CN1744965A - 机床主轴轴套 - Google Patents

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Abstract

本发明的任务是研制一种机床主轴轴套，其中可以低的技术花费、并以高的可靠性和高的精确度采集主轴轴套的热膨胀，以用于补偿目的。根据本发明这个任务通过下述措施得以完成，即在主轴轴套(1)中同心地设置一个构件(2)，该构件在工具和主轴轴套(1)进行传力连接的部位处与该主轴轴套(1)固定连接，并且该构件在长度上延伸到在轴承滑块(4)中的主轴轴套(1)的端部，并且在轴承滑块(4)中轴向支撑地设置；主轴轴套(1)具有不同于构件(2)的热膨胀系数，并且当温度变化时由于这两个热膨胀系数的数值不同主轴轴套(1)相对于构件(2)的长度变化作为输出信号借助于一个传感器(7)采集，并且借助一台电子分析机构和机床控制机构转化为用于借助轴承滑块(4)对受位置控制的主轴轴套调整进行补偿的数值。

Description

机床主轴轴套
本发明涉及一种具有一个用于工具的工具容纳机构的机床主轴轴套，该工具容纳机构具有一个工具夹和一个用于与一个由钢制成的主轴轴套进行传力连接的锥体，其中主轴轴套在一个空心轴中-该空心轴在一个加工单元中可旋转地支承-纵向可移动地被导向，并且在一个面对工具容纳机构的端部处可旋转和轴向支撑地设置在一个轴承滑块中。
众所周知，为了检测机床的工作主轴的热状态设置了温度测量点。在这种情况下，作为传感器的测量电阻以相同的距离纵向地设置在主轴中，并且用人造树脂浇注。在主轴的后端部处从旋转的主轴朝固定的轴承座设置一个无接触工作的测量值传输装置，这样，这些信号就可继续传输到具有数字化机构的测量值处理装置。温度测量值的传输与主轴的从静止到最大转速的转速无关。在遥测的距离上既控制测量电阻，也输出测量值。从测量值中计算出的主轴膨胀是用于通过CNC控制将要进行补偿的输出参数。这种其目的在于补偿的求出工作主轴的热膨胀即使在机床主轴轴套中也是很重要的。
在一种具有一个用于工具的工具容纳机构的机床主轴轴套中-该工具容纳机构具有一个工具夹和一个用于和主轴轴套进行传力连接的锥体，所述主轴轴套可旋转地支承在一个加工单元的一个空心轴中，并且在对置端处可旋转地并且轴向支撑地设置在一个轴承滑块中。这种补偿装置具有下述缺陷，即其目的在于求出热膨胀的、对于测量值的采集和传输需要高的技术花费。此外，所述热膨胀主要与测量值有关，因此错误的测量值就导致错误的膨胀求出，这种错误的膨胀求值继而导致对主轴轴套在数值上的不正确的轴向调整。
DE 101 237 17 A1公开了一种用于发动机主轴的主轴。该主轴被容纳在发动机主轴的壳体中的一个固定轴承和一个浮动轴承中，其中被容纳的工具在一个工具切削点处当主轴被驱动时与被加工的工件接触，并且在处理工件时所述工具切削点沿主轴的轴向方向发生一个位移，其中为了求出工具切削点的轴向位移在主轴轴承上设置一个位移传感器。
DE 4009461 A1具有一个用于一个机床的主轴，该主轴包括一个用于容纳工具柄的圆筒元件，该圆筒元件是通过缠绕碳纤维或者玻璃纤维而制成，其中被缠绕的纤维用一种可硬化的树脂浸渍过。通过这种结构可降低主轴的线性膨胀系数，并且通过此措施可改进加工精度。
本发明的任务是研制一种具有用于工具的工具容纳机构的机床主轴轴套，该工具容纳机构具有一个工具夹和一个用于和钢制成的主轴轴套进行传力连接的锥体，其中主轴轴套在一个空心轴中-该空心轴在一个加工单元中可旋转地支承-纵向可移动地被导向，并且在一个与工具容纳机构对置的端部处可旋转和轴向支撑地设置在一个轴承滑块中，其中可以低的技术花费、并以高的可靠性和高的精度求出主轴轴套的热膨胀，以用于补偿目的。
根据本发明这个任务是通过下述措施完成的，即，在主轴轴套中同心地设置一个构件，该构件在工具和主轴轴套进行传力连接的部位处与主轴轴套固定连接，并且在长度上一直延伸到轴承滑块中的主轴轴套的端部，并且轴向支撑地设置在轴承滑块中，该主轴轴套具有不同于构件的热膨胀系数，并且在温度变化时由于这两个热膨胀系数的数值不同使得主轴轴套的长度相对于构件发生了变化，这个变化借助一个传感器作为输出信号采集，并且通过一台电子分析机构和机械控制机构转换成用于借助轴承滑块对受位置控制的主轴轴套调整进行补偿的数值。从属权利要求2至9表示本发明的其它实施形式。
下面借助一个实施例对本发明进行更详细的说明。所属附图表示一个机床主轴轴套的一个纵剖面图。
附图表示一个具有用于工具8的工具容纳机构3，该容纳机构具有一个工具夹和一个用于与主轴轴套1进行传力连接的锥体9的机床主轴轴套。主轴轴套1由钢制成。该主轴轴套在一个空心轴10中-该空心轴在一个加工单元11中可旋转地支承-沿纵向可移动地被导向，并且在工具容纳机构3的对面可旋转地、并轴向支撑地设置在一个轴承滑块4中。在主轴轴套1中同心地设置一个构件2，该构件在工具进行传力连接的区域与主轴轴套1固定连接，并且在长度上一直延伸到在轴承滑块4中的主轴轴套1的端部，并且在轴承滑块4中轴向支撑地设置。这个构件2具有一个比主轴轴套1的热膨胀系数低多倍的热膨胀系数。构件2可由碳纤维复合材料制成，它的热膨胀系数等于零。构件2也可由其热膨胀系数比主轴轴套1高多倍的一种材料制成。由于这两个共轴设置的构件-主轴轴套和构件2-的热膨胀系数有比较大的差异，所以在温度变化时主轴轴套1的端部相对于构件2的端部会出现长度变化。这些长度变化被一个传感器采集到，并且作为输出信号通过一台电子分析机构和机床控制机构转变为用于借助轴承滑块4对位置控制的主轴轴套调整进行补偿的数值。这个传感器在附图中是作为一个位移传感器构成的，其中在轴承滑块4的部位处在构件2上设置有一个测量套筒6，并且一个传感器7固定在轴承滑块4上。构件2是用于使工具8和主轴轴套1进行传力连接的夹紧系统5的一根拉杆。该构件也可以是在工具和主轴轴套1进行传力连接的部位处和这个主轴轴套固定连接的一根管子。在本发明的一个其它实施形式中该传感器是作为力传感器形成的，其中用于使工具8和主轴轴套1传力连接的夹紧力通过弹簧施加到该拉杆的端部上，并且采集在温度变化时由于主轴轴套长度的变化所产生的夹紧力的变化，并且通过电子分析机构和机床控制机构转化为补偿数值。
                    附图标记列表
1.主轴轴套
2.构件
3.工具容纳机构
4.轴承滑块
5.夹紧系统
6.测量套筒
7.传感器
8.工具
9.锥体
10.空心轴
11.加工单元

Claims (9)

1.具有一个用于工具的工具容纳机构的机床主轴轴套，该工具容纳机构具有一个工具夹和一个用于与一个由钢制成的主轴轴套进行传力连接的锥体，其中所述主轴轴套在空心轴中-该空心轴在一个加工单元中可旋转地支承-纵向可移动地被导向，并且在工具容纳机构对面的一个端部处可旋转地和轴向支撑地设置在一个轴承滑块中，其特征在于，在主轴轴套(1)中同心地设置一个构件(2)，该构件在工具与主轴轴套进行传力连接的部位处和主轴轴套(1)固定连接，并且在长度上一直延伸到轴承滑块(4)中的主轴轴套(1)的端部，并且在轴承滑块(4)中轴向支撑地设置；主轴轴套(1)具有不同于构件(2)的热膨胀系数，并且在温度变化时由于这两个热膨胀系数的不同数值使得主轴轴套(1)相对于构件(2)的长度变化作为输出信号借助一个传感器(7)进行采集，并且通过一个电子分析机构和机床控制机构转换为用于借助轴承滑块(4)对受位置控制的主轴轴套调整进行补偿的数值。
2.按照权利要求1所述的机床主轴轴套，其特征在于，主轴轴套(1)的热膨胀系数至少比构件(2)的热膨胀系数高两倍。
3.按照权利要求1所述的机床主轴轴套，其特征在于，主轴轴套(1)的热膨胀系数至少比构件(2)的热膨胀系数低两倍。
4.按照权利要求1所述的机床主轴轴套，其特征在于，构件(2)由一种碳纤维复合材料制成，它的热膨胀系数等于零。
5.按照权利要求1所述的机床主轴轴套，其特征在于，构件(2)由一种钢制成，它的热膨胀系数比主轴轴套(1)的热膨胀系数低多倍。
6.按照权利要求1所述的机床主轴轴套，其特征在于，构件(2)是一根管子。
7.按照权利要求1所述的机床主轴轴套，其特征在于，构件(2)是一根用于使工具(8)和主轴轴套(1)进行传力连接的夹紧系统(5)的拉杆。
8.按照权利要求1所述的机床主轴轴套，其特征在于，传感器(7)构成为位移传感器，其中在轴承滑块(4)的部位处将一个测量套筒(6)固定在构件(2)上，并将传感器(7)固定在轴承滑块(4)上。
9.按照权利要求1和5所述的机床主轴轴套，其特征在于，传感器(7)构成为力传感器，其中通过弹簧将用于工具(8)与主轴轴套(1)进行传力连接的夹紧力施加到拉杆的端部处，并且采集在温度变化时由于主轴轴套(1)的长度变化而引起的夹紧力的变化，并且转化为用于借助轴承滑块(4)对受位置控制的主轴轴套调整进行补偿的数值。
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