CN114012334A - 一种龙门加工中心具有双限位功能的焊接结构主轴箱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种龙门加工中心用具有双限位功能的焊接结构主轴箱，属于机床设备领域，其特征在于，包括主轴和主轴套筒，主轴套筒内设置有用于容纳主轴的安装孔，所述主轴与主轴套筒之间采用如下形式的连接结构：连接结构Ⅰ：主轴通过其法兰面与主轴套筒固定连接；连接结构Ⅱ：主轴套筒壁中设置有油腔，油腔的内端面与主轴套筒之间形成厚度为0.5‑1mm的薄壁结构，油腔内填充有压力介质，压力介质施压于该薄壁结构上能够使其产生一定形变，用于对主轴限位夹紧；本发明能够增加主轴箱在加工过程中的受力范围，从而提高主轴箱与主轴装配后整体刚性，抑制主轴产生微型偏摆，抑制加工振动的产生，提高机床的加工效率和加工面质量。
Description
技术领域
本发明涉及机床设备领域，具体涉及一种龙门加工中心具有双限位功能的焊接结构主轴箱。
背景技术
随着国内装备制造业的快速发展，作为装备制造加工母机的机床行业，为了满足各行业加工需要，对于加工母机的要求有显著提高。机床主轴箱一般采用铸造或焊接成形，机床主轴安装在主轴箱主轴套筒内，仅通过主轴法兰与主轴套筒紧固连接。机床切削时，主轴直接受到切削作用力，而主轴箱的结构形式及主轴的安装固定方式，直接影响主轴切削刚性，刚性不足直接影响加工效率和加工质量。
现有的铸造或焊接主轴箱具体存在以下问题：
主轴轴径与安装孔小间隙配合定位，龙门机型上使用最多的BT50主轴，轴径比较大，轴孔深度比较深，使用镗铣加工主轴安装孔难度很大；
考虑到主轴需要后期拆装维修，主轴上端轴径与主轴套筒之间通常加大配合间隙；因此实际上主轴上端轴径与主轴套筒之间不具备固定效果，即仅主轴法兰端面与主轴箱刚性连接。而实际加工中受到的切削力主要作用在主轴箱最下端，因此主轴箱与主轴装配后整体刚性有待提高。
综上，现有的主轴箱结构和主轴固定方式，不仅加工难度大，整体刚性不足，而且主轴在加工过程中，产生微型偏摆造成加工振动，影响加工效率和加工面质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种龙门加工中心用具有双限位功能的焊接结构主轴箱，将主轴上端轴径与主轴套筒之间由间隙配合改为夹紧固定，使主轴法兰面、主轴上端轴径与主轴箱刚性连接，增加主轴箱在加工过程中的受力范围，从而提高主轴箱与主轴装配后整体刚性，抑制主轴产生微型偏摆，抑制加工振动的产生，提高机床的加工效率和加工面质量。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种龙门加工中心具有双限位功能的焊接结构主轴箱，其特征在于，包括主轴以及套设在主轴外部的主轴套筒，主轴套筒内设置有用于容纳主轴的安装孔，所述主轴与主轴套筒之间采用如下形式的连接结构：
连接结构Ⅰ ：主轴通过其法兰面与主轴套筒固定连接；
连接结构Ⅱ：主轴套筒壁中设置有油腔，主轴箱的外壁上分别设置有与该油腔相连通的注油孔和排气孔，所述油腔的内端面与主轴套筒之间形成厚度为0.5-1mm的薄壁结构，油腔内填充有压力介质，具有一定压力的压力介质施压于该薄壁结构上能够使其产生一定形变，用于对主轴限位夹紧。
进一步的，所述油腔包括用于形成薄壁结构的若干第一油腔以及用于连通各第一油腔和注油孔的第二油腔，若干第一油腔在主轴套筒壁中沿其周向间隔布置。
更进一步的，所述第一油腔的结构具体可以采用如下三种形式：
第一油腔沿主轴径向的截面设置为圆形、
第一油腔沿主轴轴向的截面设置为长条形、
或者第一油腔沿垂直于主轴轴向的截面设置为弧形。
另外，在所述注油孔处还设置有用于向压力介质施压的驱动部，排气孔处设置有丝堵。所述驱动部包括设置在注油孔处的活塞以及设置在活塞外部的顶丝。
进一步的，所述连接结构Ⅰ中，主轴下部通过其法兰面固定连接在主轴套筒端部；连接结构Ⅱ中，薄壁结构设置在靠近主轴的上部，此处主轴与主轴套筒为间隙配合。
进一步的，所述主轴套筒的材质采用焊接钢，优选Q355A或Q345A。
本发明的有益效果是：
1.通过设置的油腔结构及其与主轴套筒之间形成的薄壁结构，利用油压使该薄壁结构产生一定形变来实现对主轴的限位夹紧，从而将主轴上端轴径与主轴套筒之间的间隙配合转换为夹紧固定，实现主轴上端轴径与主轴套筒刚性连接，配以主轴法兰面与主轴套筒刚性连接，二者共同作用大大增加了主轴在加工过程中的受力范围，从而提高主轴箱与主轴装配后整体刚性，改善主轴受力部位，抑制主轴产生微型偏摆，从而减小切削过程中的不良振动，能有效抑制加工振动的产生，提高机床的加工效率和加工面质量；
2.本结构薄壁结构的设置不改变主轴上端轴径与主轴套筒间隙配合的安装形式，加工比较容易，也有利于主轴套筒后期的拆装维护。
附图说明
图1是本发明一实施例的结构示意图；
图2是图1中的A-A向剖面结构示意图；
图3是图2中的B-B向剖面结构示意图；
图4是图2中C处的放大结构示意图；
图5是图2中D处的放大结构示意图；
图6是图3中E处的放大结构示意图；
图7是本发明另一实施例B-B向剖面的局部放大结构示意图；
图8是本发明又一实施例A-A向剖面的局部放大结构示意图；
图中：1.主轴，2.主轴套筒，3.主轴箱，4.油腔，41.第一油腔，42.第二油腔，5.注油孔，6.排气孔，7.驱动部，71.活塞，72.顶丝，8.丝堵，9.薄壁结构。
具体实施方式
下面对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1-图6所示，本实施例的龙门加工中心具有双限位功能的焊接结构主轴箱，包括主轴1以及套设在主轴1外部的主轴套筒2，主轴套筒2内设置有用于容纳主轴1的安装孔，本实施例主轴套筒的材质采用Q355A钢，另外还可以采用Q345A钢。
所述主轴1与主轴套筒2之间采用如下形式的连接结构：
连接结构Ⅰ：主轴1下部通过其法兰面固定连接在主轴套筒2端部；
连接结构Ⅱ：主轴套筒2壁中设置有油腔4，主轴箱3的外壁上分别设置有与该油腔4相连通的注油孔5和排气孔6，所述油腔4的内端面与主轴套筒2之间形成厚度为0.5-1mm的薄壁结构9；具体地，薄壁结构9设置在靠近主轴1的上部，主轴大套的下方，此处主轴1与主轴套筒2为间隙配合；油腔4内填充有压力介质，具有一定压力的压力介质施压于该薄壁结构9上能够使其产生一定形变，用于对主轴1限位夹紧。
具体的，所述油腔4包括第二油腔42及若干第一油腔41，若干第一油腔41在主轴套筒2壁中沿其周向间隔布置。本实施例中的第一油腔41沿主轴1径向的截面设置为圆形，即第一油腔41为方向同主轴横截面中径向的盲孔结构，其底部靠近主轴套筒2内壁并与主轴套筒2内壁之间形成薄壁结构9，并阵列布置在主轴外围；第二油腔42设置呈环形并分别连通各第一油腔41和注油孔5。
另外，注油孔5处还设置有用于向压力介质施压的驱动部7，驱动部7包括设置在注油孔5处的活塞71以及设置在活塞71外部的顶丝72；排气孔6处设置有丝堵8。
本主轴箱结构的加工方法为：首先将主轴套筒2加工出第一油腔41和第二油腔42结构，具体表现为多个内腔和环形槽，使得第一油腔41与主轴套筒2的内壁之间留有0.5-1mm的薄壁结构9；然后将主轴套筒2与主轴箱外壳的其他零件焊接形成主轴箱结构，并加工注油孔5、排气孔6以便与油腔6形成一个封闭相通的空间。这种结构及加工方法既满足了主轴箱的可加工性和易加工性要求，而且也利于大轴径主轴对应主轴套筒的安装孔的镗铣加工。另外，本结构中主轴套筒采用的是Q355A钢，而非灰铸铁，这是由于灰铸铁材质无法实现主轴套筒内油腔结构的布置，且后期加工也无法实现该结构。
本发明的实施原理是：使用注脂枪通过注油孔5往油腔4内部注入 0号油脂，直至0号油脂从排气孔6排尽油腔内部的空气，并有油脂从排气孔6流出，此时油腔填充满。
如图5所示，油脂填充满油腔后，使用丝堵8封住排气孔6；注油孔5端头安装顶丝72和活塞71。
如图4所示，主轴1安装在主轴套筒2内，主轴1通过法兰11与主轴套筒2固定完成后，使用扳手驱动顶丝72推动活塞71前移，压缩油腔6内的0号油脂。利用压缩油脂形成的压力压迫油腔6和主轴套筒2之间的薄壁结构9部位，使得薄壁部位产生微量形变，从而夹紧主轴1，产生在主轴外围形成多点式夹紧的效果，使主轴1上端轴径与主轴箱刚性连接。这样主轴1不仅有法兰面与主轴套筒2刚性连接，还有主轴1上端轴径与主轴套筒2刚性连接，增加了主轴1在加工过程中的受力范围，抑制主轴1产生微型偏摆，抑制加工振动的产生，从而提高主轴箱与主轴装配后整体刚性，并提高机床的加工效率和加工面质量。
在本发明的另一实施例中，还可以将第一油腔41设置成沿垂直于主轴1轴向上的截面为弧形，如图7所示。
在本发明的其他实施例中，还可以将第一油腔41设置成沿主轴1轴向上的截面为长条形，如图8所示。
除本发明所列实施例之外，其他形式的第一油腔结构也包含在本发明的保护范围之内，只要满足所形成的薄壁结构在主轴外围呈间隔式排布从而实现对主轴的多点式限位夹紧即可。
Claims (10)
1.一种龙门加工中心具有双限位功能的焊接结构主轴箱，其特征在于，包括主轴（1）以及套设在主轴（1）外部的主轴套筒（2），主轴套筒（2）内设置有用于容纳主轴（1）的安装孔，所述主轴（1）与主轴套筒（2）之间采用如下形式的连接结构：
连接结构Ⅰ：主轴（1）通过其法兰面与主轴套筒（2）固定连接；
连接结构Ⅱ：主轴套筒（2）壁中设置有油腔（4），主轴箱（3）的外壁上分别设置有与该油腔（4）相连通的注油孔（5）和排气孔（6），所述油腔（4）的内端面与主轴套筒（2）之间形成厚度为0.5-1mm的薄壁结构，油腔（4）内填充有压力介质，具有一定压力的压力介质施压于该薄壁结构上能够使其产生一定形变，用于对主轴（1）限位夹紧。
2.根据权利要求1所述的龙门加工中心具有双限位功能的焊接结构主轴箱，其特征在于，所述油腔（4）包括用于形成薄壁结构的若干第一油腔（41）以及用于连通各第一油腔（41）和注油孔（5）的第二油腔（42），若干第一油腔（41）在主轴套筒（2）壁中沿其周向间隔布置。
3.根据权利要求2所述的龙门加工中心具有双限位功能的焊接结构主轴箱，其特征在于，所述第一油腔（41）沿主轴（1）径向的截面设置为圆形。
4.根据权利要求2所述的龙门加工中心具有双限位功能的焊接结构主轴箱，其特征在于，所述第一油腔（41）沿主轴（1）轴向的截面设置为长条形。
5.根据权利要求2所述的龙门加工中心具有双限位功能的焊接结构主轴箱，其特征在于，所述第一油腔（41）沿垂直于主轴（1）轴向的截面设置为弧形。
6.根据权利要求1所述的龙门加工中心具有双限位功能的焊接结构主轴箱，其特征在于，所述注油孔（5）处设置有用于向压力介质施压的驱动部（7）。
7.根据权利要求1所述的龙门加工中心具有双限位功能的焊接结构主轴箱，其特征在于，所述驱动部（7）包括设置在注油孔（5）处的活塞（71）以及设置在活塞（71）外部的顶丝（72）。
8.根据权利要求1所述的龙门加工中心具有双限位功能的焊接结构主轴箱，其特征在于，所述排气孔（6）处设置有丝堵（8）。
9.根据权利要求1所述的龙门加工中心具有双限位功能的焊接结构主轴箱，其特征在于，所述连接结构Ⅰ中，主轴（1）下部通过其法兰面固定连接在主轴套筒（2）端部；连接结构Ⅱ中，薄壁结构设置在靠近主轴（1）的上部，此处主轴（1）与主轴套筒（2）为间隙配合。
10.根据权利要求1所述的龙门加工中心具有双限位功能的焊接结构主轴箱，其特征在于，所述主轴套筒（2）采用焊接钢。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114713861A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-08 | 安徽新诺精工股份有限公司 | 一种数控机床主轴单元安装结构 |
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