CN212042683U - 一种数控机床的主轴结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种数控机床的主轴结构，包括缸筒、转轴、拉杆、以及与拉杆固定的夹爪；转轴与缸筒之间装设有前轴承和后轴承，拉杆上径向穿设有定位销，转轴壁上设有导向定位销的轴向长孔，转轴外壁还活动地套设有与定位销固定的套环，套环的前端与转轴外壁之间夹置有第一预压弹簧；后轴承的后方固设电机，电机的转子同轴地固定于转轴的后端；拉杆的后端还设有可向前推动拉杆的顶出装置。将拉动拉杆的第一预压弹簧设于缸筒内的转轴上，而将电机的定子及转子设于缸筒后方，可将缸筒直径做到足够小，且由于缸筒后方空间不影响走刀，可将电机功率做到足够大；电机位于缸筒外部，在安装固定及拆装维护时非常方便；前轴承及后轴承安装结构较为简单。

Description

一种数控机床的主轴结构

技术领域

本实用新型涉及数控机床主轴技术领域，具体是指一种微型数控机床的主轴结构。

背景技术

在义齿切削等应用场景，需要用到微型数控机床，微型数控机床不仅机床本身尺寸小，而且所加工产品尺寸小，结构复杂且不规则，因此设备除了精度要求高之外，对主轴的尺寸要求也较高，主轴尺寸较大时不利于切削加工走刀。

现有的主轴结构，主要包括缸筒、转轴、拉杆、以及电机；其中，拉杆的后端穿出缸筒，并设置T头部，在T头部与缸筒端部之间设置预压弹簧，以向后拉动拉杆夹紧刀具；电机的定子固定于缸筒内壁的中段，而转子则对应地固定于转轴外壁；转轴与缸筒内壁之间在两端处还设置旋转支撑用的轴承，为了进一步提高主轴的精度，轴承通常采用角接触轴承。这种主轴结构存在以下几个方面的缺点：1、在电机定子和转子尺寸符合输出功率要求的情况下，缸筒的直径较大，不利于走刀；2、电机定子和转子位于缸筒内部中段，安装定位及拆卸维护非常困难；3、由于电机位于中段，两端轴承在进行安装和固定时，零件多且安装复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种缸筒直径小、安装维护简单的主轴结构。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种数控机床的主轴结构，包括缸筒、同轴穿设于所述缸筒内的转轴、同轴穿设于所述转轴内的拉杆、以及固定于所述拉杆前端的夹爪；所述转轴与所述缸筒之间在两端处分别装设有前轴承和后轴承，位于所述前轴承与所述后轴承之间的所述拉杆上径向穿设有定位销，所述转轴壁上设有导向所述定位销的轴向长孔，所述转轴外壁还活动地套设有与所述定位销固定的套环，所述套环的前端与所述转轴外壁之间夹置有第一预压弹簧；所述后轴承的后方固设电机，所述电机的转子同轴地固定于所述转轴的后端；所述拉杆的后端还设有可向前推动所述拉杆的顶出装置。

进一步，所述后轴承的外圈前端与所述缸筒的内壁之间夹置有第二预压弹簧；所述前轴承和所述后轴承均为角接触轴承，且所述前轴承的安装方向为内圈向后顶紧，所述后轴承的安装方向为外圈向后顶紧；主轴锁紧状态时，所述第二预压弹簧的预压力大于所述第一预压弹簧。

进一步，所述第一预压弹簧和所述第二预压弹簧均为蝶形弹簧。

进一步，所述第一预压弹簧通过第一垫圈抵接所述前轴承内圈；所述第二预压弹簧与所述后轴承外圈之间设有第二垫圈，而所述第二预压弹簧与所述缸筒的内壁之间设有第三垫圈。

进一步，所述转轴的后端通过螺纹同轴地固定有一锁紧螺母，所述电机转子固定于所述锁紧螺母上，且所述锁紧螺母具有径向伸出且直径大于所述缸筒内径的第一挡沿，主轴锁紧状态时，所述第一挡沿与所述缸筒的后端面之间具有间隙。

进一步，位于所述前轴承前端的所述转轴外壁具有直径小于所述缸筒内壁的第二挡沿，所述第二挡沿可向后抵接所述前轴承的外圈。

进一步，所述电机包括同轴心地固定于所述缸筒后端的电机缸，固定于电机缸内壁的定子，以及与所述定子同心的所述转子。

进一步，所述转子具有轴向贯穿至所述拉杆后端且直径大于所述拉杆的通孔，所述顶出装置可穿过所述通孔与所述拉杆的后端抵接。

进一步，所述顶出装置为一气缸，所述气缸包括同轴固定于所述电机缸后端的气缸体，伸出所述气缸体的活塞杆，所述活塞杆的前端可穿过所述通孔并向前推动所述拉杆。

进一步，所述电机为同步电机。

其有益效果在于：将拉动所述拉杆的第一预压弹簧设于缸筒内的转轴上，而将电机的定子及转子设于缸筒后方，1、不仅可将缸筒直径做到足够小，而且由于缸筒后方空间不影响走刀，可将电机功率做到足够大；2、电机位于缸筒外部，在安装固定及拆装维护时非常方便；3、前轴承及后轴承安装结构较为简单。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为实施例中主轴的剖面结构示意图；

图2为实施例中主轴前段的剖面结构示意图；

图3为实施例中主轴前段的零件分解结构示意图；

图4为实施例中主轴的整体结构示意图。

其中，1、缸筒；2、转轴；21、轴向长孔；22、第二挡沿；3、拉杆；31、夹爪；41、前轴承；42、后轴承；51、定位销；52、套环；53、第一预压弹簧；54、第一垫圈；6、电机；61、转子；611、通孔；62、电机缸；63、定子；7、顶出装置；71、气缸体；72、活塞杆；81、第二预压弹簧；82、第二垫圈；83、第三垫圈；9、锁紧螺母；91、第一挡沿。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行进一步说明：

需要说明的是：本申请文件中指代方向的“前”是指主轴靠近刀具的一侧，而“后”则相反。

参考图1至图4，一种数控机床的主轴结构，包括缸筒1、同轴穿设于所述缸筒1内的转轴2、同轴穿设于所述转轴2内的拉杆3、固定于所述拉杆3前端的夹爪31、以及装设于所述转轴2与所述缸筒1之间两端的前轴承41和后轴承42。位于所述前轴承41与所述后轴承42之间的所述拉杆3上径向穿设有定位销51，所述转轴2壁上设有导向所述定位销51的轴向长孔21，所述转轴2外壁还活动地套设有与所述定位销51固定的套环52，所述套环52的前端与所述转轴2外壁之间夹置有第一预压弹簧53；所述后轴承42的后方固设有电机6，所述电机6的转子61同轴地固定于所述转轴2的后端；所述拉杆3的后端还设有可向前推动所述拉杆3的顶出装置7。其中，夹爪31外壁与转轴2内壁之间为圆锥配合面，夹爪31后端与拉杆3前端通过螺纹连接固定；前轴承41和后轴承42对转轴2的旋转起支撑作用，可以采用普通轴承或角接触轴承等；所述轴向长孔21用作所述定位销51前后移动的导向孔。

其原理是：第一预压弹簧53的预压力通过套环52及定位销51传导至拉杆3，使得拉杆3及夹爪31向后拉紧，从而夹紧刀具，定位销51可沿转轴2上的所述轴向长孔21前后移动；电机6的转子61与所述转轴2固定，而转轴2则通过定位销51带动拉杆3及夹爪31转动。将拉动所述拉杆3的第一预压弹簧53设于缸筒1内的转轴2上，而将电机6的定子63及转子61设于缸筒1后方，不仅可将缸筒1直径做到足够小，而且由于缸筒1后方空间不影响走刀，可将电机6功率做到足够大；电机6位于缸筒1外部，在安装固定及拆装维护时非常方便；前轴承41及后轴承42在安装时不受电机6影响，安装固定较为简单。

一种具体实施结构中，所述后轴承42的外圈前端与所述缸筒1的内壁之间夹置有第二预压弹簧81；所述前轴承41和所述后轴承42均为角接触轴承，且所述前轴承41的安装方向为内圈向后顶紧，所述后轴承42的安装方向为外圈向后顶紧；主轴锁紧状态时，所述第二预压弹簧81的预压力大于所述第一预压弹簧53。优选地，所述第一预压弹簧53和所述第二预压弹簧81均为蝶形弹簧。一种优选安装结构，所述第一预压弹簧53通过第一垫圈54抵接所述前轴承41内圈；所述第二预压弹簧81与所述后轴承42外圈之间设有第二垫圈82，而所述第二预压弹簧81与所述缸筒1的内壁之间设有第三垫圈83。

其原理是：主轴锁紧状态时，即刀具夹紧状态下，第二预压弹簧81的预压力将后轴承42的外圈向后顶紧，不仅使后轴承42形成接触角，达到最佳配合状态，而且向后轴承42的内圈提供向后的推力，该向后的推力传导至转轴2，一方面，由转轴2传导至前轴承41的内圈，使前轴承41向后顶紧，使前轴承41形成接触角，达到最佳配合状态，另一方面，转轴2的向后推力可为第一预压弹簧53提供向后的支撑力，再通过第一预压弹簧53的预压力将拉杆3向后拉紧，从而使得夹爪31锁紧刀具。第二预压弹簧81的预压力不仅用于将前轴承41及后轴承42向后顶紧、而且还要为第一预压弹簧53提供向后的支撑力，因此在主轴锁紧状态时，其预压力需要大于第一预压弹簧53的预压力。

在安装时，参考图1所述结构，先将前轴承41、第一垫圈54、第一预压弹簧53依次从转轴2的后端套入，再安装好定位销51及套环52，在缸筒1的后端依次套入第三垫圈83、第二预压弹簧81、第二垫圈82后，再将转轴2从前端整体插入缸筒1内，最后从缸筒1后端将后轴承42套于转轴2上并固定即可。相比现有的轴承安装结构，无需在前轴承41前端的转轴2上设置独立的前止挡结构，也无需在后轴承42后端的缸筒1上设置独立的后止挡结构，且第一垫圈54兼用于止挡第一预压弹簧53及前轴承41的内圈。使得前轴承41及后轴承42的安装结构得到简化且安装简便。

一种具体实施结构中，所述转轴2的后端通过螺纹同轴地固定有一锁紧螺母9，所述电机6转子61嵌置固定于所述锁紧螺母9上，且所述锁紧螺母9具有径向伸出且直径大于所述缸筒1内径的第一挡沿91，主轴锁紧状态时，所述第一挡沿91与所述缸筒1的后端面之间具有间隙。所述锁紧螺母9的第一挡沿91可对转轴2向前移动距离进行限位，可避免顶出装置7过大的顶出力损坏前轴承41及后轴承42的装配结构；主轴锁紧状态时，即工作状态下，第一挡沿91与缸筒1端面之间具间隙，可避免转动摩擦。同时，锁紧螺母9与转轴2螺纹配合时，锁紧螺母9的前端部可兼用于对后轴承42内圈的后端限位，简化了装配结构。

一种具体实施结构中，位于所述前轴承41前端的所述转轴2外壁具有直径小于所述缸筒1内壁的第二挡沿22，所述第二挡沿22可向后抵接所述前轴承41的外圈，具体结构是：第二挡沿22的外周壁与缸筒1内壁之间具有间隙，可相对转动；常规状态下，第二挡沿22与前轴承41的外圈之间也具有间隙，可避免相互摩擦；第二挡沿22用于保护前轴承41的内部结构，防止前轴承41受污染，同时，当转轴2在外力作用下向后移动时，第二挡沿22可抵接前轴承41的外圈，以进行止挡限位，避免向后的轴向力过大超出前轴承41及后轴承42的承载范围。

一种具体实施结构中，所述电机6包括同轴心地固定于所述缸筒1后端的电机缸62，固定于电机缸62内壁的定子63，以及与所述定子63同心的所述转子61。一种优选结构，所述转子61具有轴向贯穿至所述拉杆3后端且直径大于所述拉杆3的通孔611，所述顶出装置7可穿过所述通孔611与所述拉杆3的后端抵接。更进一步，所述顶出装置7为一气缸，所述气缸包括同轴固定于所述电机缸62后端的气缸体71，伸出所述气缸体71的活塞杆72，所述活塞杆72的前端可穿过所述通孔611并向前推动所述拉杆3。电机缸62同轴心地固定于缸筒1后端，而气缸体71同轴心地固定于电机缸62的后端，使得整体结构简洁紧凑，安装方便。

一种具体实施结构中，所述电机6为同步电机6，同等体积下，同步电机6相较于异步电机6的输出功率更大，由于电机6的转子61位于缸筒1外部，使得布线方便，为同步电机6的设置提供了条件。

以上所述并非对本实用新型的技术范围作任何限制，凡依据本实用新型技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种数控机床的主轴结构，其特征在于：包括缸筒、同轴穿设于所述缸筒内的转轴、同轴穿设于所述转轴内的拉杆、以及固定于所述拉杆前端的夹爪；所述转轴与所述缸筒之间在两端处分别装设有前轴承和后轴承，位于所述前轴承与所述后轴承之间的所述拉杆上径向穿设有定位销，所述转轴壁上设有导向所述定位销的轴向长孔，所述转轴外壁还活动地套设有与所述定位销固定的套环，所述套环的前端与所述转轴外壁之间夹置有第一预压弹簧；所述后轴承的后方固设电机，所述电机的转子同轴地固定于所述转轴的后端；所述拉杆的后端还设有可向前推动所述拉杆的顶出装置。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床的主轴结构，其特征在于：所述后轴承的外圈前端与所述缸筒的内壁之间夹置有第二预压弹簧；所述前轴承和所述后轴承均为角接触轴承，且所述前轴承的安装方向为内圈向后顶紧，所述后轴承的安装方向为外圈向后顶紧；主轴锁紧状态时，所述第二预压弹簧的预压力大于所述第一预压弹簧。

3.根据权利要求2所述的一种数控机床的主轴结构，其特征在于：所述第一预压弹簧和所述第二预压弹簧均为蝶形弹簧。

4.根据权利要求3所述的一种数控机床的主轴结构，其特征在于：所述第一预压弹簧通过第一垫圈抵接所述前轴承内圈；所述第二预压弹簧与所述后轴承外圈之间设有第二垫圈，而所述第二预压弹簧与所述缸筒的内壁之间设有第三垫圈。

5.根据权利要求2所述的一种数控机床的主轴结构，其特征在于：所述转轴的后端通过螺纹同轴地固定有一锁紧螺母，所述电机转子固定于所述锁紧螺母上，且所述锁紧螺母具有径向伸出且直径大于所述缸筒内径的第一挡沿，主轴锁紧状态时，所述第一挡沿与所述缸筒的后端面之间具有间隙。

6.根据权利要求5所述的一种数控机床的主轴结构，其特征在于：位于所述前轴承前端的所述转轴外壁具有直径小于所述缸筒内壁的第二挡沿，所述第二挡沿可向后抵接所述前轴承的外圈。

7.根据权利要求1所述的一种数控机床的主轴结构，其特征在于：所述电机包括同轴心地固定于所述缸筒后端的电机缸，固定于电机缸内壁的定子，以及与所述定子同心的所述转子。

8.根据权利要求7所述的一种数控机床的主轴结构，其特征在于：所述转子具有轴向贯穿至所述拉杆后端且直径大于所述拉杆的通孔，所述顶出装置可穿过所述通孔与所述拉杆的后端抵接。

9.根据权利要求8所述的一种数控机床的主轴结构，其特征在于：所述顶出装置为一气缸，所述气缸包括同轴固定于所述电机缸后端的气缸体，伸出所述气缸体的活塞杆，所述活塞杆的前端可穿过所述通孔并向前推动所述拉杆。

10.根据权利要求7所述的一种数控机床的主轴结构，其特征在于：所述电机为同步电机。

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