CN114523416B - 一种动压主轴总成 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种动压主轴总成，包括套筒、端盖、主轴和轴承；套筒中部开设有进油口，套筒内壁上设置有供油通过的油道，油道向靠近轴承的方向延伸；主轴包括第一螺纹段，第一螺纹段轴承靠近进油口的一侧；第一螺纹段的螺纹间隙连通油道；所述第一螺纹段将油传输至轴承的外壁处，所述轴承靠近第一螺纹段的外侧壁上开设有进油通道，所述进油通道贯穿至轴承的内壁；所述第一螺纹段将油传输至轴承的外壁处，所述轴承靠近第一螺纹段的外侧壁上开设有进油通道，所述进油通道贯穿至轴承的内壁。通过第一螺纹段，使得主轴总成实现自动吸油，从而无需额外设置油泵实现油液的循环，使动压主轴总成的使用成本降低。

Description

一种动压主轴总成

技术领域

本申请涉及磨床部件的领域，尤其是涉及一种动压主轴总成。

背景技术

磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。 大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮进行磨削加工。

砂轮通常是安装在主轴总成的主轴一端，通过设置驱动源驱动主轴转动，使得砂轮转动，砂轮对工件打磨，从而实现工件的加工。

参照图1，相关技术中的主轴总成，包括套筒1、转动设置于套筒1内的主轴2和套设于主轴2上的轴承3，轴承3为三瓦式轴承3，三瓦式轴承3包括三个间隔设置的瓦块9，瓦块9绕主轴2的周向均匀设置，瓦块9的靠近主轴2的一侧用于抵接主轴2的外壁形成支撑，瓦块9远离主轴2的一侧固定于套筒1的内壁。

发明人认为，上述技术中的三瓦式轴承对主轴进行支撑，通常需要额外设置油泵对轴承处的油进行循环来使得轴承冷却，导致轴承总成的使用成本较高。

发明内容

为了提高工件的加工精度，本申请提供一种动压主轴总成。

本申请提供的一种动压主轴总成，采用如下的技术方案：

一种动压主轴总成，包括套筒、固定于套筒两端的端盖、转动连接在套筒内的主轴和固定于套筒内壁的轴承；所述端盖上开设有供主轴端部穿过的开口，所述套筒内壁设置有用于容纳轴承的轴腔，所述主轴穿过轴承的内环，所述主轴与轴承同轴转动连接；

所述套筒中部开设有进油口，所述套筒内壁上设置有供油通过的油道，所述油道向靠近轴承的方向延伸；所述主轴包括第一螺纹段，所述第一螺纹段位于轴承靠近进油口的一侧；所述第一螺纹段的螺纹间隙连通油道，所述第一螺纹段的外壁接触套筒的内壁；所述主轴转动时，所述第一螺纹段将油道内的油传输至轴腔内；

所述第一螺纹段将油传输至轴承的外壁处，所述轴承靠近第一螺纹段的外侧壁上开设有进油通道，所述进油通道贯穿至轴承的内壁；

所述轴承远离第一螺纹段的端面上开设有出油通道，所述轴腔内壁上还开设有出油口，所述出油通道和出油口连通。

通过采用上述技术方案，动压主轴总成使用时，将动压主轴总成整体完全浸没在油内，砂轮固定在主轴位于端盖外的其中一个端部，主轴另一个端部用于连接驱动源；油从进油口进入油道中，当主轴转动时，第一螺纹段将转动，通过螺纹间隙对油液传输至轴腔内，轴承位于轴腔内，油液能对轴承进行润滑。油液再通过进油通道进入轴承内腔，然后通过主轴的转动，使油液充分浸润轴承的内壁，实现润滑效果，同时主轴的转动还能将油液带至出油通道处，并通过出油口排出。因为主轴总成为整体浸没在油液中使用，使得油液从进油口进入套筒内，又从出油孔排出，实现循环。且动压主轴总成能进行主动吸油，因而无需额外设置油泵将油驱动至轴承处，降低动压主轴的使用成本。

可选的，所述轴承内壁上设置有至少一组第一动压支撑结构，每组所述第一动压支撑结构包括沿轴承内壁周向依次排列的内壁深腔、内壁浅腔和内壁封油边，所述内壁深腔的深度大于内壁浅腔的深度，所述内壁深腔和内壁浅腔连通，所述内壁封油边用于抵接主轴外壁。

通过采用上述技术方案，油液到达轴腔内后，油液能位于内壁深腔和内壁浅腔轴内。主轴的转动方向与内壁深腔、内壁浅腔和内壁封油边的排列方向相同，使得主轴高速旋转时，由于油液存在粘性，主轴会带动油液跟随运动，即油液的运动方向为从内壁深腔到内壁浅腔的方向。内壁封油边用于抵接主轴外壁，所以当油液运动遇到内壁封油边时，因主轴和轴承内壁的间隙减小，油液的运动会受到阻力，从而在内壁封油边附近产生挤压。油液受到挤压后压力就会升高，这个升高的压力就是动压，动压具有沿主轴的径向主轴中心的方向的压力，使得动压能对主轴进行支撑，从而使主轴更加稳定；

通过降低主轴在高度旋转时与轴承内壁的接触面积，采用动压对轴承进行支撑，一方面降低轴承与主轴的摩擦，提高轴承和主轴的使用寿命，另一方面，采用动压支撑主轴后，使得主轴具有较好的转动稳定性，使得砂轮在打磨工件时更加精准，提高加工精度。

因为第一动压支撑结构的设置，使得轴承内的油液油温会快速升高，通过设置循环，且配合第一螺纹段的自动吸油效果，使得轴承内的油液能较快的形成循坏，对轴承处进行降温，提高动压主轴总成的使用寿命。

可选的，所述内壁深腔和内壁浅腔的底壁倾斜设置，且所述内壁深腔和内壁浅腔的底壁倾斜方向相同，所述内壁深腔和内壁浅腔的底壁相互靠近的端部连接。

通过采用上述技术方案，将内壁深腔和内壁浅腔的底部倾斜设置，且端部相互连接，使得油液从深腔到浅腔过度流畅，使主轴转动稳定。

可选的，所述轴腔内壁靠近进油口的一侧设置有抵接壁，所述抵接壁用于抵接轴承端部，所述轴承远离抵接壁的一侧的主轴端部供砂轮安装；

所述轴承朝向抵接壁的端面上设置有至少两组第二动压支撑结构，至少两组所述第二动压支撑结构沿轴承的轴线的周向均匀设置；每组所述第二动压支撑结构包括沿轴承的轴线周向依次设置的端面深腔、端面浅腔和端面封油边，每组所述端面深腔、端面浅腔和端面封油边沿同一时针方向排列，所述端面深腔的深度大于端面浅腔的深度，所述端面深腔和端面浅腔连通，所述端面深腔和端面浅腔均连通轴承内腔。

通过采用上述技术方案，通过设置抵接壁和第二动压支撑结构，油液进入端面深腔和端面浅腔内，主轴的转动与端面深腔、端面浅腔和端面封油边的排列方向相同，使得主轴在高速旋转时，由于油液存在粘性，主轴会带动油液跟随运动，即油液的运动方向为从端面深腔到端面浅腔的方向。端面封油边用于抵接抵接壁，所以当油液运动遇到端面封油边时，因端面浅腔到抵接壁的间隙减小，油液的运动会受到阻力，从而在端面封油边附近产生动压，动压具有朝向主轴方向的抵接力，进而对主轴进行支撑，提高主轴的转动稳定性。

可选的，所述进油通道连通内壁深腔。

通过采用上述技术方案，通过将油液直接连通内壁深腔，使得主轴转动后带动内壁深腔内的油液向内壁浅腔位移时，内壁深腔内的油液减少后能迅速进行补充，实现内壁深腔内油液的稳定性，使得内壁深腔放空后，主轴转动时发出异响。

可选的，所述轴腔内壁上设置有储油通道，所述储油通道连通第一螺纹段的螺纹间隙和进油通道。

通过采用上述技术方案，通过设置储油通道，使得第一螺纹段转动时输送过来的油液能稳定的储存在储油槽内，使内壁深腔内油液缺少后能快速补上。

可选的，所述轴承内壁上开设有至少一个排油槽，所述排油槽贯穿轴承远离第一螺纹段的一侧的端部。

通过采用上述技术方案，通过设置排油槽，使轴承内的油液能更快的流至远离第一螺纹段的端面，并且通过出油通道排出，加速循坏，使得轴承内的油温不易过高。

可选的，所述排油槽与第一动压支撑结构一一对应设置，所述排油槽的深度小于内壁深腔的深度，所述排油槽连通内壁深腔。

通过采用上述技术方案，通过将排油槽连通内壁深腔，因为油压较高的油液大量位于内壁深腔和内壁浅腔处，通过设置排油槽，使得内壁深腔和内壁浅腔内油液循环较快，使得内壁深腔和内壁浅腔处的油温不易过高。且将排油槽连通内壁深腔，使得内壁浅腔处的油也保持较高的油压对主轴进行支撑。

可选的，所述套筒内固定有两个轴承，所述主轴两端转动设置于轴承内；所述主轴还包括第二螺纹段，所述进油口位于第一螺纹段和第二螺纹段之间，所述第一螺纹段和第二螺纹段位于两个轴承之间，所述第二螺纹段与第一螺纹段上的螺纹相反，所述油道从进油口的两侧朝第一螺纹段和第二螺纹段的方向延伸。

通过上述技术方案，通过设置两个轴承，进一步提高主轴在套筒内的转动稳定性。将第一螺纹段和第二螺纹段的螺纹相反设置，使得第二螺纹转动后能将油液输送至远离第一螺纹段一侧的轴承。

可选的，所述主轴位于端盖外的其中一个端部与端盖固定，所述端盖上固定有皮带轮，所述皮带轮与主轴同轴设置。

通过上述技术方案，通过设置皮带轮，可以通过皮带连接驱动源，使得驱动源无需放置在油液中使用。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过第一螺纹段，使得主轴总成实现自动吸油，从而无需额外设置油泵实现油液的循环，使动压主轴总成的使用成本降低；

2.通过设置第一动压支撑结构，主轴转动时，主轴方便被第二动压支撑结构内的动压油液支撑，使主轴的稳定性较好；

3.通过设置第一螺纹段和第二螺纹段，使得动压主轴总成方便自主吸油，同时还加速第一动压支撑结构和第二动压支撑结构处有液的循环速度，使第一动压支撑结构和第二动压支撑结构不易过热。

附图说明

图1是相关技术中主轴总成的结构示意图。

图2是本申请实施例的动压主轴总成的结构示意图，主要展示套筒内的结构。

图3是图1的A处的放大图。

图4是轴承的截面图，主要展示第一动压支撑结构。

图5是轴承设置有第二动压支撑结构的端面的展示图。

附图标记说明：1、套筒；11、轴腔；12、止推圈；121、抵接壁；13、进油口；14、出油口；15、油道；16、储油通道；2、主轴；21、第一螺纹段；22、第二螺纹段；23、连接段；24、安装段；3、轴承；31、进油通道；32、出油通道；4、端盖；41、开口；5、皮带轮；6、第一动压支撑结构；61、内壁深腔；62、内壁浅腔；63、内壁封油边；7、第二动压支撑结构；71、端面深腔；72、端面浅腔；73、端面封油边；8、排油槽；9、瓦块。

具体实施方式

以下结合附图2-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种动压主轴总成。参照图2，动压主轴总成包括套筒1、转动连接于套筒1内的主轴2和套设在主轴2两端的轴承3，轴承3外壁固定于套筒1的内壁上，两个轴承3间隔设置，轴承3的内壁与主轴2的外壁转动接触。动压主轴总成还包括设置于主轴2两端的端盖4，两个端盖4上均开设有供主轴2端部穿出套筒1外部的开口41。其中一个端盖4固定于套筒1的端部，砂轮同轴固定在贯穿该端盖4的主轴2端部上。另一个端盖4直接固定于主轴2的另一个端部，固定于主轴2端部的端盖4上固定有皮带轮5，皮带轮5的轴线与主轴2的轴线重合。

参照图2、图3，套筒1内设置有用于容纳轴承3的两个轴腔11，两个轴腔11位于套筒1内腔的两端处。远离皮带轮5的轴腔11内壁上固定有止推圈12，止推圈12用于接触轴承3远离砂轮的端面，止推圈12用于承载轴承3周向的力。轴承3远离远离止推圈12的端面的边缘处抵紧端盖4。

参照图2，主轴2包括第一螺纹段21、第二螺纹段22、连接段23以及两个安装段24。第一螺纹段21和第二螺纹段22间隔设置，连接段23连接第一螺纹段21和第二螺纹段22，两个安装段24位于第一螺纹段21和第二螺纹段22相互远离的一侧，安装段24靠近第一螺纹段21或靠近第二螺纹段22的端部与轴承3转动连接，安装段24远离第一螺纹段21或第二螺纹段22的端部穿出端盖4。

参照图2，第一螺纹段21、第二螺纹段22和连接段23的直径大于安装段24的直径，且第一螺纹段21和第二螺纹段22的外径与轴承3的外径相近。第一螺纹段21和第二螺纹段22的螺纹相反设置。第一螺纹段21和第二螺纹段22转动接触套筒1的内壁。

参照图2，套筒1中部开设有进油口13，进油口13位于两个轴承3之间，进油口13连通套筒1的内腔。套筒1内壁还设置有油道15，油道15连通进油口13，油道15沿套筒1的长度方向沿进油口13的两侧延伸，油道15沿套筒1内壁延伸至第一螺纹段21和第二螺纹段22处，且延伸至第一螺纹段21和第二螺纹段22相互靠近的一端。当主轴2转动时，第一螺纹段21和第二螺纹段22将油道15内的油液输送至轴承3的外侧壁。

参照图3，轴承3靠近进油口13的端部的外壁上开设有进油通道31，进油通道31连通轴承3的内腔。轴承3远离进油口13的端面上开设有出油通道32，出油通道32从轴承3的端面延伸至轴承3的远离进油口13端部的外壁上。轴腔11内壁上开设有出油口14，出油口14连通出油通道32。

参照图2、图3，轴腔11内壁上开设有储油通道16，储油通道16从进油通道31延伸至第一螺纹段21或第二螺纹段22靠近轴承3的一侧，第一螺纹段21和第二螺纹段22将油道15内的油传输至储油通道16内。

参照图4，轴承3内壁上设置有三组第一动压支撑结构6，三组第一动压支撑结构6沿轴承3轴线周向均匀分布。每组第一动压支撑结构6包括依次排列的内壁深腔61、内壁浅腔62和内壁封油边63。每组第一动压支撑结构6的内壁深腔61、内壁浅腔62和内壁封油边63呈同一时针方向排列。

参照图3、图4，内壁深腔61的深度大于内壁浅腔62的深度，内壁深腔61和内壁浅腔62的底壁倾斜设置，内壁深腔61和内壁浅腔62的底壁倾斜方向相同，内壁深腔61和内壁浅腔62的底壁相互靠近的端部连接，使得内壁深腔61和内壁浅腔62的底壁形成一体。内壁浅腔62远离内壁深腔61的一侧的底壁端部连接内壁封油边63。进油通道31连通内壁深腔61。

参照图3、图4，主轴2转动后依次经过内壁深腔61、内壁浅腔62和内壁封油边63，由于油液存在粘性，主轴2会带动油液跟随运动，油液的运动方向为从内壁深腔61到内壁浅腔62的方向，当油液运动遇到内壁封油边63时，油液在内壁封油边63附近产生挤压，产生沿主轴2的径向主轴2中心的方向的压力，该压力对主轴2进行支撑，使主轴2运动稳定。

参照图2、图5，轴承3靠近进油口13一侧的端面设置有八组第二动压支撑结构7，第二动压支撑结构7沿主轴2的轴线周向均匀分布。

参照图5，第二动压支撑结构7包括端面深腔71、端面浅腔72和端面封油边73，端面深腔71、端面浅腔72和端面封油边73沿轴承3的轴线周向依次排列，且每组的端面深腔71、端面浅腔72和端面封油边73沿同一时针方向排列。端面深腔71和端面浅腔72沿轴承3的径向贯穿轴承3的内壁，使得轴承3内腔中的油液方便进入端面深腔71和端面浅腔72中。

参照图5，端面深腔71的深度大于端面浅腔72的深度，端面深腔71和端面浅腔72的底壁倾斜设置，端面深腔71和端面浅腔72的底壁倾斜方向相同，端面深腔71和端面浅腔72的底壁相互靠近的端部连接，使得端面深腔71和端面浅腔72的底壁形成一体，端面深腔71和端面浅腔72连通。端面浅腔72远离端面深腔71的一侧的底壁端部连接端面封油边73。端面深腔71朝向主轴2的方向贯穿轴承3的内壁。

参照图2、图3，止推圈12朝向轴承3的端面为抵接壁121，第二螺纹段22靠近皮带轮5的一侧为抵接壁121，抵接壁121用于抵接轴承3的端面。

参照图3、图5，第二动压支撑结构7位于轴承3朝向抵接壁121的端面，端面封油边73抵接抵接壁121。

参照图3、图5，主轴2转动时，主轴2依次经过端面深腔71、端面浅腔72和端面封油边73，由于油液的粘性，使得油液跟随主轴2从端面深腔71到端面浅腔72，由于间隙减小，使得油压上升，油压支撑在主轴2的侧壁，提高主轴2的稳定性。

参照图3，轴承3内壁上开设有多个排油槽8，排油槽8的深度方向沿轴承3的径向，轴承3的长度方向与轴承3的轴线平行。

参照图3、图4，排油槽8一端连通内壁深腔61，排油槽8另一端贯穿至两个轴承3相互远离的端面。排油槽8的深度小于内壁深腔61的深度，排油槽8与内壁深腔61一一对应设置。

本申请实施例一种动压主轴总成的实施原理为：使用时，将动压主轴总成整体浸没在油液中，进油口13朝下，主轴2的轴线为水平方向。皮带轮5通过皮带连接电机，电机转动带动主轴2转动；

油液从进油口13进入套筒1内并进入油道15内。主轴2转动时，第一螺纹段21和第二螺纹段22转动后，将油道15内的油液传输至储油通道16内，油液再从进油通道31进入内壁深腔61中，此时油液可对主轴2进润滑；内壁深腔61中的油液再从排油槽8到达轴承3远离进油口13的端面，并通过储油通道16和出油口14排出套筒1，整个循环无需设置油泵驱动，降低动压轴承3总成的使用成本；

当油液进入内壁深腔61后，由于油液具有一定的粘性，主轴2转动带动油液从内壁深腔61槽内壁浅腔62移动，当到达内壁封油边63时，油液由于挤压导致油压增大，油压能对主轴2进行一定的支撑，使得轴承3和主轴2磨损较小，同时主轴2还具有较好的转动稳定性；

油液从轴承3内进入端面深腔71和端面浅腔72时，主轴2转动带动油液从端面深腔71向端面浅腔72的方向移动，当油液继续移动到达端面封油边73，油液被挤压有油压升高，油压能对主轴2进行支撑，提高主轴2的稳定性，提高加工精度。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种动压主轴总成，包括套筒(1)、设置于套筒(1)两端的端盖(4)、转动连接在套筒(1)内的主轴(2)和固定于套筒(1)内壁的轴承(3)；所述端盖(4)上开设有供主轴(2)端部穿过的开口(41)，所述套筒(1)内壁设置有用于容纳轴承(3)的轴腔(11)，所述主轴(2)穿过轴承(3)的内环，所述主轴(2)与轴承(3)同轴转动连接；

其特征在于：所述套筒(1)中部开设有进油口(13)，所述套筒(1)内壁上设置有供油通过的油道(15)，所述油道(15)向靠近轴承(3)的方向延伸；所述主轴(2)包括第一螺纹段(21)，所述第一螺纹段(21)位于轴承(3)靠近进油口(13)的一侧；所述第一螺纹段(21)的螺纹间隙连通油道(15)，所述第一螺纹段(21)的外壁接触套筒(1)的内壁；所述主轴(2)转动时，所述第一螺纹段(21)将油道(15)内的油传输至轴腔(11)内；

所述第一螺纹段(21)将油传输至轴承(3)的外壁处，所述轴承(3)靠近第一螺纹段(21)的外侧壁上开设有进油通道(31)，所述进油通道(31)贯穿至轴承(3)的内壁；

所述轴承(3)远离第一螺纹段(21)的端面上开设有出油通道(32)，所述轴腔(11)内壁上还开设有出油口(14)，所述出油通道(32)和出油口(14)连通；

所述轴承(3)内壁上设置有至少一组第一动压支撑结构(6)，每组所述第一动压支撑结构(6)包括沿轴承(3)内壁周向依次排列的内壁深腔(61)、内壁浅腔(62)和内壁封油边(63)，所述内壁深腔(61)的深度大于内壁浅腔(62)的深度，所述内壁深腔(61)和内壁浅腔(62)连通，所述内壁封油边(63)用于抵接主轴(2)外壁；

所述内壁深腔(61)和内壁浅腔(62)的底壁倾斜设置，且所述内壁深腔(61)和内壁浅腔(62)的底壁倾斜方向相同，所述内壁深腔(61)和内壁浅腔(62)的底壁相互靠近的端部连接；所述进油通道(31)连通内壁深腔(61)。

2.根据权利要求1所述的一种动压主轴总成，其特征在于：所述轴腔(11)内壁靠近进油口(13)的一侧设置有抵接壁(121)，所述抵接壁(121)用于抵接轴承(3)端部，所述轴承(3)远离抵接壁(121)的一侧的主轴(2)端部供砂轮安装；

所述轴承(3)朝向抵接壁(121)的端面上设置有至少两组第二动压支撑结构(7)，至少两组所述第二动压支撑结构(7)沿轴承(3)的轴线的周向均匀设置；每组所述第二动压支撑结构(7)包括沿轴承(3)的轴线周向依次设置的端面深腔(71)、端面浅腔(72)和端面封油边(73)，每组所述端面深腔(71)、端面浅腔(72)和端面封油边(73)沿同一时针方向排列，所述端面深腔(71)的深度大于端面浅腔(72)的深度，所述端面深腔(71)和端面浅腔(72)连通，所述端面深腔(71)和端面浅腔(72)均连通轴承(3)内腔。

3.根据权利要求1所述的一种动压主轴总成，其特征在于：所述轴腔(11)内壁上设置有储油通道(16)，所述储油通道(16)连通第一螺纹段(21)的螺纹间隙和进油通道(31)。

4.根据权利要求1所述的一种动压主轴总成，其特征在于：所述轴承(3)内壁上开设有至少一个排油槽(8)，所述排油槽(8)贯穿轴承(3)远离第一螺纹段(21)的一侧的端部。

5.根据权利要求4所述的一种动压主轴总成，其特征在于：所述排油槽(8)与第一动压支撑结构(6)一一对应设置，所述排油槽(8)的深度小于内壁深腔(61)的深度，所述排油槽(8)连通内壁深腔(61)。

6.根据权利要求1所述的一种动压主轴总成，其特征在于：所述套筒(1)内固定有两个轴承(3)，所述主轴(2)两端转动设置于轴承(3)内；所述主轴(2)还包括第二螺纹段(22)，所述进油口(13)位于第一螺纹段(21)和第二螺纹段(22)之间，所述第一螺纹段(21)和第二螺纹段(22)位于两个轴承(3)之间，所述第二螺纹段(22)与第一螺纹段(21)上的螺纹相反，所述油道(15)从进油口(13)的两侧朝第一螺纹段(21)和第二螺纹段(22)的方向延伸。

7.根据权利要求1所述的一种动压主轴总成，其特征在于：所述主轴(2)位于端盖(4)外的其中一个端部与端盖(4)固定，所述端盖(4)上固定有皮带轮(5)，所述皮带轮(5)与主轴(2)同轴设置。

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