CN202461543U - 一种用于机床的等分油腔静动压轴系单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于机床的等分油腔静动压轴系单元，包括主轴箱体、主轴，所述的主轴箱体上安装有前轴瓦、后轴瓦及后压盖，所述前轴瓦设有前等分油腔，所述后轴瓦上设有后等分油腔，所述前等分油腔和/或所述后等分油腔的数量为大于等于三的奇数个。本实用新型的等分油腔静动压轴磨具单元，与现有的采用四等分或六等分油腔不同，采用的是大于等于三的奇数个等分腔数量，能够使得主轴的回转精度大大提高，达到0.15μm甚至更高。

Description

一种用于机床的等分油腔静动压轴系单元

技术领域

本实用新型涉及精密机械制造领域，特别涉及一种用于机床的等分油腔静动压轴系单元。 

背景技术

影响机械加工零件精度的因素有很多，但是这其中最重要的一个就是加工机械零件的机床（例如磨床、车床、加工中心等）本身的精度等级，随着对机械加工零件精度的要求越来越高，对机床的高速回转主轴的综合回转精度也就提出了越来越高的要求，如一些高速大功率高精度数控磨床、加工中心的主轴转速己达到20000r/min以上，对于主轴的综合回转精度要求小于0.2μm，甚至更高。 

   现有的用于机床的（磨床、加工中心等）的等分油腔静动压轴磨具单元，包括主轴箱体，这个主轴箱体安装在机床上，在主轴箱体内安装有高速旋转的主轴，主轴一端连接有砂轮（用于磨床的时候），另一端连接有传动轮，由传动轮带着主轴旋转，在主轴箱体内安装有前轴瓦、后轴瓦和后压盖，在前轴瓦、后轴瓦上都设有等分油腔，传统的方式是在前轴瓦、后轴瓦采用四个或六个等偶数个等分油腔。其中，以四等分油腔最为常见，应用最为广泛，但是，偶数个等分油腔虽然能够满足一般机床对于精度的需要，但是对于高精度主轴回转精度小于0.2μm，达到0.15μm甚至更高的时候，就达不到了。 

实用新型内容

本实用新型是针对现有技术的不足之处，提供一种用于机床的等分油腔静动压轴系单元，其能够使得主轴的回转精度大大提高。 

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下；一种用于机床的等分油腔静动压轴系单元，包括主轴箱体、主轴，所述的主轴箱体上安装有前轴瓦、后轴瓦，所述前轴瓦设有前等分油腔，所述后轴瓦上设有后等分油腔，所述前等分油腔和/或所述后等分油腔的数量为大于等于三的奇数个。 

作为优选，所述前等分油腔和/或所述后等分油腔的数量为3、5、7个。 

作为优选，所述前等分油腔和/或所述后等分油腔的数量为5个。 

作为优选，所述的主轴的后端安装有传动轮。 

作为优选，所述主轴后端有一轴向受力圆环，所述后轴瓦的后侧面设有与所述轴向受力圆环的前侧面相配合的环槽，所述主轴箱体后端固定有后压盖，所述后压盖的前侧面设有与所述轴向受力圆环的后侧面相配合的环槽。 

作为优选，所述前轴瓦和/或后轴瓦与所述的主轴箱体一体成型或分体组装。 

作为优选，所述的主轴具有与所述前轴瓦、后轴瓦相配合的前轴肩、中间轴肩。 

作为优选，所述的机床为车床或磨床。 

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的等分油腔静动压轴磨具单元，与现有的采用四等分或六等分油腔不同，采用的是大于等于三的奇数个等分腔数量，能够使得主轴的回转精度大大提高，达到0.15μm甚至更高。 

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明 

图1为现有的四等分油腔的结构示意图；

图2为现有的六等分油腔的结构示意图；

图3为本实用新型的结构示意图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为图3的B-B剖视图；

图6为图3中I处局部放大图。

图中： 

A-前轴瓦或后轴瓦；A1-主轴，A2-间隙，A3-等分油腔；

1-主轴箱体；

2-主轴，201-轴向受力圆环，202-前轴肩，203-中间轴肩；

3-前轴瓦，301-前等分油腔；

4-后轴瓦，401-后等分油腔，402-环槽；

5-后压盖，501-环槽；

6-传动轮；

7-砂轮。

具体实施方式

实施例，见附图3、4、5、6；一种用于机床的等分油腔静动压轴系单元，机床可以是车床、磨床等，本实施方式采用的是磨床，但不仅限于此，其包括主轴箱体1、主轴2，主轴2安装在主轴箱体内，两端伸出，主轴后端固定有传动轮6，用来与外部的动力源连接，带动主轴旋转，因为在本实施方式中是以磨床为例，所以，在主轴的前端安装有砂轮7，如果是车床则可以安装刀具，因为是本领域内的公知技术，在此不详述，在主轴箱体1上安装有前轴瓦3、后轴瓦4及后压盖5，前轴瓦3、后轴瓦4可以与主轴箱体一体或分体组装，本实施方式中，前轴瓦、后轴瓦与主轴箱体是分开的，前轴瓦和主轴箱体固定连接，而后轴瓦不是，因此在主轴箱体内设有一位于后轴瓦前端面的卡圈，防止其移动，为了减小主轴在高速旋转的时候的轴向跳动，在主轴2后端有一轴向受力圆环201，轴向受力圆环201是直接成型在主轴上的，与主轴一体的，而后轴瓦4的后侧面设有与轴向受力圆环201的前侧面相配合的环槽402，后压盖5的前侧面设有与所述轴向受力圆环201的后侧面相配合的环槽501，通过让两个环槽充满液压油来减小主轴轴向的跳动。 

而为了减小加工主轴的成本，及加快主轴的加工时间，提高工作效率，主轴2具有与所述前轴瓦3、后轴瓦4相配合的前轴肩202、中间轴肩203。这样，在加工主轴的时候，只需要将前轴肩202、中间轴肩203高精度加工即可，其余部分精度要求不高，加工速度快。 

前轴瓦3设有前等分油腔301，后轴瓦4上设有后等分油腔401，前等分油腔301和/或所述后等分油腔401的数量为大于等于三的奇数个，数量的选择根据主轴的直径大小及实际情况来进行确定，一般的，经过我们实际的检测、实验，在本技术领域内，前等分油腔301和后等分油腔401的数量为3、5或7个，其中，以数量为5个最佳，本实施方式中，前等分油腔301和后等分油腔401的数量均为5个，当然，也可以是，前等分油腔301或后等分油腔401的数量是3、5、7等奇数个，只是这样，效果不是最佳。 

见附图1、2，这两个附图表示的两种最常见的、应用范围最广的传统的等分油腔的设置，分别是四等分和六等分油腔设置图，图中，A表示的是前轴瓦或后轴瓦，A1表示的机床的主轴，A2表示的是主轴与前轴瓦或后轴瓦之间的正常间隙，A3表示的就是等分油腔，也就是开设在前轴瓦或后轴瓦内表面的凹槽，可以贯穿整个前轴瓦或后轴瓦长度方向的，也可以不贯穿。主轴不管采用何种精度的机床加工出来的，其横截面实际上都是一个椭圆，同样的，前轴瓦或后轴瓦的内孔横截面也是椭圆，图1、图2为了显示方便及便于理解，将主轴和前轴瓦或后轴瓦的内孔的椭圆度进行了放大，但这并不代表实际的尺寸。在现在的轴系单元工作的时候，是注入高压油的，高压油在主轴与前轴瓦、后轴瓦之间形成油膜，使得主轴处于液态支承状态，为了减小主轴在高速旋转时候产生的径向跳动，在前轴瓦、后轴瓦上都设有四个或六个等分油腔。见图1，从图中可以看出，等分油腔A3为四个，主轴横截面是椭圆，其横截面两个长轴对应两个等分油腔、短轴对应两个等分油腔，因为等分油腔是开始在前轴瓦、后轴瓦内孔上的凹槽，所以，两个长轴两个与和对应等分油腔之间的间隙，是大于正常情况下主轴和前轴瓦、后轴瓦内孔之间的间隙A2的，同样的，两个短轴与和其对应的两个等分油腔之间的间隙，也是是大于正常情况下主轴和前轴瓦、后轴瓦内孔之间的间隙A2的。 

这样，当主轴旋转到两个长轴、两个短轴与四个等分油腔位置对应的时候，会因为间隙的变大而引起主轴的一个微小的跳动，虽然间隙的变化很小很小，跳动也很小很小，但是，要知道，主轴旋转的速度是20000r/min，甚至更高，以主轴转速为24000r/min为例，也就是说，在一秒钟内，主轴旋转了300转，而每一转内，主轴都会因为间隙的变化而产生四次意外的径向微小跳动（每一转内，主轴的长轴、端轴有四次与四个等分油腔对应的位置，就是四次间隙变化，四次径向跳动），一秒钟300转，就是1200次微小的径向跳动，而这样的跳动对应一般精度的加工来讲，是正常的范围内，而对应对主轴回转精度要求小于0.15μm甚至0.1μm的机床来说，就太大了，这些跳动累计的误差使得主轴回转精度达不到要求；见附图2，而对于现有的等分油腔A3为六个，主轴横截面是椭圆，其横截面两个长轴对应两个等分油腔、短轴则没有对应的等分油腔，所以，两个长轴两个与和对应等分油腔之间的间隙，是大于正常情况下主轴和前轴瓦、后轴瓦内孔之间的间隙A2的。 

这样，当主轴旋转到两个长轴与两个等分油腔位置对应的时候，会因为间隙的变大而引起主轴的一个微小的跳动，虽然间隙的变化很小很小，跳动也很小很小，但是要知道，主轴旋转的速度是20000r/min，甚至更高，以主轴转速为24000r/min为例，也就是说，在一秒钟内，主轴旋转了300转，而每一转内，主轴都会因为间隙的变化而产生六次意外的径向微小跳动（每一转内，主轴的长轴有六次与两个等分油腔对应的位置，就是六次间隙变化，六次跳动），一秒钟300转，就是1800次微小的径向跳动，而这样的径向跳动对应一般精度的加工来讲，是正常的范围内，而对应对主轴回转精度要求小于0.15μm甚至0.1μm的机床来说，就太大了，这些跳动累计的误差就使得主轴回转精度达不到要求。 

而本实用新型的轴系单元，见附图4、5；前等分油腔301、后等分油腔401数量都是5个，是奇数个。下面以前等分油腔301为例，详述下本实用新型是如何提高主轴回转精度的。因为前等分油腔301是均布在前轴瓦上，那么可以知道，主轴的长轴或端轴对应的前等分油腔301只能是一个，而不是向四、六个等分油腔那样，对应的都是两个，所以在理论上，其间隙的变化只有前者的1/2，理论上由此而产生的主轴径向跳动也只有前者的1/2，以主轴转速为24000r/min为例，在一秒钟内，主轴旋转了300转，而每一转内，主轴都会因为间隙的变化而产生五次意外的径向微小跳动（每一转内，主轴的长轴或端轴有五次与等分油腔对应的位置，就是五次间隙变化，五次径向跳动），一秒钟300转，就是1500次微小的径向跳动，虽然与四等分油腔的1200次相比，数量是增加了，但是本实施方式每次微小的径向跳动量仅是四等分油腔的1/2，所以，相比四、六等分油腔的轴系单元，本实施方式的轴系单元，其主轴的回转精度大大提高，可以达到0.15μm甚至0.1μm以上，而这个主轴回转精度，是通过改变等分油腔数量实现的，成本低廉、结构简单。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种用于机床的等分油腔静动压轴系单元，包括主轴箱体（1）、主轴（2），所述的主轴箱体（1）上安装有前轴瓦（3）、后轴瓦（4），所述前轴瓦(3)设有前等分油腔（301），所述后轴瓦（4）上设有后等分油腔（401），其特征在于：所述前等分油腔（301）和/或所述后等分油腔（401）的数量为大于等于三的奇数个。

2.根据权利要求1所述的一种用于机床的等分油腔静动压轴系单元，其特征在于：所述前等分油腔（301）和/或所述后等分油腔（401）的数量为3、5、7个。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于机床的等分油腔静动压轴系单元，其特征在于：所述前等分油腔（301）和/或所述后等分油腔（401）的数量为5个。

4.根据权利要求1所述的一种用于机床的等分油腔静动压轴系单元，其特征在于：所述的主轴（2）的后端安装有传动轮（6）。

5.根据权利要求1所述的一种用于机床的等分油腔静动压轴系单元，其特征在于：所述主轴（2）后端有一轴向受力圆环（201），所述后轴瓦（4）的后侧面设有与所述轴向受力圆环（201）的前侧面相配合的环槽（402），所述主轴箱体（1）后端固定有后压盖（5），所述后压盖（5）的前侧面设有与所述轴向受力圆环（201）的后侧面相配合的环槽（501）。

6.根据权利要求1所述的一种用于机床的等分油腔静动压轴系单元，其特征在于：所述前轴瓦（3）和/或后轴瓦（4）与所述的主轴箱体（1）一体成型或分体组装。

7.根据权利要求1所述的一种用于机床的等分油腔静动压轴系单元，其特征在于：所述的主轴（2）具有与所述前轴瓦（3）、后轴瓦（4）相配合的前轴肩（202）、中间轴肩（203）。

8.根据权利要求1所述的一种用于机床的等分油腔静动压轴系单元，其特征在于：所述的机床为车床或磨床。

Images