CN218253878U - 回转轴装置、装夹装置及机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种回转轴装置、装夹装置及机床，该回转轴装置包括：头架箱体，其包括壳体以及与所述壳体一体成型的箱架，所述壳体的头部和尾部分别装设有前端盖和后端盖；主轴，其设置于所述壳体中，且所述主轴的头部和尾部分别对应穿设所述前端盖和后端盖；力矩电机，其设置于所述壳体中，所述力矩电机包括定子和转子，所述转子套设于所述主轴上，所述定子位于所述转子的外围并与壳体固定；其中：所述前端盖的中心孔的孔壁与所述主轴之间形成环形安装腔，所述环形安装腔中装设有密封圈；自所述壳体或所述前端盖外向所述环形安装腔引入供气孔以用于将气流引入所述环形安装腔，所述供气孔的内端口形成于所述密封圈的前方。

Description

回转轴装置、装夹装置及机床

技术领域

本实用新型涉及机床加工技术领域，尤其涉及一种回转轴装置、装夹装置及机床。

背景技术

现有技术中的机床通常包括用于装夹工件并能够带动工件回转的装夹装置，该装夹装置通常包括相对设置的两个回转轴装置，其中一个回转轴装置的主轴的头部安装有夹具以用于夹紧工件的一端，另一个回转轴装置的主轴的头部安装有顶尖以用于顶紧工件的另一端或者也安装有夹具以用于夹紧工件的另一端。为能够带动工件回转，在回转轴装置中装设有力矩电机，该力矩电机用于驱动主轴转动以带动工件回转。

容易理解地，回转轴装置的头部所在区域的环境较差，其原因在于，工件的回转动作、刀具对工件的切削动作以及切削液均存在于该区域，这使该区域相对于其他区域具有更多、组成更复杂的杂质，这些杂质很可能通过主轴与电机的前端盖之间缝隙进入到电机中，进而影响相关部件的精度、使用性能以及寿命。例如，影响轴承的回转的顺畅性以及使用寿命，再例如，容易造成内部电气部件短路。

为阻止杂质进入到回转轴装置的内部，现有技术中，在前端盖与主轴之间设置密封圈以阻挡杂质。然而，杂质依然能够堆积到密封圈的前侧，其中较小的颗粒杂质，例如，细颗粒切屑，依然容易进入到密封圈与主轴之间，导致密封圈的内圈磨损并划伤主轴的表面，造成密封圈失效。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型的实施例提供了一种回转轴装置、装夹装置及机床。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施例采用的技术方案是：

一种回转轴装置，包括：

头架箱体，其包括壳体以及与所述壳体一体成型的箱架，所述壳体的头部和尾部分别装设有前端盖和后端盖；

主轴，其设置于所述壳体中，且所述主轴的头部和尾部分别对应穿设所述前端盖和后端盖；

力矩电机，其设置于所述壳体中，所述力矩电机包括定子和转子，所述转子套设于所述主轴上，所述定子位于所述转子的外围并与壳体固定；其中：

所述前端盖的中心孔的孔壁与所述主轴之间形成环形安装腔，所述环形安装腔中装设有密封圈；

自所述壳体或所述前端盖外向所述环形安装腔引入供气孔以用于将气流引入所述环形安装腔，所述供气孔的内端口形成于所述密封圈的前方。

优选地，所述前端盖的前侧扣设有封盖，所述封盖参与围成所述环形安装腔。

优选地，所述供气孔包括开设于所述壳体的径向段以及与所述径向段连通的轴向段，所述轴向段朝前延伸以贯通至所述封盖，所述封盖与所述轴向段对应的区域开设有径向延伸至所述环形安装腔的沉槽。

优选地，所述后端盖的前方的所述主轴外套设有气动夹钳，所述气动夹钳固定安装于所述后端盖。

优选地，所述主轴的尾部安装有角度编码器。

优选地，所述箱架具有安装平面，所述安装平面与所述壳体之间的所述箱架内形成有空腔，用于为定子的外周面的导流槽提供循环冷却液的进液孔和出液孔均自所述空腔的腔壁贯通至所述壳体的内壁。

优选地，所述主轴上套设有衬套，所述转子套设于所述衬套外；所述衬套与所述主轴之间设置有胀紧部件以用于将所述衬套固定在所述主轴上。

优选地，所述主轴的头部设置有用于装设夹具的安装部，所述主轴中开设有贯通至所述主轴的头部的端面的用于装设顶尖的安装孔。

本实用新型还公开了一种装夹装置，包括两个上述的回转轴装置，两个所述回转轴装置同轴相对设置。

本实用新型还公开了一种机床，包括上述的装夹装置以及设置于所述装夹装置上方的刀轴装置。

与现有技术相比，本实用新型公开的回转轴装置、装夹装置及机床的有益效果是：

1、通过向壳体的前侧装设有密封圈的环形气腔中引入供气孔，并通过供气孔向环形气腔通入气体，进而能够有效阻止如灰尘、加工所产生的细颗粒切屑之类的杂质进入到壳体内部。

2、将使壳体内循环冷却的进液孔和出液孔的外接端设置在空腔的内部，进而使冷却液供应管路以及冷却液回流管路与进液孔以及出液孔的连接区域位于头架箱体内而不外露。

3、通过增设气动夹钳，进而使得回转轴装置具备紧急制动功能，例如，可以配置成在断电时对主轴进行紧急制动。

4、通过增设角度编码器，进而可以实现检测并控制工件的回转角度，而得以配合机床的其他部件的动作(如，刀轴装置移动以及进给等)以实施对工件的表面的加工。

应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本实用新型。

本实用新型中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所实用新型的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1为本实用新型所提供的回转轴装置的一个视角的立体结构示意图。

图2为本实用新型所提供的回转轴装置的另一个视角的立体结构示意图。

图3为本实用新型所提供的回转轴装置的主视图。

图4为图3的B向视图。

图5为图3的C向视图。

图6为图3的D向视图。

图7为本实用新型所提供的回转轴装置的剖视图。

图8为图3的局部E的放大视图。

图9为本实用新型所提供的回转轴装置的定子的立体结构示意图。

图10为本实用新型所提供的回转轴装置的定子的立体装配视图。

图11为本实用新型所提供的回转轴装置的定子的立体分解视图。

图12为本实用新型所提供的装夹装置的立体结构示意图。

图13为本实用新型所提供的机床的立体结构示意图。

附图标记：

100-回转轴装置；10-头架箱体；11-壳体；12-箱架；13-安装平面；14-空腔；20-主轴；21-安装部；22-安装孔；30-力矩电机；31-定子；311-导流槽；312-连通槽；32-转子；40-衬套；41-减重孔；42-止挡台；50-胀紧部件；51-外圈；52-内圈；53-施力盘；54-锁紧螺栓；61-前端盖；611-封盖；62-后端盖；631-固定套；632-固定轴；64-连接盘；65-轴承；66-轴承；67-密封圈；68-护罩；71-气动夹钳；72-角度编码器；80-供气孔；81-径向孔；82-轴向孔；83-沉槽；84-环形气腔；91-进液孔；92-出液孔；200-夹具；300-顶尖；400-安装架；1000-装夹装置；2000-工件；3000-刀轴装置；4000-主机架。

具体实施方式

为了使得本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本实用新型实施例的以下说明清楚且简明，本实用新型省略了已知功能和已知部件的详细说明。

如图12所示，本实用新型的实施例公开了一种回转轴装置100以及包括该回转轴装置100的装夹装置1000，该装夹装置1000包括两个同轴相对设置的回转轴装置100，两个回转轴装置100装设于箱板状结构的安装架400的前侧；两个回转轴装置100的头部可均装设夹具200以用于夹紧工件2000的两端，或者，其中一个回转轴装置100的头部装设夹具200，另一个回转轴装置100装设顶尖300，夹具200夹紧工件2000的一端，顶尖300顶紧工件2000的另一端。

安装架400内装设有驱动机构(未示出)，该驱动机构用于驱动一个回转轴装置100而使得该回转轴装置100靠近或远离另一个回转轴装置100，如此，可实现对工件2000的装夹。

两个回转轴装置100还用于驱动处于夹紧状态的工件2000回转，因此，头部安装有夹具200的回转轴装置100中装设有力矩电机30，该力矩电机30用于驱动工件2000回转。

如图1至图8所示，该回转轴装置100包括：头架箱体10、主轴20、力矩电机30、前端盖61以及后端盖62。

头部箱架12包括一体成型的圆筒状的壳体11以及与壳体11一体成型的箱架12，箱架12的端部形成有安装平面13，头部箱架12通过安装平面13安装在安装架400或驱动机构上，若该回转轴装置100作为装夹装置1000中的固定回转轴装置100(如图12所示的左侧的回转轴装置100)，头部箱架12通过安装平面13固定安装在装夹装置1000的安装架400上，若该回转轴装置100作为移动回转轴装置100(如图12所示的右侧的回转轴装置100)，头部箱架12通过安装平面13安装在驱动机构的部件上。

如图7所示，壳体11内具有柱状腔，前端盖61装设于壳体11的前侧，后端盖62装设于壳体11的后侧，主轴20设置于壳体11中且与柱状腔同轴，主轴20的头部伸出前端盖61，主轴20的尾部伸出后端盖62，壳体11的前部与主轴20之间装设有轴承65，后端盖62与主轴20之间装设有轴承66，这使得主轴20能够绕轴线顺畅的回转。

如图7所示，主轴20的头部设置有安装部21，该安装部21用于装设夹具200及相关部件，例如，该安装部21可以是用于定位、对接的凸台，并且，自主轴20的前端面向后侧开设有安装孔22，该安装孔22用于装设顶尖300，如此，该回转轴装置100可以安装夹具200，也可以安装顶尖300。

如图7所示，力矩电机30设置于壳体11中以用于驱动主轴20回转，进而在主轴20的头部安装夹具200情况下而带动夹具200上的工件2000回转。具体地，该力矩电机30包括定子31和转子32，转子32直接或者间接的套设并固定在主轴20上，定子31套设于转子32的外围并与转子32之间形成环形空隙以用于驱动转子32带动主轴20回转。

在本实用新型中，如图3和图8所示，在前端盖61的中心孔的前端的孔壁上开设有环形槽，在前端盖61的前侧扣设有封盖611，该封盖611封堵环形槽而与环形槽围成环形气腔84，在环形槽中装设密封圈67。自壳体11外向环形气腔84中引入供气孔80，具体地，该供气孔80包括径向段81和轴向段82，径向段81自壳体11的外周面径向向内延伸，轴向段82轴向向前延伸，轴向段82的尾部与径向段81连通，轴向段82的头部延伸至封盖611，封盖611与轴向段82相对的区域开设有指状的沉槽83，该沉槽83贯通至环形气腔84以形成供气孔80的出口，该出口位于密封圈67的前方。供气孔80的进口(即，径向段81的外端口)通过接头与气体供应机构连通。在切(铣)削刀具加工工件2000时，气体供应机构通过供气孔80向环形气腔84内供入气体而使得环形气腔84内的空气压力大于外界压力，进而使得环形气腔84中的气体通过封盖611与主轴20的缝隙向外流动，即向外吹气，进而能够有效阻止如灰尘、加工所产生的细颗粒切屑之类的杂质通过缝隙进入到壳体11内部。

在本实用新型中，包括定子31和转子32的力矩电机30通过外购获得，在通过外购所获得的力矩电机30的定子31的外周面上提供了沿轴向间隔布置的多个环形的导流槽311，每个导流槽311与相邻两侧的导流槽311之间均设置有连通槽312，并且，每个导流槽311与相邻两侧的导流槽311之间的连通槽312位于不同的周向位置，每个导流槽311的入口和出口不在同一周向位置，进而使得冷却液充满所在导流槽311后才会通过连通槽312而进入到下一导流槽311，进而使得冷却液包络定子31的整个外周面。

如图2所示，本实用新型将为导流槽提供循环冷却液的进液孔和出液孔以如下方式布置：

1、使进液孔91和出液孔92自安装平面13与壳体11之间的箱架12内的空腔的腔壁延伸至壳体11的柱状腔内，即，进液孔91外端以及出液孔92的外端均形成在空腔14的腔壁上，如此，冷却液供应管路以及冷却液回流管路与进液孔91以及出液孔92的连接区域位于头架箱体12内而不外露。

2、进液孔91的内端(即，与柱状腔的贯通端)以及出液孔92的内端(即，与柱状腔的贯通端)位于柱状腔的轴向上的两侧，且均与所在位置的导流槽311对应，进而使得冷却液经过所有导流槽311后流出。

通过外购获得的力矩电机30的转子32的内孔大于主轴20的外径，为满足安装要求，在本实用新型中，增设了衬套40，衬套40套设在主轴20上，使转子32固定在衬套40上，具体地，衬套40的外周上形成有止挡台42，转子32套设于衬套40且端部与止挡台42对应，利用紧固件穿设止挡台42和转子32的端部而使转子32与衬套40以固定的方式套接。优选地，衬套40中开设有周向均布且轴向贯通的减重孔41以用于减轻衬套40的重量。

在本实用新型中，通过外购的胀紧部件50利用膨胀锁紧原理将衬套40固定在主轴20上，虽然，外购的胀紧部件50的结构并非本实用新型所构造，然而，不妨也将其结构和工作原理进行简要介绍以便更充分说明对外购的力矩电机的安装的作用。如图7、10、11所示，为配合安装胀紧部件50，在衬套40的内孔的端部开设有环形空间，胀紧部件50装设于该环形空间，该胀紧部件50包括内圈52、外圈51、两个施力盘53以及锁紧螺栓54，内圈52和外圈51均可进行径向胀缩，内圈52套设于主轴20上，外圈51位于内圈52外，两个施力盘53相对设置并介于外圈51与内圈52之间，多个锁紧螺栓54周向布置并穿设两个施力盘53，以用于对施力盘53施加夹紧力。内圈52的外壁以及外圈51的内壁均设置成对称的锥形面，两个施力盘53的内壁和外壁也设置成锥形面，这使得施力盘53的内壁与外壁分别与内圈52和外圈51锥面配合，如此，锁紧螺栓54对两个施力盘53所施加的夹持力借由锥面配合而使得内圈52收缩而紧密包覆主轴20并使得外圈51膨胀而与衬套40的环形空间的腔壁紧密贴附固定，进而使得衬套40与主轴20固定套接。

在一些优选实施例中，如图7所示，在后端盖62的前方装设有气动夹钳71，该气动夹钳71套设于主轴20外，并且该气动夹钳71通过连接盘64而固定在后端盖62的前侧，该气动夹钳71在通入压力气体后抱紧所对应的主轴20的轴段，进而对主轴20的回转进行制动。如此，可通过配置断电后向气动夹钳71供气，进而制止主轴20在断电后停止带动工件2000回转。

在一些优选实施例中，如图7所示，在壳体11以及主轴20的尾部装设有角度编码器72，具体地，端盖的后侧设置有固定套631，主轴20的尾部设置有固定轴632。角度编码器72的定子部分固定在固定套631上，角度编码器72的转子部分固定在固定轴632上。优选地，在壳体11的后侧还装设有护罩68，如角度编码器72之类的部件位于护罩68内。

如图13所示，本实用新型还公开了一种机床，该机床包括主机架4000、刀轴装置3000以及上述的装夹装置1000，装夹装置1000装设于主机架4000的前侧，刀轴装置3000装设于装夹装置1000的上方，刀轴装置3000配置成能够在三个方向移动，即，在左、右方向移动(X轴方向移动)、前、后方向移动(Y轴方向移动)、上、下方向移动(Z轴方向移动)，装夹装置1000配置成能够在竖直平面内摆动或者刀轴装置3000配置成在竖直平面内摆动，在刀轴装置3000的底部装设通过转动而实施加工的铣刀。通过上述配置可用于加工包括但不限于叶片之类的表面为曲面的工件2000。在加工工件2000时，本实用新型所公开的机床的装夹装置1000的回转轴装置100因通入有冷却液而整体温度不高，并且因向回转轴装置100的头部的内侧供入气流而使得如灰尘、加工所产生的细颗粒切屑之类的杂质不容易进入回转轴装置100内。

本实用新型所公开的回转轴装置100、装夹装置1000以及机床的优势在于：

1、通过向壳体11的前侧装设有密封圈67的环形气腔84中引入供气孔80，并通过供气孔80向环形气腔84通入气体，进而能够有效阻止如灰尘、加工所产生的细颗粒切屑之类的杂质进入到壳体11内部。

2、将使壳体11内循环冷却的进液孔91和出液孔92的外接端设置在空腔的内部，进而使冷却液供应管路以及冷却液回流管路与进液孔91以及出液孔92的连接区域位于头架箱体12内而不外露。

3、通过增设气动夹钳71，进而使得回转轴装置100具备紧急制动功能，例如，可以配置成在断电时对主轴20进行紧急制动。

4、通过增设角度编码器72，进而可以实现检测并控制工件2000的回转角度，而得以配合机床的其他部件的动作(如，刀轴装置3000移动以及进给等)以实施对工件2000的表面的加工。

此外，尽管已经在本实用新型中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本实用新型的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本实用新型。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本实用新型的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本实用新型的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种回转轴装置，其特征在于，包括：

头架箱体，其包括壳体以及与所述壳体一体成型的箱架，所述壳体的头部和尾部分别装设有前端盖和后端盖；

主轴，其设置于所述壳体中，且所述主轴的头部和尾部分别对应穿设所述前端盖和后端盖；

力矩电机，其设置于所述壳体中，所述力矩电机包括定子和转子，所述转子套设于所述主轴上，所述定子位于所述转子的外围并与壳体固定；其中：

所述前端盖的中心孔的孔壁与所述主轴之间形成环形安装腔，所述环形安装腔中装设有密封圈；

自所述壳体或所述前端盖外向所述环形安装腔引入供气孔以用于将气流引入所述环形安装腔，所述供气孔的内端口形成于所述密封圈的前方。

2.根据权利要求1所述的回转轴装置，其特征在于，所述前端盖的前侧扣设有封盖，所述封盖参与围成所述环形安装腔。

3.根据权利要求2所述的回转轴装置，其特征在于，所述供气孔包括开设于所述壳体的径向段以及与所述径向段连通的轴向段，所述轴向段朝前延伸以贯通至所述封盖，所述封盖与所述轴向段对应的区域开设有径向延伸至所述环形安装腔的沉槽。

4.根据权利要求1所述的回转轴装置，其特征在于，所述后端盖的前方的所述主轴外套设有气动夹钳，所述气动夹钳固定安装于所述后端盖。

5.根据权利要求1所述的回转轴装置，其特征在于，所述主轴的尾部安装有角度编码器。

6.根据权利要求1所述的回转轴装置，其特征在于，所述箱架具有安装平面，所述安装平面与所述壳体之间的所述箱架内形成有空腔，用于为定子的外周面的导流槽提供循环冷却液的进液孔和出液孔均自所述空腔的腔壁贯通至所述壳体的内壁。

7.根据权利要求1所述的回转轴装置，其特征在于，所述主轴上套设有衬套，所述转子套设于所述衬套外；所述衬套与所述主轴之间设置有胀紧部件以用于将所述衬套固定在所述主轴上。

8.根据权利要求1所述的回转轴装置，其特征在于，所述主轴的头部设置有用于装设夹具的安装部，所述主轴中开设有贯通至所述主轴的头部的端面的用于装设顶尖的安装孔。

9.一种装夹装置，其特征在于，包括两个如权利要求1至8中任意一项所述的回转轴装置，两个所述回转轴装置同轴相对设置。

10.一种机床，其特征在于，包括如权利要求9所述的装夹装置以及设置于所述装夹装置上方的刀轴装置。

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