位。
前轴承21为4个，后轴承23为2个。主轴2前端为精度控制端，后端为自由端，由于主轴2前端相较于主轴2后端的传动精度要求更高，通过设置4个前轴承21和2个后轴承23来满足主轴2两端的精度需求。
前轴承定位装置22包括设置于前轴承21靠近主轴2后端一侧的前压环221、设置于前压环221靠近主轴2后端一侧的前压圈222、设置于前压圈222上可调节对前压环221压紧力的若干个前螺钉2221、设置于前压圈222靠近主轴2后端一侧的前止推环223，若干个前螺钉2221贯穿前压圈222并与前压环221点接触。前压环221用于压紧前轴承21，前压圈222用于压紧前压环221，前压圈222上的前螺钉2221周向均匀分布于前压环221外侧，可分别调节前螺钉2221的压紧力，降低主轴2的轴向窜动公差，前止推环223用于限制前压圈222的位置。
后轴承定位装置24包括设置于后轴承23靠近主轴2后端一侧的后压环241、设置于后压环241靠近主轴2后端一侧的后压圈242、设置于后压圈242上可调节对后压环241压紧力的若干个后螺钉2421、设置于后压圈242靠近主轴2后端一侧的后止推环243，若干个后螺钉2421贯穿后压圈242并与后压环241点接触。后压环241用于压紧后轴承23，后压圈242用于压紧后压环241，后压圈242上的后螺钉2421周向均匀分布于后压环241外侧，可分别调节后螺钉2421的压紧力，降低主轴2的轴向窜动公差，后止推环243用于限制后压圈242的位置。
主轴2后端外接有止动环8，止动环8通过止动螺钉81与主轴2后端固定连接，壳体1连接有后盖9，后盖9覆盖在止动环8上并与壳体1固定连接，止动环8上设有止动孔82，止动环8上还设有可与止动孔82配合使用的定活一体机构10。通过止动螺钉81将主轴2后端与止动环8固定连接，通过在止动环8上覆盖设置后盖9既加固了主轴2后端与止动环8的连接，又将定活一体机构10压紧在止动环8上，通过定活一体机构10配合止动孔82实现主轴2的定芯和活芯转变。
定活一体机构10包括贯穿后盖9且可嵌入止动孔82的驱动销101、套接在驱动销101上的驱动座102、设置于驱动销101上的把手103、设置于驱动座102上的固定螺钉1021，驱动座102内设有定活一体孔1022，定活一体孔1022包括分别设置于驱动座102表面的十字孔10221与驱动座102内部的空腔10222，十字孔10221内设有圆柱销102211，空腔10222内设有弹簧102221。驱动销101既可以贴紧止动环8实现定芯，又可以通过旋转驱动座102上的圆柱销102211来减小对止动环8的压紧力，再通过旋转主轴2带动止动环8旋转对准止动孔82的位置嵌入，回转圆柱销102211实现活芯转变，把手103便于将驱动销101插入止动孔82，固定螺钉1021用于将驱动座102固定在后盖9上，十字孔10221用于放置圆柱销102211，空腔10222用于放置弹簧102221。
壳体1远离电机3输出轴的一侧设有进气口11，壳体1靠近电机3的一侧设有出气口12。进气口11和出气口12分别用于外部气源对壳体1内部进行持续进风和出风，持续冷却防止电机3过热影响精度。
本发明工作原理：将头架安装在机床滑轨上，头架壳体1内部电机3通电工作，电机3输出轴和电机同步轮4通过胀紧套7紧配合，电机3输出轴带动电机同步轮4转动，电机同步轮4转动带动皮带6传动，皮带6传动带动主轴同步轮5转动，主轴同步轮5转动带动主轴2转动。主轴2前端的4个前轴承21用于支撑，并降低其运动过程中的摩擦系数，保证其回转精度，前轴承定位装置22用于前轴承21的定位，其中前压环221用于压紧前轴承21，前压圈222与前螺钉2221用于压紧前压环221，且可通过调节前螺钉2221降低主轴2的轴向窜动公差，前止推环223用于限制前压圈222的位置。主轴2后端的2个后轴承23用于支撑，并降低其运动过程中的摩擦系数，保证其回转精度，降低主轴2跳动公差，后轴承定位装置24用于后轴承23的定位，其中后压环241用于压紧后轴承23，后压圈242与后螺钉2421用于压紧后压环241，且可通过调节后螺钉2421降低主轴2的轴向窜动公差，后止推环243用于限制后压圈242的位置。止动环8配合定活一体机构10来实现主轴2定芯和活芯转变，其中驱动销101轴向外接的驱动座102内设有定活一体孔1022，定活一体孔1022的十字孔10221配合圆柱销102211来限位固定，通过转动主轴2使得止动环8上的止动孔82对准驱动销101，通过把手103可将驱动销101压入止动孔82内，并通过弹簧102221、圆柱销102211、十字孔10221的配合进行固定完成活芯转变。进气口11和出气口12分别用于外部气源对壳体1内部进行持续进风和出风，持续冷却防止电机3过热影响精度。通过外接气源，在滑轨下方设置若干个气浮孔，当头架需要移动时，由气浮孔引出高压气体对头架形成向上的压力，克服头架重力，降低头架与滑轨之间的摩擦力，减轻头架前后移动的劳动强度。
本发明通过电机3内藏来提高头架一体性，保持整洁，保证了传动精度；通过胀紧套7加皮带6的连接方式保证传输精度；通过前四后二的轴承设计，增加了支撑精度，降低了主轴2的跳动公差；通过前螺钉2221与前压环221、后螺钉2421与后压环241之间的点接触方式实现了压紧力可调，降低了主轴2的轴向窜动公差；通过定活一体机构10实现了主轴2定芯与活芯转变；通过壳体1侧部设置进气孔与出气口12给电机3持续冷却，防止电机3过热影响精度。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种高精度头架，包括壳体(1)，主轴(2)，其特征在于：所述的壳体(1)内设有电机(3)，所述的电机(3)输出轴上设有电机同步轮(4)，所述的主轴(2)上周向连接有主轴同步轮(5)，所述的主轴同步轮(5)与电机同步轮(4)之间通过皮带(6)连接，所述的主轴(2)后端外接有止动环(8)，所述的止动环(8)通过止动螺钉(81)与主轴(2)后端固定连接，所述的壳体(1)连接有后盖(9)，所述的后盖(9)覆盖在止动环(8)上并与壳体(1)固定连接，所述的止动环(8)上设有止动孔(82)，所述止动环(8)上还设有可与止动孔(82)配合使用的定活一体机构(10)，所述的定活一体机构(10)包括贯穿后盖(9)且可嵌入止动孔(82)的驱动销(101)、套接在所述驱动销(101)上的驱动座(102)、设置于所述驱动销(101)上的把手(103)、设置于所述驱动座(102)上的固定螺钉(1021)，所述的驱动座(102)内设有定活一体孔(1022)，所述的定活一体孔(1022)包括分别设置于驱动座(102)表面的十字孔(10221)与驱动座(102)内部的空腔(10222)，所述的十字孔(10221)内设有圆柱销(102211)，所述的空腔(10222)内设有弹簧(102221)。
2.根据权利要求1所述的一种高精度头架，其特征在于：所述的电机同步轮(4)与电机(3)输出轴之间设有胀紧套(7)，所述的胀紧套(7)分别与电机(3)输出轴和电机同步轮(4)紧配合。
3.根据权利要求1或2所述的一种高精度头架，其特征在于：所述的主轴(2)前端设有若干个前轴承(21)，所述的主轴(2)上设有前轴承定位装置(22)，所述的前轴承定位装置(22)位于前轴承(21)靠近主轴(2)后端一侧。
4.根据权利要求3所述的一种高精度头架，其特征在于：所述的主轴(2)后端设有若干个后轴承(23)，所述的主轴(2)上设有后轴承定位装置(24)，所述的后轴承定位装置(24)位于后轴承(23)靠近主轴(2)后端一侧。
5.根据权利要求4所述的一种高精度头架，其特征在于：所述的前轴承(21)为4个，所述的后轴承(23)为2个。
6.根据权利要求3所述的一种高精度头架，其特征在于：所述的前轴承定位装置(22)包括设置于前轴承(21)靠近主轴(2)后端一侧的前压环(221)、设置于前压环(221)靠近主轴(2)后端一侧的前压圈(222)、设置于所述前压圈(222)上可调节对前压环(221)压紧力的若干个前螺钉(2221)、设置于前压圈(222)靠近主轴(2)后端一侧的前止推环(223)，所述的若干个前螺钉(2221)贯穿前压圈(222)并与前压环(221)点接触。
7.根据权利要求4所述的一种高精度头架，其特征在于：所述的后轴承定位装置(24)包括设置于后轴承(23)靠近主轴(2)后端一侧的后压环(241)、设置于后压环(241)靠近主轴(2)后端一侧的后压圈(242)、设置于所述后压圈(242)上可调节对后压环(241)压紧力的若干个后螺钉(2421)、设置于后压圈(242)靠近主轴(2)后端一侧的后止推环(243)，所述的若干个后螺钉(2421)贯穿后压圈(242)并与后压环(241)点接触。
8.根据权利要求1或2所述的一种高精度头架，其特征在于：所述的壳体(1)远离电机(3)输出轴的一侧设有进气口(11)，所述的壳体(1)靠近电机(3)的一侧设有出气口(12)。
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