CN201214192Y - 直结式主轴的传动装置 - Google Patents

Abstract

一种直结式主轴的传动装置，包括一主轴本体、一穿置包覆于主轴本体外周围的支撑装置、以及一组装于主轴本体及支撑装置朝向机台内部一侧的马达，马达以其转子固定于主轴本体上，而支撑装置邻近马达该端设为浮动端，另一端则设为固定端，支撑装置包括一轴衬、设于固定端的四只组合斜角滚珠轴承、设于浮动端的二只遮盖型滚珠轴承、一内环夹片、一外环夹片、一防尘盖及一端盖，该内、外环夹片分别夹制于二遮盖型滚珠轴承的二内环圈之间、二外环圈之间，该端盖与遮盖型滚珠轴承的外环圈形成一间距，使浮动端的主轴本体因为热膨胀效应而连同遮盖型滚珠轴承朝向马达该端延伸，减少设于固定端主轴本体上的刀具的位移量而提高加工精度，以及减少热机时间。

Description

直结式主轴的传动装置

技术领域

本实用新型是属于加工机具的零部件，尤指一种用以撑持住主轴本体，并且可降低主轴本体膨胀值的直结式主轴的传动装置。

背景技术

如图6所示是现有工具机的直结式主轴50及其支撑装置60，所谓直结式主轴50是指主轴直接穿置固定于马达70的转子72，使动力传输较为确实，避免马达透过其它传动组件如链条、齿轮传动主轴时，所产生的动力耗损。

该直结式主轴50的外部为所述支撑装置60支持，并且该支撑装置60固定于工具机的机台A内，该直结式主轴50可于支撑装置60内枢转，以带动固定于直结式主轴50末端的刀具55转动，进行切削加工，由于直结式主轴50高速运转时会产生热膨胀效应，因此用以撑持住直结式主轴50的支撑装置60两端需考虑该热膨胀效应而作不同的设计，支撑装置60邻近马达70该端界定为固定端600，另一端设为浮动端601。

请参阅图7所示，所述的支撑装置60包括一固定于马达70端面并且套设于直结式主轴50外的轴衬61、二组设于支撑装置60固定端600并且设于直结式主轴50与轴衬61之间的滚珠轴承62、一固定于轴衬61端面并且压制于滚珠轴承62的外环圈的端盖63、一固定于直结式主轴50上并且压制于滚珠轴承62内环圈的防尘盖64，使滚珠轴承62紧固于固定端600。

另如图8所示，是现有直结式主轴50的支撑装置60的浮动端601设计，直结式主轴50位于浮动端601该端设有一段外径较小的锥形结合部51，锥形结合部51与轴衬61之间套设一只滚柱轴承65，滚柱轴承65的滚柱651嵌设于内环圈，且与外环圈呈滑动配合，滚柱651朝向滚柱轴承65外侧该端面与外环圈端面之间并且具有间距652，使滚注651与外环圈之间具有可轴向位移的空间，而锥形结合部51邻近自由端该端形成一段外螺纹部52，于外螺纹部52上螺设一紧迫于滚柱轴承65内环圈端面的防尘盖66，另于轴衬61端面固定一紧迫于外环圈端面的端盖67，该端盖67朝外的一端面并与防尘盖66相互套合，而滚柱轴承65的内、外环圈相对于外螺纹部52的另一端分别以一内间隔圈68、一外间隔圈69抵迫，当直结式主轴50因为高速运转而产生膨胀效应时，由于滚柱轴承65的滚柱651与外环圈为滑动配合，并且于滚柱651端部与外环圈之间具有间距652，再加上固定于外螺纹部52上的防尘盖66可以往外位移，因此，当发生膨胀效应时，直结式主轴50即会由浮动端601往外膨胀延伸(通常主轴长度每100mm，上升1℃时，轴向长度增加1μ)，而改变刀具55的加工位置。

由上述可知，支撑装置60因应直结式主轴50的热膨胀效应而设以固定端600及浮动端601，然而，其设计却具有下述缺失：

1.通常开机后的1至2小时为升温时间，其热膨胀效应尚未稳定，待热机完毕才能作精加工，由于热机时间过长而导致耗电的缺失。

2.由于热机时间直结式主轴长度尚不稳定，因此仅能作粗加工，而不能作精加工，以致于缩短可作精加工的时间。

3.复由图7所示，马达70的马达壳上设有多数个贯穿周壁的散热孔710，以通过设于马达70后端的风扇76吸入外部空气，再由散热孔710送出以达到效热作用，惟，由于直结式主轴50上的防尘盖64需要旋转而与端盖63形成间隙，致使空气中的尘埃会经由间隙而进入滚珠轴承62内，影响滚珠及直结式主轴50运转的顺畅度。

因此，上述现有的直结式主轴的支撑装置有加以改良的必要。

发明内容

为了改善上述缺失，本实用新型的主要目的在于提供一种可缩短热机时间、缩小热膨胀效应之后的直结式主轴延伸量、具防尘效果、提升直结式主轴刚性而降低变形量的直结式主轴传动装置。

基于上述目的，本实用新型的主要技术手段在于提供一直结式主轴的传动装置，包括一主轴本体、一穿置包覆于主轴本体外的支撑装置、一固定于支撑装置以及主轴本体其中一端的马达，该主轴本体与支撑装置之间呈枢设状，而马达通过一马达壳及定子固定于支撑装置的其中一端，马达的转子则固定于主轴本体上，其中，主轴本体具有一中段部，主轴本体朝向马达的一侧，自中段部依序设有一浮动端支撑部、一浮动端外螺纹部、一推拔部，而主轴本体相对于马达的另一侧，由中段部依序设有一固定端支撑部、一固定端外螺纹部、以及一刀具结合部；

支撑装置结合于马达该端界定为浮动端，另一端界定为固定端，该支撑装置包括一套设于主轴本体外的轴衬，于浮动端进一步包括二只套设于轴衬与浮动端支撑部之间的遮盖型滚珠轴承、一夹设于二遮盖型滚珠轴承的外环圈之间的外环夹片、一夹设于二遮盖型滚珠轴承的内环圈之间的内环夹片、一螺设于浮动端外螺纹部上并且抵紧于其中一遮盖型滚珠轴承的内环圈端面的防尘盖、一固定于轴衬端部的端盖，该端盖与遮盖型滚珠轴承外环圈之间具有间距，而支撑装置的固定端进一步设有四只套设于轴衬与固定端支撑部之间的组合斜角滚珠轴承、一固定轴衬端部并且抵紧于组合斜角滚珠轴承外环圈端面的端盖、一螺设于固定端外螺纹部上的防尘盖，四只组合斜角滚珠轴承以二只为一组呈并列组合，又二组互呈背面组合。

实施上述技术手段以后，本实用新型可获得的具体效益为：

1.由于本实用新型的浮动端设于邻近马达该侧，而非设于刀具该端，故当产生热膨胀效应时，主轴本体主要是往后延伸，其固定刀具该端(即固定端)的延伸量极小，而可以提高加工的精密度。

2.由于刀具该端较不受主轴本体热膨胀效应的影响，故不需要如现有直结式主轴需要较长的热机时间，而可以很快地进行精密加工，故可以改善耗电问题，以及提高生产效率。

3.本实用新型于浮动端设以遮盖型滚珠轴承，其设有位于滚珠二侧的遮盖而具有防尘效果，因此，当风扇吸入外部的风进行散热时，灰尘不至于进入遮盖型滚珠轴承内部而影响滚珠的运转。

4.由于本实用新型浮动端的二遮盖型滚珠轴承之间夹制一内环夹片及一外环夹片，且外环夹片的厚度大于内环夹片，因此，二遮盖型滚珠轴承的内环圈相向夹紧内环夹片时，会使二环滚珠的运动方向呈相向倾斜，因此，可以提升所撑持的主轴本体刚性，以及降低主轴本体的变形量。

5.由于每一只遮盖型滚珠轴承的外环圈、内环圈均有加工产生的公差，因此，其内环夹片及外环夹片可应所组配合的不同遮盖型滚珠轴承尺寸而现场加以修改，以求最佳的组配状态。

6.由于设于固定端的四只组合斜角滚珠轴承以二只为一组呈并列组合，又二组互呈背面组合，因此可以提升所撑持的主轴本体刚性。

附图说明

图1是本实用新型的平面组合剖面示意图。

图2是本实用新型的浮动端的组合剖面示意图。

图3是本实用新型的浮动端的局部放大示意图。

图4是本实用新型的浮动端的遮盖型滚珠轴承与内环夹片、外环夹片局部平面分解示意图。

图5是本实用新型的固定端的组合剖面示意图。

图6是现有直结式主轴的平面组合剖面示意图。

图7是现有直结式主轴的固定端的组合剖面示意图。

图8是现有直结式主轴的浮动端的组合剖面示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本实用新型所提供的直结式主轴的传动装置包括一主轴本体10、一支撑装置20、及一马达70，该马达70是结合于主轴本体10一端，而主轴本体10通过该支撑装置20撑持于机台A内部。

所述主轴本体10具有一中段部100，主轴本体10朝向机台A内部该端，自中段部100依序设有一浮动端支撑部11、一浮动端外螺纹部12、一推拔部13，而中段部100至机台A外侧则依序设有一固定端支撑部14、一固定端外螺纹部15、一刀具结合部16，该刀具结合部16恰位于机台A外部，以供一刀具55穿置固定于该刀具结合部16上。

请参阅图1至图4所示，所述马达70包括一马达壳71、一设于马达壳71内的转子72、一穿置于转子72内部的钢套73，马达70的定子一体设于马达壳71内周壁，另于马达壳71周壁上设有多数个散热孔710，马达壳71后端设有一风扇76，以将外部空气抽入马达壳71内，再由散热孔710送出，以进行散热作业。又该钢套73中心供主轴本体10的推拔部13穿置结合，马达壳71相对于风扇76另一侧则结合所述支撑装置20。

该支撑装置20邻近马达70该端界定为浮动端200，另一端则界定为固定端201，支撑装置20包括一套设于主轴本体10外周壁的轴衬21，该轴衬21位于浮动端200该端设有一轴向凹入的容槽210，以相应套设于主轴本体10的浮动端支撑部11外周围，容槽210与浮动端支撑部11之间套设有二只相并的遮盖型滚珠轴承22，以及夹持于二遮盖型滚珠轴承22之间的一内环夹片28、一外环夹片29，且外环夹片29的厚度大于内环夹片28厚度，该遮盖型滚珠轴承22包括同圆心的一内环圈221、一外环圈222、多数个嵌设于内、外环圈221、222之间的滚珠220、二个分别遮覆于滚珠220二侧的遮盖223，以防止尘埃进入遮盖型滚珠轴承22内部而影响滚珠220的运转。于二内环圈221之间、二外环圈222之间分别夹持所述的内环夹片28、外环夹片29。

另于轴衬21朝向马达70内部该端设有一固定于浮动端外螺纹部12上的防尘盖23、以及一固定于轴衬21端面的端盖24，防尘盖23朝向遮盖型滚珠轴承22一侧的近外周缘处凹设有一环沟槽231，以与端盖24朝向马达70内部该端面的近内周缘处相互套设，而形成迂回通道，达到防尘效果，而防尘盖23与端盖24的套合设计，使防尘盖23可朝向马达70内部位移，此外，该防尘盖23朝向遮盖型滚珠轴承22该端近内周缘处，轴向突设一抵及内环圈221的突缘230，当旋紧防尘盖23时，二遮盖型滚珠轴承22的内环圈221、以及内环夹片28即夹制于突缘230与中段部100之间，而遮盖型滚珠轴承22的外环圈222与端盖24、容槽210槽底则分别具有一间距212、211，使二遮盖型滚珠轴承22可朝向端盖24或者容槽210槽底位移，而间距212、211的宽度大于主轴本体10产生热膨胀效应所可能延伸的长度。

又由于二遮盖型滚珠轴承22的内环圈221相向夹制，而二外环圈222之间则夹制一片外环夹片29，因此受到朝向相反方向推移的力，使得二遮盖型滚珠轴承22的滚珠220运动方向如图3所标示呈相向倾斜状，如此，可以提升所撑持的主轴本体10刚性，减少其变形量。

由上述可知，本实用新型浮动端200的结构设计，主轴本体10的刚性可以提升，以减少变形量，并且使主轴本体10可因热膨胀效应而往后延伸，而通过遮盖型滚珠轴承22的遮盖223可以确实达到防尘目的。至于固定端201的设计述及如后：

如图1、图5所示，支撑装置20的固定端201的组成构件，轴衬21位于固定端201该端中间设有一轴向凹入的容槽215，而支撑装置20的固定端201进一步包括四只相并套设于固定端支撑部14与该容槽215之间的组合斜角滚珠轴承27、一螺设于容槽215开口端并且抵紧组合斜角滚珠轴承27外环圈272的端盖25、一螺设于固定端外螺纹部15并且抵紧于组合斜角滚珠轴承27的内环圈271的防尘盖26，该防尘盖26朝向轴衬21该端并且凹设有一凹槽260，所述的端盖25及轴衬21的端部即位于该凹槽260内，而四只组合斜角滚珠轴承27相并时的轴向总宽度为所撑持的固定端支撑部14直径的1.5倍～2.0倍，以具有较佳的刚性，其较佳为1.72倍，由于组合斜角滚珠轴承27的内环圈271夹制于主轴本体10之中段部100与防尘盖26之间，而外环圈272则夹制于轴衬21的容槽215槽底与端盖25之间，使设于固定端201的主轴本体10以及轴衬21之间无相对移动的空间。并且，由图标所示可知，四只组合斜角滚珠轴承27以二个为一组呈并列组合，二组互呈背面组合，以提升所撑持的主轴本体10的刚性。

由前述可知，位于支撑装置20的浮动端200的轴衬21与主轴本体10之间具可相对位移的空间〔即间距212、211〕，而位于固定端201的主轴本体10与轴衬21之间呈紧固状，而轴衬21又固定于工具机的机台A内部，以撑持住主轴本体10，因此，当主轴本体10高速旋转而产生热膨胀效应时，主轴本体10会在浮动端200产生延伸变化，进而使遮盖型滚珠轴承22连同防尘盖23、钢套73、转子72略往马达70内部该端位移，而主轴本体10位于固定端201处受到限止，故其可延伸的延伸量极小，亦即刀具55的轴向位移量极小，而可以减少加工的误差值。

Claims (6)

1.一种直结式主轴的传动装置，包括一主轴本体、一穿置包覆于主轴本体外的支撑装置、一固定于支撑装置以及主轴本体其中一端的马达，该主轴本体与支撑装置之间呈枢设状，而马达是通过一马达壳及定子固定于支撑装置的其中一端，马达的转子则固定于主轴本体上，其特征在于：

主轴本体具有一中段部，主轴本体朝向马达的一侧，自中段部依序设有一浮动端支撑部、一浮动端外螺纹部、一推拔部，而主轴本体相对于马达的另一侧，由中段部依序设有一固定端支撑部、一固定端外螺纹部、以及一刀具结合部；

支撑装置结合于马达该端界定为浮动端，另一端界定为固定端，该支撑装置包括一套设于主轴本体外的轴衬，于浮动端进一步包括二只套设于轴衬与浮动端支撑部之间的遮盖型滚珠轴承、一夹设于二遮盖型滚珠轴承的外环圈之间的外环夹片、一夹设于二遮盖型滚珠轴承的内环圈之间的内环夹片、一螺设于浮动端外螺纹部上并且抵紧于其中一遮盖型滚珠轴承的内环圈端面的防尘盖、一固定于轴衬端部的端盖，该端盖与遮盖型滚珠轴承外环圈之间具有间距，而支撑装置的固定端进一步设有四只套设于轴衬与固定端支撑部之间的组合斜角滚珠轴承、一固定轴衬端部并且抵紧于组合斜角滚珠轴承外环圈端面的端盖、一螺设于固定端外螺纹部上的防尘盖，四只组合斜角滚珠轴承以二只为一组呈并列组合，又二组互呈背面组合。

2.如权利要求1所述的直结式主轴的传动装置，其特征在于：所述的轴衬位于浮动端该端面中心凹设有一容槽，所述的遮盖型滚珠轴承即套设于容槽内，该容槽的槽底与遮盖型滚珠轴承的外环圈端面之间具有间距。

3.如权利要求1或2所述的直结式主轴的传动装置，其特征在于：所述四只组合斜角滚珠轴承相并时的轴向总宽度为所撑持的固定端支撑部直径的1.5倍～2.0倍。

4.如权利要求1或2所述的直结式主轴的传动装置，其特征在于：所述四只组合斜角滚珠轴承相并时的轴向总宽度为所撑持的固定端支撑部直径的1.72倍。

5.如权利要求3所述的直结式主轴的传动装置，其特征在于：轴衬位于固定端该端面中心轴向凹设一容槽，所述的组合斜角滚珠轴承即套设于容槽内，该容槽的开口端设有内螺纹，以与端盖匹配螺设。

6.如权利要求4所述的直结式主轴的传动装置，其特征在于：轴衬位于固定端该端面中心轴向凹设一容槽，所述的组合斜角滚珠轴承即套设于容槽内，该容槽的开口端设有内螺纹，以与端盖匹配螺固。

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