CN203061894U

CN203061894U - 分流式、低噪音、自动变档主轴箱

Info

Publication number: CN203061894U
Application number: CN 201320006249
Authority: CN
Inventors: 袁正武
Original assignee: HUBEI NEW SANYOU CNC MACHINE TOOL CO Ltd
Current assignee: HUBEI NEW SANYOU CNC MACHINE TOOL CO Ltd
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2023-01-07

Abstract

本实用新型为一种分流式、低噪音、自动变档主轴箱，它解决了现有数控钻、铣机床主轴箱不能同时满足高转速铣削时大扭矩、低噪音和低速钻大孔时不仅需要大扭矩并同时承受大轴向抗力的问题，其特征在于：所述传动装置由顶置立式主电机、箱体内由同步轮组、三根传动轴、传动齿轮组、加强型主轴组成三档变速传动系统。其控制系统由液压变档装置、主轴跟踪和换刀助力装置组成，分别安装在箱体上盖外呈垂直布置，所述传动系统是将主电机转动分高、低两条路线传给主轴，高速传动为直联式，由一轴将转动直接传给主轴，传动链短，实现高速低噪音；低速时电机转速通过一、二、三轴上传动齿轮组变档降速后传给主轴，变档由液压变档装置在程序控制下实现，实现低速大扭矩输出。

Description

分流式、低噪音、自动变档主轴箱

一、技术领域

本实用新型涉及金属加工机床领域，尤其是数控钻、铣类机床的主轴箱。

二、技术背景

根据钻、铣机床的加工特性，铣削加工主要是表面切削进给，需要大扭矩、高转速、主轴主要承受径向载荷；而钻孔加工是深度切削进给，不仅需要大扭矩、同时会产生很大的轴向抗力，主轴不仅要承受大径向载荷还要承受大轴向载荷。国内现行钻、铣机床主轴箱的设计由于受到传统钻、铣机床的行业限制，铣床箱体设计以高转速、高精度为目标，低速钻大孔时扭矩和轴向抗力不足。钻床以高精度、低转速为目标（钻孔直径越大，转速要求越低），高转速时噪音大、主轴结构不能适应高转速。钻床、铣床变速箱都采用齿轮传动，铣削高转速和钻孔低转速的转速变化范围大，采取高、低速交叉布局的传动路线，传动系统比较复杂，同时由于受到齿轮精度和生产成本限制，对于多级齿轮传动，存在高速时噪音大、传动效率低和传动精度误差较大的缺陷。

三、发明内容

本实用新型《分流式、低噪音、自动变档主轴箱》就是为了同时满足，高速铣削和低速钻孔，输出扭矩大，能承受大轴向抗力、结构简单、操作方便的一种新型主轴箱。

本实用新型的技术方案是，包括箱体、加强型主轴、传动轴和齿轮组、液压变档装置、液压系统、主轴跟踪和换刀助力装置，所述传动装置为机械三级变档无级调速结构，由顶置立式主电机、同步轮组、三根传动轴和传动齿轮组所构成；主轴跟踪编码器和换刀助力装置分别安装在箱体外主轴上端，传动轴和齿轮组为内置垂直式与主轴平行布置，集中润滑方式；液压变档装置和液压系统安装在箱体外，由程序控制，液压驱动实现自动变档。

主电机转动分高、低两条路线传给主轴，高速传动为直联式，由一轴将转动直接传给主轴齿轮，带动主轴转动，传动链短，中途无增速齿轮，无空转件；低速时电机转速通过一、二、三轴上传动齿轮组变档降速后传给主轴，即由一轴、二轴、三轴上的齿轮组按级比指数规律，逐级减速，由三轴齿轮传动主轴齿轮，减速比达到12：1，主轴转速能达到50转/分。所述齿轮组档位变换装置，包括两个驱动油缸垂直安装在箱体上盖外侧，与一轴、三轴平行布置，两油缸的活塞杆伸入箱体内与拔叉连接，两拨叉分别插入一轴、三轴齿轮座内；液压系统的油箱在箱体下腔，油泵安装于箱体外侧合适地方。

降速液压变档装置油缸呈立式垂直安装在箱体上盖外侧分别和一轴、三轴平行布置，油缸活塞杆伸入到箱体内，两拨叉分置，其一端固定在活塞杆上，另一端分别插入一轴、三轴滑移齿轮的齿轮座内，在程序控制下启动液压系统，驱动油缸，活塞杆通过拨叉带动滑移齿轮移动，实现变档。所述液压变档装置均带有自动定位和锁紧机构。

所述主轴为改进设计高速自动换刀加强型主轴。该主轴上端伸出箱体上盖，端头装有主轴跟踪编码器，换刀助力气缸对准主轴中心，安装在箱体支架上。所述主轴跟踪和换刀助力装置由编码器和打刀缸组成，编码器安装于主轴上端箱体外侧、用于控制主轴转速和停车时主轴准确定位，满足自动换刀要求，打刀缸安装于箱体上盖支架上，对准主轴中心，用于主轴快速退刀和换刀夹紧。

对比现有技术，本实用新型的有益效果为：

1、分流式传动系统设计，采取高、低速分两条路线传动，高速线传动链短，无增速齿轮，无空转件，电机恒功率调速范围宽，主轴高转速1500—4000转/分时，噪音小，响应快、振动小、效率高，同时避免了主轴在高速恒功率区间的功率损失，增强了高速铣削性能。低速线路由于变速范围小，电机转速在恒扭矩范围内输出，降速比选择合理，主轴输出扭矩随转速变化，转速越低，输出扭矩越大，主轴转速达到50转/分时，主轴输出扭矩超过500NM，提高了电机使用效率，扩展了机床加工范围，达到了节能降耗效果；

2、分流式传动系统设计，在电机恒功率转速区内由直联式传动实现主轴高转速，电机输出功率不受损失；在电机恒扭矩转速区内通过机械变档降低转速，增大主轴输出扭矩，不仅提高了电机使用效率，同时避免了交叉传动设计存在的，主轴高转速时箱体内有超高速齿轮和多轴空转件存在，传动噪音大、齿轮线速度高、要求齿轮精度高，促使生产成本高；

3、以上方案中，所述机械换档由液压油泵将压力油注入两驱动油缸，油缸活塞杆通过拔叉带动一、三轴上齿轮座使两轴上滑移齿轮上下移动，进行档位变换。齿轮移动到位后自动定位和锁紧。方便灵活、定位准确、减轻操作体力；

4、以上方案中，由于主轴采用伺服变频电机驱动，主轴箱高、低速均可以实现无级变速，满足铣、钻不同材料、不同孔径时的转速需要，主轴为改进设计加强型主轴，可以安装钻、铣不同规格型号刀具，方便安装刀库，实现自动换刀。

四、附图说明

图1为本实用新型传动结构示意图；

图2为本实用新型液压变档装置结构示意图。

图中：1为主轴，2为传动一轴，3、4、5、7、9、10、12、13、15为传动齿轮，6为传动二轴， 8为传动三轴，11、16为齿轮座，14为箱体，17为轴承座，18为同步轮带组，19、21为拨叉，20、22为液压油缸。

五、具体实施方式

结合附图进一步说明本实用新型的具体实施方式；

如图1、图2所示，所述传动装置为三级机械变档无级变速结构，由主电机、同步轮组、三根传动轴、传动齿轮组和液压变档装置构成，液压系统、主轴跟踪和换刀助力装置分别安装在箱体14外面，箱体14内设置传动一轴2、传动二轴4和传动三轴6，与主轴1呈垂直式彼此平行布置，传动轴为花键轴，两端通过轴承与箱体14连接，传动齿轮组安装在花键传动轴上，滑移齿轮组可以在花键轴上作上、下移动，通过液压变档装置进行控制。所述液压变档装置由安装在箱体14上盖外侧的两个油缸20、22、拔叉19、21和液压系统所组成。和其它主轴箱不同之处在于：电机将转动传给主轴时，分两条路线；一条路线是高速传动路线，电机通过同步轮组18带动一轴2 旋转，一轴上齿轮 4把运动传给主轴上固定齿轮15带动主轴旋转。高速路线传动级数少，箱体内无空转件，无超高速齿轮转动，满足高速铣削、噪音小、精度高要求

低速变速的实现：（如图2所示），油缸20和油缸22的缸体分别固定在箱体14上部，其活塞杆伸入箱体14内，油缸20的活塞杆与拨叉19连接，拨叉19另一端插入齿轮座16槽内；油缸20的活塞向上移动时，拨叉通过齿轮座16移动一轴2上滑动齿轮组3、4、5 ，使齿轮5与二轴6上的固定齿轮10啮合；活塞向下移动时，拨叉19通过齿轮座16移动齿轮组，使一轴2上的滑动齿轮3 与二轴6上的固定齿轮7 啮合，把运动传给二轴6；二轴6上的固定齿轮12将转动传给三轴8上的固定齿轮13带动三轴8旋转。和上述方式相同，油缸22的活塞杆与拨叉21连接，拨叉21插入齿轮座11槽内，在上述变档的同时，油缸22的活塞向下移动，拨叉21通过齿轮座11使三轴上滑移齿轮9向下移动与主轴1上的固定齿轮15啮合，使主轴1实现两种不同的低转速。变速时齿轮的移动定位由机械定位装置通过电子信号传输给数控系统，达到准确无误。主电机为伺服变频电机、在电机额定转速内无级变速、输出恒扭矩不变，经过机械变档减速后增大了主轴输出扭矩。满足低速钻大孔时，输出扭矩大，承受轴向抗力大要求。

以上实施例只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作较多的限制，凡是依据对本实用新型的技术本质作简单修改或等同的变化和修饰，均仍属本实用新型保护的范围。

Claims

1.一种分流式、低噪音、自动变档主轴箱，包括箱体、加强型主轴、传动轴和齿轮组、液压变档装置、液压系统、主轴跟踪和换刀助力装置，其特征在于：所述传动装置为机械三级变档无级调速结构，由顶置立式主电机、同步轮组、三根传动轴和传动齿轮组所构成；主轴跟踪编码器和换刀助力装置分别安装在箱体外主轴上端，传动轴和齿轮组为内置垂直式与主轴平行布置，集中润滑方式；液压变档装置和液压系统安装在箱体外，由程序控制，液压驱动实现自动变档。

2.如权利要求1所述的分流式、低噪音、自动变档主轴箱，其特征在于：主电机转动分高、低两条路线传给主轴，高速传动为直联式，由一轴将转动直接传给主轴；低速时电机转速通过一、二、三轴上传动齿轮组变档降速后传给主轴。

3.如权利要求1所述的分流式、低噪音、自动变档主轴箱，其特征在于：降速液压变档装置油缸呈立式垂直安装在箱体上盖外侧分别和一轴、三轴平行布置，油缸活塞杆伸入到箱体内，两拨叉分置，其一端固定在活塞杆上，另一端分别插入一轴、三轴滑移齿轮的齿轮座内，在程序控制下启动液压系统，驱动油缸，活塞杆通过拨叉带动滑移齿轮移动，实现变档。

4.如权利要求1所述的分流式、低噪音、自动变档主轴箱，其特征在于：所述主轴为改进设计高速自动换刀加强型主轴。

5.如权利要求3所述的分流式、低噪音、自动变档主轴箱，其特征在于；所述液压变档装置均带有自动定位和锁紧机构。

6.如权利要求4所述的分流式、低噪音、自动变档主轴箱，其特征在于；其主轴上端伸出箱体上盖，端头装有主轴跟踪编码器，换刀助力气缸对准主轴中心，安装在箱体支架上。