CN117564307B - 一种主轴管路连接结构及机床 - Google Patents

Abstract

本发明属于机床技术领域，尤其涉及一种主轴管路连接结构及机床，所述连接结构包括过渡组件、对接组件、主轴、主轴座、机架；所述过渡组件包括过渡盘、过渡轴和轴承压盖，所述过渡盘与过渡轴固定连接，所述过渡轴与轴承压盖固定连接；所述对接组件包括芯轴、转接盘和穿线件，所述芯轴与机架之间设有轴承，所述轴承压盖、芯轴和转接盘固定连接，所述过渡盘、过渡轴、轴承压盖、芯轴及转接盘设有用于穿过管线的中空通道；所述第一至第五介质通道依次连通，所述转接盘的内侧端面设置有与各所述第五介质通道相连通的管路接口。该连接结构设计简洁、能够合理利用空间、维护安装方便、可靠性高，且介质泄露风险小，泄露后维护方便简单。

Description

一种主轴管路连接结构及机床

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及数控机床的主轴管路连接结构。 本发明还涉及设有所述主轴管路连接结构的机床。

背景技术

机床主轴的高速旋转需要良好的润滑，以减少摩擦和磨损；在机床主轴高速旋转下会产生较高的热量，主轴组件在温升过程中会发生热变形，不对称热变形会降低主轴系统的精度，具体表现为主轴沿轴向的伸长和主轴沿径向的弯曲变形。

因此，部分机床主轴需要气、液体作为驱动介质，包括气动弹簧主轴、气动主轴等，通常以上介质管路通过拖链进入主轴。对于摆头类的主轴，增加有编码器信号线、温度传感器线等，使用拖链进行管路及线路连接时需考虑摆头，容易发生干涉，因此拖链结构相较固定主轴设计复杂、占据更大空间、安装复杂、难以维护。且现有技术多使用旋转接头，当通过高压的液体或气体时，很容易出现泄漏，导致设备出现问题；含有杂质的气体或液体通过时，会加剧旋转通道件的磨损，也很容易出现泄漏。

此外，不同的介质压力也不同，导致存在密封困难、摩擦可能导致高压管路破裂的风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合理、有效的主轴管路连接结构，以解决上述技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种设有所述主轴管路连接结构的机床。

为实现上述目的，本发明提供一种主轴管路连接结构，包括过渡组件、对接组件、主轴、主轴座、机架；所述过渡组件包括过渡盘、过渡轴和轴承压盖，所述过渡盘与过渡轴固定连接，所述过渡轴与所述轴承压盖固定连接；所述对接组件包括芯轴、转接盘和穿线件，所述芯轴与所述机架之间设有轴承，所述轴承压盖、芯轴和转接盘固定连接，所述过渡盘、过渡轴、轴承压盖、芯轴及转接盘设有用于穿过管线的中空通道；所述过渡盘开设有第一介质通道，所述过渡轴开设有第二介质通道，所述轴承压盖开设有第三介质通道，所述芯轴开设有第四介质通道，所述转接盘开设有第五介质通道，所述第一至第五介质通道依次连通，所述转接盘的内侧端面设置有与各所述第五介质通道相连通的管路接口，从所述管路接口引出的管路穿过所述穿线件，从所述主轴座的内部引至所述主轴所在的位置。

可选地，沿介质流向，所述第一介质通道包括第一外侧轴向通道、第一径向通道和第一内侧轴向通道，所述第一外侧轴向通道远离中心线，所述第一内侧轴向通道接近中心线，所述第一外侧轴向通道与第一内侧轴向通道通过第一径向通道相连通。

可选地，所述芯轴包括轴向部分和径向部分，沿介质流向，所述第四介质通道包括第四内侧轴向通道、第四径向通道和第四外侧轴向通道，所述第四内侧轴向通道位于所述轴向部分且接近中心线，所述第四外侧轴向通道和第四径向通道位于所述径向部分且所述第四外侧轴向通道远离中心线，所述第四内侧轴向通道与第四外侧轴向通道通过所述第四径向通道相连通。

可选地，所述过渡盘与过渡轴通过第一螺钉固定连接，所述过渡轴与轴承压盖通过第二螺钉固定连接，所述轴承压盖、芯轴和转接盘通过第三螺钉固定连接，所述第一螺钉、第二螺钉和第三螺钉在周向上分别为不等分排布，在安装过程中，仅有一个确定的位置。

可选地，所述轴承安装于所述机架的预设安装台，所述芯轴与所述转接盘相连接的一端紧固于第一连接件，所述第一连接件通过螺钉紧固于原动机转子。

可选地，所述主轴座安装于第二连接件，所述第二连接件安装于原动机转子。

可选地，所述转接盘与穿线件之间设有定位螺钉，所述定位螺钉由所述转接盘穿入，连接至所述穿线件一端，所述穿线件的另一端与主轴座相连接。

可选地，所述转接盘与穿线件仅设有一个定位螺钉，且所述定位螺钉安装时不锁紧，以使所述转接盘在锁紧前轴向移动。

可选地，所述穿线件与主轴座的安装螺钉设置为不等分排布，其在周向上仅有一个确定的位置。

为实现上述另一目的，本发明提供一种机床，包括机架和主轴，并设有上述任一项所述的主轴管路连接结构。

本发明所提供的主轴管路连接结构，设有过渡组件和对接组件，可以将各种介质经由过渡组件和对接组件的介质通道输送到管路接口，然后从管路接口通过管路从主轴座的内部引至主轴所在的位置，其过渡组件和对接组件作为一个整体，能够在轴承的支撑下随主轴座进行旋转，从而不会发生干涉，其连接结构设计简洁、能够合理利用空间、维护安装方便、可靠性高，介质泄露风险小，泄露后维护方便简单，而且，安装比较简单，可采用部分装配，再整体装配的方式，大大节省装配工时。

本发明所提供的机床设有所述主轴管路连接结构，由于所述主轴管路连接结构具有上述技术效果，则设有该主轴管路连接结构的机床也应具有相应的技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的一种主轴管路连接结构的轴侧图；

图2为图1所示主轴管路连接结构的剖视图；

图3为过渡盘、过渡轴、轴承压盖、芯轴、转接盘和穿线件相连接的示意图；

图4为图3的左视图；

图5为轴承压盖上设有正向标识的示意图。

图中：

10.过渡盘；11.第一介质通道；111.第一外侧轴向通道；112.第一径向通道；113.第一内侧轴向通道；20.过渡轴；21.第二介质通道；30.轴承压盖；31.第三介质通道；40.芯轴；41.第四介质通道；411.第四内侧轴向通道；412.第四径向通道；413.第四外侧轴向通道；42.轴承；43.编码器安装座；44.编码器；50.转接盘；51.第五介质通道；52.管路接口；60.穿线件；70.主轴；80.主轴座；81.第一维修盖板；82.第二维修盖板；83.第三维修盖板；84.第四维修盖板；85.主轴帽子；91.第一螺钉；92.第二螺钉；93.第三螺钉；100.中空通道；200.密封件；300.机架；400.第一连接件；500.原动机转子；600.定位螺钉；700.第二连接件。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

请参考图1、图2，图1为本发明实施例所提供的一种主轴管路连接结构的轴侧图；图2为图1所示主轴管路连接结构的剖视图。

如图所示，在一种具体实施例中，本发明所提供的主轴管路连接结构，主要由过渡组件、对接组件、主轴70、主轴座80、机架300等构成，其中，过渡组件主要由过渡盘10、过渡轴20和轴承压盖30组成，对接组件主要由芯轴40、转接盘50和穿线件60组成。

过渡轴20的两端均设有法兰，过渡盘10与过渡轴20通过第一螺钉91固定连接，轴承压盖30设有两圈螺钉孔，其中，外圈的螺钉孔用于通过第二螺钉92将过渡轴20与轴承压盖30固定连接，内圈的螺钉孔用于通过第三螺钉93将轴承压盖30、芯轴40和转接盘50三者固定连接，相对于第一螺钉91和第二螺钉92，第三螺钉93的长度较长，而且具有更深的沉孔深度，为了保证对接精度，过渡轴20一端的法兰嵌入轴承压盖30的端面一定距离，两者嵌套配合，有利于进行对中。

过渡盘10、过渡轴20、轴承压盖30、芯轴40及转接盘50设有用于穿过管线的中空通道100，过渡盘10开设有多个第一介质通道11，过渡轴20开设有相同数量的第二介质通道21，轴承压盖30开设有对应的第三介质通道31，芯轴40开设有相应的第四介质通道41，转接盘50开设有相应的第五介质通道51，第一至第五介质通道依次连通，转接盘50的内侧端面设置有与各第五介质通道51相连通的管路接口52，实现介质从过渡盘10到管路接口52的整体流通。

从管路接口52引出的管路（见图2中虚线）穿过穿线件60，从主轴座80的内部引至主轴70所在的位置。

请一并参考图3、图4，图3为过渡盘、过渡轴、轴承压盖、芯轴、转接盘和穿线件相连接的示意图；图4为图3的左视图。

如图所示，沿介质流向，第一介质通道11包括第一外侧轴向通道111、第一径向通道112和第一内侧轴向通道113，第一外侧轴向通道111远离中心线，第一内侧轴向通道113接近中心线，第一外侧轴向通道111与第一内侧轴向通道113通过第一径向通道112相连通，也就是说，第一介质通道11呈转向角为90°的“Z”字形走向。

过渡轴20中的第二介质通道21和轴承压盖30中的第三介质通道31均为轴向通道。

芯轴40具有轴向部分和径向部分，与第一介质通道11类似地，沿介质流向，第四介质通道41包括第四内侧轴向通道411、第四径向通道412和第四外侧轴向通道413，第四内侧轴向通道411位于轴向部分且接近中心线，第四外侧轴向通道413和第四径向通道412位于径向部分且第四外侧轴向通道413远离中心线，第四内侧轴向通道411与第四外侧轴向通道413通过第四径向通道412相连通，也就是说，第四介质通道41也呈转向角为90°的“Z”字形走向，与第一介质通道11呈非对称的镜像关系。

具体地，过渡盘10通过第一螺钉91安装在过渡轴20上时，过渡盘10的第一介质通道11和过渡轴20的第二介质通道21相对接，在过渡盘10的第一介质通道11末端加工有密封件凹槽，密封件200安装在密封件凹槽内，过渡盘10与过渡轴20对接的平面均有较高的加工精度，通过拧紧过渡盘10及过渡轴20的第一螺钉91，过渡盘10与过渡轴20之间对接的平面互相挤压，从而压紧其间安装的密封件200，从而实现密封过渡盘10与过渡轴20的介质通道对接区域。

过渡轴20安装在轴承压盖30上时，其第二介质通道21与轴承压盖30的第三介质通道31相对接，该处实现介质通道对接区域密封的方式与过渡盘10与过渡轴20的介质通道对接密封的方式相同。

芯轴40与机架300之间设有轴承42，轴承42安装在机架300一预设安装台上，其外圈同机架300相接触并固定在机架300上，芯轴40穿过轴承42内部，与轴承42内圈相接触，芯轴40一端同轴承压盖30使用第二螺钉92相连接，通过拧紧第二螺钉92，轴承压盖30的端面压紧轴承内圈，达到轴承消隙及防止轴承42窜动的作用，轴承42的内侧通过编码器安装座43安装有编码器44。

芯轴40与转接盘50相连接的一端紧固于第一连接件400，第一连接件400通过螺钉紧固于原动机转子500。

至此，当原动机转子500转动时，可带动第一连接件400旋转，从而带动芯轴40旋转，继而带动轴承压盖30、过渡轴20、过渡盘10一起旋转。

转接盘50安装在芯轴40上，转接盘50的第五介质通道51与芯轴40的第四介质通道41相对接，对接区域的另一侧安装管路接口52，用于安装去往主轴70的管路，转接盘50中间的中空通道100的内侧端口呈扩口形状，以避免剐蹭管线。

转接盘50的安装螺钉分为两类，一类为紧定螺钉，即第三螺钉93，负责将转接盘50与芯轴40紧定在一块，第三螺钉93由轴承压盖30处穿入，穿过芯轴40，连接至转接盘50上，使转接盘50和芯轴40之间的接触端面压紧，转接盘50与芯轴40的接触面同样具有较好的加工精度，芯轴40及转接盘50接触面被压紧后，介质通道对接处安装在密封槽中的密封件200开始起密封作用，保证介质流过该对接区域时不发生泄露。另一类螺钉为定位螺钉600，定位螺钉600由转接盘50穿入，连接至穿线件60上，主要起定位作用，转接盘50与穿线件60仅设有一个定位螺钉600，且安装时不锁紧，以使转接盘50在锁紧前可轴向移动。

穿线件60呈套筒形状，其筒壁上设有镂空部位，穿线件60的另外一个端面同主轴座80相连接，主轴座80安装于第二连接件700，第二连接件700安装于原动机转子500，当原动机转子500转动时，带动第二连接件700旋转，从而带动主轴座80转动。

主轴座80设有主轴帽子85、第一维修盖板81、第二维修盖板82、第三维修盖板83、第四维修盖板84，以上维修盖板均安装在主轴座80上，当主轴座80内部的主轴需要接线时，主轴帽子85、第一维修盖板81、第二维修盖板82、第三维修盖板83、第四维修盖板84均可拆开，主轴座80在对应位置开口，以便操作人员将手伸入内部进行接线。其中第三维修盖板83、第四维修盖板84各有两处，在主轴70对侧，大大方便了接线及维修的方便性。

在进行装配时，首先将主轴70安装在主轴座80上，然后安装主轴70需要的管路，管路由主轴70内部穿过，接着将穿线件60套在管路外侧，安装在主轴座80上，此处安装螺钉设置为不等分排布，即穿线件安装时，周向仅有一个确定的位置，然后将管路依次接在转接盘50上的接头上，将转接盘50安装套在穿线件60上，安装定位螺钉600，定位螺钉600仅有一个，由于安装时不锁紧，因此转接盘50大约可轴向移动2mm -3mm，而且，由于只有一个定位螺钉600，转接盘50在安装过程中，也仅有一个确定位置，至此主轴侧管路组装完毕。

接下来将第一连接件400安装在原动机转子500上，接着将芯轴40安装在第一连接件400上，芯轴40与第一连接件400的螺钉也是不等分排布，因此芯轴40安装时，周向位置也是固定的。将轴承42装入，然后装入轴承压盖30，轴承压盖30上刻有正向标识（见图5），安装时需要与机架300上标识相对应，因此轴承压盖30在安装过程中，周向也仅有一个准确位置。

然后拧紧第三螺钉93，由于转接盘50未被定位螺钉600锁死，转接盘50可以沿轴向移动2mm -3mm，拧紧定位螺钉600后，转接盘50同芯轴40端面紧密贴合，实现对接处的密封。

接下来将过渡轴20安装在轴承压盖30上，此处的第二螺钉92也是不等分排布，保证过渡轴20安装后周向位置的唯一性，下面将过渡盘10安装在过渡轴20上，此处的第一螺钉91也是不等分排布，保证过渡盘10安装后周向位置的唯一性。

最后将第二连接件700安装在原动机转子500上，主轴侧管路部分安装在第二连接件700上。

上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，改变螺钉连接的不等分排布的形式，或者，改变轴承支撑形式，或者，改变轴承的类型，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

除了上述主轴管路连接结构，本发明还提供一种机床，其具有机架和主轴，并设有上文所描述的主轴管路连接结构，关于机床的其余结构，请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的主轴管路连接结构和机床进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种主轴管路连接结构，其特征在于，包括过渡组件、对接组件、主轴、主轴座、机架；所述过渡组件包括过渡盘、过渡轴和轴承压盖，所述过渡盘与过渡轴固定连接，所述过渡轴与所述轴承压盖固定连接；所述对接组件包括芯轴、转接盘和穿线件，所述芯轴与所述机架之间设有轴承，所述轴承压盖、芯轴和转接盘固定连接，所述过渡盘、过渡轴、轴承压盖、芯轴及转接盘设有用于穿过管线的中空通道；所述过渡盘开设有第一介质通道，所述过渡轴开设有第二介质通道，所述轴承压盖开设有第三介质通道，所述芯轴开设有第四介质通道，所述转接盘开设有第五介质通道，所述第一介质通道至第五介质通道依次连通，所述转接盘的内侧端面设置有与各所述第五介质通道相连通的管路接口，从所述管路接口引出的管路穿过所述穿线件，从所述主轴座的内部引至所述主轴所在的位置；所述轴承安装于所述机架的预设安装台，所述芯轴与所述转接盘相连接的一端紧固于第一连接件，所述第一连接件通过螺钉紧固于原动机转子；所述主轴座安装于第二连接件，所述第二连接件安装于原动机转子；所述穿线件的一端与转接盘相连接，另一端与主轴座相连接。

2.根据权利要求1所述的主轴管路连接结构，其特征在于，沿介质流向，所述第一介质通道包括第一外侧轴向通道、第一径向通道和第一内侧轴向通道，所述第一外侧轴向通道远离中心线，所述第一内侧轴向通道接近中心线，所述第一外侧轴向通道与第一内侧轴向通道通过第一径向通道相连通。

3.根据权利要求1所述的主轴管路连接结构，其特征在于，所述芯轴包括轴向部分和径向部分，沿介质流向，所述第四介质通道包括第四内侧轴向通道、第四径向通道和第四外侧轴向通道，所述第四内侧轴向通道位于所述轴向部分且接近中心线，所述第四外侧轴向通道和第四径向通道位于所述径向部分且所述第四外侧轴向通道远离中心线，所述第四内侧轴向通道与第四外侧轴向通道通过所述第四径向通道相连通。

4.根据权利要求1所述的主轴管路连接结构，其特征在于，所述过渡盘与过渡轴通过第一螺钉固定连接，所述过渡轴与轴承压盖通过第二螺钉固定连接，所述轴承压盖、芯轴和转接盘通过第三螺钉固定连接，所述第一螺钉、第二螺钉和第三螺钉在周向上分别为不等分排布，在安装过程中，仅有一个确定的位置。

5.根据权利要求1所述的主轴管路连接结构，其特征在于，所述转接盘与穿线件之间设有定位螺钉，所述定位螺钉由所述转接盘穿入，连接至所述穿线件一端。

6.根据权利要求5所述的主轴管路连接结构，其特征在于，所述转接盘与穿线件仅设有一个定位螺钉，且所述定位螺钉安装时不锁紧，以使所述转接盘在锁紧前轴向移动。

7.根据权利要求5所述的主轴管路连接结构，其特征在于，所述穿线件与主轴座的安装螺钉设置为不等分排布，其在周向上仅有一个确定的位置。

8.一种机床，包括机架和主轴，其特征在于，设有上述权利要求1至7中任一项所述的主轴管路连接结构。