CN204075244U - 一种直驱零传动数控花键轴铣床刀具主轴装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直驱零传动数控花键轴铣床刀具主轴装置，包括刀杆拉杆、高精度编码器、空心伺服电机、双向推力轴承、圆柱滚子轴承、刀杆、刀杆托架、刀具主轴箱体；所述刀具主轴由所述空心伺服电机转子通过连轴结直接驱动，所述刀具主轴的实际圆周位置由同轴高精度编码器确定；所述刀具主轴内设置有刀杆拉杆和刀杆，所述连轴结通过平键与所述刀具主轴连接，所述刀具主轴的前端与所述刀具主轴箱体之间安装有圆柱滚子轴承、双向推力轴承；所述刀杆尾端设置有刀杆托架，所述刀杆通过拉杆拉紧；本新型从根本上消除了累积误差环节，加工精度高，全闭环数控系统，运行稳定，适于高速运行和干切加工，加工的工件产品表面质量优良。

Description

一种直驱零传动数控花键轴铣床刀具主轴装置

技术领域

本实用新型涉及一种数控花键轴铣床技术设备领域，特别涉及一种直驱零传动数控花键轴铣床刀具主轴装置。

背景技术

在传动轴制造加工技术领域中，花健轴是广泛用于各种传动轴之间连接的通用零部件，传统制造加工工艺大多使用滚齿机进行粗加工，然后进行精细磨削加工，由于滚齿机精度与效率均不能满足花键轴工艺水平的需要，造成花键轴生产加工效率低、成本高、难以批量生产。

现有的数控花键轴铣床一般是在普通的机械式铣床上进行改装，将机械式铣床上的普通电机更换成伺服电机或步进电机，各轴传动链还是通过齿轮等机械部件传动，所以其加工精度上没有提高，只是降低劳动强度，提升生产效率；现有的数控花键轴铣床刀具主轴，采用机械式传动较多，仍然无法彻底消除累积误差与分度误差的影响；采用机械式传动，传动误差大、传动精度低、加工速度慢、设备故障率高。刀具主轴的控制精度决定了花键轴加工精度，不但会对花键轴本身的使用与磨损有影响，也同时会影响到刀主轴的使用寿命和磨损。

现有技术中，花键轴铣床的刀具轴控制上，还或多或少的保留着齿轮传动方式，也正是因为在关键的刀具轴方向上，没有根本性的改革，致使目前花键轴制造加工工艺的精度不够好，生产的效率不高，花键轴铣床的运行稳定性不良。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种直驱零传动数控花键轴铣床刀具主轴装置，针对现有技术中的不足，本实用新型刀具主轴采用伺服电机直接驱动方式，同时将与工件加工精度与分度精度相关的齿轮传动部件均省略掉，通过零传动直驱结构设计，从根本上排除了花键轴加工过程中，累积误差与分度误差的产生与累积问题，因此提高了工件加工精度，简化了结构、工艺性能好。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种直驱零传动数控花键轴铣床刀具主轴装置，简称刀具主轴装置，包括刀杆锁紧螺母、刀杆拉杆、高精度编码器、轴承端盖A、轴承座、角接触轴承组A、电机连接座、连轴结、空心伺服电机转子、空心伺服电机定子、精密锁紧螺母A、角接触轴承组B、隔套A、观察盖板、精密锁紧螺母B、隔套B、双向推力轴承、外隔套A、内隔套A、圆柱滚子轴承、轴承端盖B、刀具主轴、刀杆、刀具压紧套、轴承端盖C、角接触轴承组C、外隔套B、内隔套B、轴承端盖D、刀杆托架、压紧螺母、挡圈、刀具主轴箱体、平键、精密锁紧螺母C，其特征在于：

所述刀具主轴装置包括刀具主轴箱体、刀具主轴、刀杆、空心伺服电机转子和空心伺服电机定子、连轴结、刀杆拉杆、高精度编码器和刀杆托架组件；所述刀具主轴设置为旋转轴，由所述空心伺服电机转子通过连轴结直接驱动，所述刀具主轴的实际圆周位置由同轴高精度编码器确定。

所述刀具主轴箱体上设置有刀具主轴，所述刀具主轴为空心轴，所述空心轴内设置有刀杆拉杆和刀杆，所述刀杆与刀杆拉杆之间为螺接。

所述空心伺服电机转子的一端靠紧在所述刀具主轴对应的台阶面上，所述空心伺服电机转子的另一端与所述连轴结固定，所述连轴结通过精密锁紧螺母锁紧，所述连轴结通过平键与所述刀具主轴连接，实现所述空心伺服电机转子与所述刀具主轴的连接。

所述空心伺服电机定子的一端靠紧在所述刀具主轴箱体预留的台阶面上，所述空心伺服电机定子的另一端通过所述电机连接座安装在所述刀具主轴箱体上。

所述刀具主轴的前端与所述刀具主轴箱体之间安装有圆柱滚子轴承、外隔套A、内隔套A、双向推力轴承；所述圆柱滚子轴承的内孔为圆锥面，所述刀具主轴与之对应的部分为相配合的圆锥面，所述圆柱滚子轴承与刀具主轴之间的配合公差由挡圈调整，所述精密锁紧螺母B通过隔套B实现以上轴承的轴向预紧，所述精密锁紧螺母B上方设置有观察盖板；所述刀具主轴的后端与所述刀具主轴箱体之间安装有角接触轴承组B，所述角接触轴承组B的内圈一端通过隔套A支承在所述刀具主轴预留的台阶面上，所述角接触轴承组B的内圈另一端通过精密锁紧螺母A预紧。

以上设置的圆柱滚子轴承、角接触轴承组B承受径向力与轴向力，受力结构好，使得所述刀具主轴具有高的回转精度。

所述电机连接座设置有用于所述刀具主轴尾端支承的角接触轴承组A、轴承端盖A、轴承座及对应的氟胶油封。

所述圆柱滚子轴承的外端设置有轴承端盖B，所述轴承端盖B与所述刀具主轴的前端设置有氟胶油封。

所述刀杆尾端设置有刀杆托架，在所述刀杆托架上设置有刀具压紧套、角接触轴承组C、外隔套B、内隔套B、轴承端盖C、轴承端盖D、压紧螺母；所述轴承端盖C、轴承端盖D分别设置有氟胶油封。

所述刀杆通过拉杆拉紧，在所述刀杆上可安装相同孔径的不同规格的滚刀，安装孔径不相同的滚刀时，需更换对应的刀杆和刀垫；更换刀杆时向下旋转刀杆锁紧螺母，取下压紧螺母，取下刀杆托架组件，再松开拉杆，即可更换不同的刀杆。

所述的刀具主轴采用伺服电机直接驱动方式，将与工件加工精度与分度精度相关的齿轮传动部件均省略掉，因此从根本上排除了花键滚切加工过程中，累积误差与分度误差的产生与累积问题，是提高工件加工精度的根本措施。

本新型具有高效率：主轴采用高精度高速轴承且无中间传动环节，使其主轴速度直接取决于其直驱电机的转速，采用的直驱电机速度达到3000rpm；高转速可以把现代刀具的高速性能淋漓尽致地发挥出来，从而获得很高的生产效率。Speedcore(速切王)纳米涂层滚刀切削线速度可达到350m/min，硬质合金滚刀线速度可达到300m/min，比传统卧式花键轴铣床效率成倍提高。

所述的刀具主轴选用空心伺服电机，采用轴套装与高精度位置编码器检测位置信号，确保驱动与信号采集反馈的实时性和精确性；所述的刀具主轴直驱式零传动设计构成了工件与刀具之间不存在任何机械传动元件，真正意义上实现了零传动，因此才能使位置编码器检测信号实现实时传送与反馈，才能实现控制系统的全闭环数据控制。

通过上述技术方案，本实用新型技术方案的有益效果是：采用直驱零传动数控刀具主轴，从根本上消除了累积误差环节，使工件的加工精度提高；本新型优化设计使机械结构大幅度简化；由于直驱和结构优化，使反馈元件直接检测刀具主轴实时信号，构成真正意义上的全闭环数控系统，拥有理想的加工精度；由于采用了直驱零传动技术，使本新型的运行稳定性大大提高，从而可以实施高速运行和干切加工，加工的工件产品表面质量优良。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所公开的一种直驱零传动数控花键轴铣床刀具主轴装置结构示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.刀杆锁紧螺母      2.刀杆拉杆         3.高精度编码器

4.轴承端盖A         5.轴承座           6.角接触轴承组A

7.电机连接座        8.连轴结           9.空心伺服电机转子

10.空心伺服电机定子 11.精密锁紧螺母A   12.角接触轴承组B

13.隔套A            14.观察盖板        15.精密锁紧螺母B

16.隔套B            17.双向推力轴承    18.外隔套A

19.内隔套A          20.圆柱滚子轴承    21.轴承端盖B

22.刀具主轴         23.刀杆            24.刀具压紧套

25.轴承端盖C        26.角接触轴承组C   27.外隔套B

28.内隔套B          29.轴承端盖D       30.刀杆托架

31.压紧螺母         32.挡圈            33.刀具主轴箱体

34.平键             35.精密锁紧螺母C

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据图1，本实用新型提供了一种直驱零传动数控花键轴铣床刀具主轴装置，包括刀杆锁紧螺母1、刀杆拉杆2、高精度编码器3、轴承端盖A4、轴承座5、角接触轴承组A6、电机连接座7、连轴结8、空心伺服电机转子9、空心伺服电机定子10、精密锁紧螺母A11、角接触轴承组B12、隔套A13、观察盖板14、精密锁紧螺母B15、隔套B16、双向推力轴承17、外隔套A18、内隔套A19、圆柱滚子轴承20、轴承端盖B21、刀具主轴22、刀杆23、刀具压紧套24、轴承端盖C25、角接触轴承组C26、外隔套B27、内隔套B28、轴承端盖D29、刀杆托架30、压紧螺母31、挡圈32、刀具主轴箱体33、平键34、精密锁紧螺母C35。

所述刀具主轴装置包括刀具主轴箱体33、刀具主轴22、刀杆23、空心伺服电机转子9和空心伺服电机定子10、连轴结8、刀杆拉杆2、高精度编码器3和刀杆托架组件；所述刀具主轴22设置为旋转轴，由空心伺服电机转子9通过连轴结8直接驱动，所述刀具主轴22的实际圆周位置由同轴高精度编码器3确定。

所述空心伺服电机转子9的一端靠紧在所述刀具主轴22对应的台阶面上，所述空心伺服电机转子9的另一端与所述连轴结8固定，所述连轴结8通过精密锁紧螺母C35锁紧，所述连轴结8通过平键34与所述刀具主轴22连接，实现所述空心伺服电机转子9与所述刀具主轴22的连接。

所述空心伺服电机定子10的一端靠紧在刀具主轴箱体33预留的台阶面上，所述空心伺服电机定子10的另一端通过电机连接座7安装在所述刀具主轴箱体33上。

所述刀具主轴22的前端与所述刀具主轴箱体33之间安装有圆柱滚子轴承20、外隔套A18、内隔套A19、双向推力轴承17；所述圆柱滚子轴承20的内孔为圆锥面，所述刀具主轴22与之对应的部分为相配合的圆锥面；所述圆柱滚子轴承20与所述刀具主轴22之间的配合公差，由挡圈32调整；所述精密锁紧螺母B15通过隔套B16实现以上轴承的轴向预紧，所述精密锁紧螺母B15上方设置有观察盖板14；所述刀具主轴22的后端与所述刀具主轴箱体33之间安装有角接触轴承组B12，所述角接触轴承组B12的内圈一端通过隔套A13支承在所述刀具主轴22预留的台阶面上，所述角接触轴承组B12的内圈另一端通过精密锁紧螺母A11预紧。

以上设置的圆柱滚子轴承20、角接触轴承组B12承受径向力与轴向力，受力结构好，实现所述刀具主轴22具有高的回转精度。

所述电机连接座7设置有用于所述刀具主轴22尾端支承的角接触轴承组A6、轴承端盖A4、轴承座5及对应的氟胶油封。

所述圆柱滚子轴承20的外端设置有轴承端盖B21，所述轴承端盖B21与所述刀具主轴22的前端设置有氟胶油封。

所述刀杆23尾端设有刀杆托架30，在所述刀杆托架30上设置有刀具压紧套24、角接触轴承组C26、外隔套B27、内隔套B28、轴承端盖C25、轴承端盖D29、压紧螺母31；所述轴承端盖C25、轴承端盖D29分别设置有氟胶油封。

所述刀杆23通过所述拉杆2拉紧，在所述刀杆23上可安装相同孔径的不同规格的滚刀，安装孔径不相同的滚刀时需更换对应的刀杆23和刀垫；更换刀杆23时向下旋转刀杆锁紧螺母1，取下压紧螺母31，取下刀杆托架组件，再松开拉杆2，即可更换不同的刀杆。

通过上述具体实施例，本实用新型的有益效果是：采用直驱零传动数控刀具主轴，从根本上消除了累积误差环节，使工件的加工精度提高；本新型优化设计使机械结构大幅度简化；由于直驱和结构优化，使反馈元件直接检测刀具主轴实时信号，构成真正意义上的全闭环数控系统，拥有理想的加工精度；由于采用了直驱零传动技术，使本新型的运行稳定性大大提高，从而可以实施高速运行和干切加工，加工的工件产品表面质量优良。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种直驱零传动数控花键轴铣床刀具主轴装置，简称刀具主轴装置，其特征在于，包括刀杆锁紧螺母、刀杆拉杆、高精度编码器、轴承端盖A、轴承座、角接触轴承组A、电机连接座、连轴结、空心伺服电机转子、空心伺服电机定子、精密锁紧螺母A、角接触轴承组B、隔套A、观察盖板、精密锁紧螺母B、隔套B、双向推力轴承、外隔套A、内隔套A、圆柱滚子轴承、轴承端盖B、刀具主轴、刀杆、刀具压紧套、轴承端盖C、角接触轴承组C、外隔套B、内隔套B、轴承端盖D、刀杆托架、压紧螺母、挡圈、刀具主轴箱体、平键、精密锁紧螺母C；所述刀具主轴装置包括刀具主轴箱体、刀具主轴、刀杆、空心伺服电机转子和空心伺服电机定子、连轴结、刀杆拉杆、高精度编码器和刀杆托架组件；所述刀具主轴设置为旋转轴，由所述空心伺服电机转子通过连轴结直接驱动，所述刀具主轴的实际圆周位置由同轴高精度编码器确定；所述刀具主轴箱体上设置有刀具主轴，所述刀具主轴为空心轴，所述空心轴内设置有刀杆拉杆和刀杆，所述刀杆与刀杆拉杆之间为螺接；所述空心伺服电机转子的一端靠紧在所述刀具主轴对应的台阶面上，所述空心伺服电机转子的另一端与所述连轴结固定，所述连轴结通过精密锁紧螺母锁紧，所述连轴结通过平键与所述刀具主轴连接，实现所述空心伺服电机转子与所述刀具主轴的连接；所述空心伺服电机定子的一端靠紧在所述刀具主轴箱体预留的台阶面上，所述空心伺服电机定子的另一端通过所述电机连接座安装在所述刀具主轴箱体上；所述刀具主轴的前端与所述刀具主轴箱体之间安装有圆柱滚子轴承、外隔套A、内隔套A、双向推力轴承；所述精密锁紧螺母B上方设置有观察盖板；所述刀具主轴的后端与所述刀具主轴箱体之间安装有角接触轴承组B，所述刀杆尾端设置有刀杆托架，所述刀杆通过拉杆拉紧，在所述刀杆上可安装相同孔径的不同规格的滚刀。

2.根据权利要求1所述的一种直驱零传动数控花键轴铣床刀具主轴装置，其特征在于，所述圆柱滚子轴承的内孔为圆锥面，所述刀具主轴与之对应的部分为相配合的圆锥面，所述圆柱滚子轴承与刀具主轴之间的配合公差由挡圈调整，所述精密锁紧螺母B通过隔套B实现以上轴承的轴向预紧。

3.根据权利要求1所述的一种直驱零传动数控花键轴铣床刀具主轴装置，其特征在于，所述角接触轴承组B的内圈一端通过隔套A支承在所述刀具主轴预留的台阶面上，所述角接触轴承组B的内圈另一端通过精密锁紧螺母A预紧。

4.根据权利要求1所述的一种直驱零传动数控花键轴铣床刀具主轴装置，其特征在于，所述电机连接座设置有用于所述刀具主轴尾端支承的角接触轴承组A、轴承端盖A、轴承座及对应的氟胶油封。

5.根据权利要求1所述的一种直驱零传动数控花键轴铣床刀具主轴装置，其特征在于，所述圆柱滚子轴承的外端设置有轴承端盖B，所述轴承端盖B与所述刀具主轴的前端设置有氟胶油封。

6.根据权利要求1所述的一种直驱零传动数控花键轴铣床刀具主轴装置，其特征在于，在所述刀杆托架上设置有刀具压紧套、角接触轴承组C、外隔套B、内隔套B、轴承端盖C、轴承端盖D、压紧螺母；所述轴承端盖C、轴承端盖D分别设置有氟胶油封。