CN220028687U - 一种镂空式主轴箱的箱体结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种镂空式主轴箱的箱体结构，包括箱体和立板，箱体的轴向上设有贯穿的主轴套以承载主轴；箱体外表面到主轴套外表面之间设有多组间隔排列设置的十字形筋板，在箱体表面和主轴套之间形成多个镂空空间。通过将丝杠传动机构外置连接，主轴箱体仅承载主轴，并通过在主轴箱体上设计和布局十字筋板组的镂空式结构，减少主轴箱体的承重，提高主轴箱体的刚性，加强主轴箱抗弯、抗扭特性，从而实现主轴的静动态性能的高精密要求，同时也降低了主轴箱箱体的重量，使制造成本更低。

Description

一种镂空式主轴箱的箱体结构

技术领域

本实用新型涉及一种机床的主轴箱结构，具体涉及一种镂空式主轴箱的箱体结构。

背景技术

主轴箱是机床的重要的部件，也是复杂箱体的典型代表，主要用于布置机床的主轴及其传动机构，主轴箱箱体的刚性、承载能力、变形等因素会直接影响到机床主轴的静动态性能，进而影响机床的加工精度。尤其是对于超精密数控机床，其加工精度的等级要求非常高，主轴箱体结构的静、动态特性及其参数优化等，是超精密数控机床设计的关键，它们直接影响整机的静刚度和动态特性以及最后的加工精度。

传统的主轴箱箱体存在结构不合理、刚性不足、承载能力不够、承重变形大的问题，同时主轴箱在运动过程中往往会因重心变化引起主轴前端的下垂，从而影响机床的动态性能和零件的加工精度。再有，传统主轴箱箱体笨重，设计复杂，制造和加工成本都比较高。

因此需要设计一种主轴箱体的新结构，以有效提高超精密数控机床的主轴箱箱体的抗弯、抗扭特性，提高静动态性能，同时降低主轴箱箱体质量与制造成本。

发明内容

为解决前述现有主轴箱箱体所存在的技术问题，本实用新型抛弃了传统主轴箱承载传动机构的设计，将传动机构外置连接，主轴箱体仅承载主轴，通过在主轴箱体上设计和布局十字筋板组的镂空式结构，减少主轴箱体的承重，提高主轴箱体的刚性，加强主轴箱抗弯、抗扭特性，从而实现主轴的静动态性能的高精密要求，同时也降低了主轴箱箱体的重量，使制造成本更低。

本实用新型技术方案如下：

一种镂空式主轴箱的箱体结构，包括箱体和立板，所述箱体与立板的一侧在轴向上垂直固定连接，所述箱体的轴向上设有贯穿的主轴套，所述主轴套设有一个贯穿的中空圆形内腔以承载主轴；所述箱体外表面到所述主轴套外表面之间设有多组间隔排列设置的十字形筋板，所述十字形筋板的横向筋板沿径向垂直于所述主轴套外表面，所述十字形筋板的纵向筋板沿轴向垂直于所述主轴套外表面，同一组的所述横向筋板围绕所述主轴箱箱体相交于所述主轴箱的同一个径向平面内，以形成所述箱体表面和所述主轴套之间的镂空空间。

主轴箱只承载主轴，提高了主轴箱对主轴的承重能力，避免其他机构对主轴静动态性能的影响。在箱体表面和主轴套之间通过间隔排列的十字形筋板组形成镂空空间，十字形筋板能够提高主轴箱的刚性，提高主轴箱的抗弯强度和抗扭强度，从而提高主轴箱的整体静动态性能。而镂空空间则有助于减少主轴箱整体重量，降低制造成本。

优选的，所述箱体为方形，所述箱体沿轴向的四个面分别设有多组所述十字形筋板。四面均由十字形筋板形成镂空空间，可以使载荷对冲分解，进一步提高主轴箱的抗弯和抗扭能力，整体提高主轴箱的静动态性能。

优选的，所述箱体沿轴向的水平面上分别设置2组所述十字形筋板，所述箱体沿轴向的垂直面上分别设置4组所述十字形筋板。筋板设置的数量和布局由主轴箱的长度和宽度尺寸选择设计。

优选的，所述十字形筋板的筋板厚度≥15mm。筋板厚度根据实际的载荷大小和所需的抗弯、抗扭强度进行设计。本具体实施例中，对于常规的磨床机床的主轴箱体，主轴长度在800mm以内，承载重量在约240kg以内，选择筋板厚度至少在15mm以上，可以保证所需要的承载能力和抗弯、抗扭强度。

优选的，所述箱体通过一体化铸造完成。制造简便，生产效率高。

优选的，所述主轴套中空圆形内腔的两端分别设有静压轴承组，以支撑穿设于主轴套的主轴。

优选的，所述立板的另一侧还设有平衡油缸，所述平衡油缸与所述主轴径向连接，以向上提拉主轴。该结构可以避免主轴因重力变形造成对机床静动态性能的影响。

优选的，所述主轴与丝杠传动机构在所述箱体外固定连接，丝杆传动机构偏向固定安装在减速箱箱体上，并与电机传动连接。丝杠传动机构不设在主轴箱内，可以减少主轴箱的承重，减轻主轴箱箱体对刚性和抗弯、抗扭等强度要求，也可以避免传动机构对主轴的静动态性能造成影响。

优选的，所述立板上还设有滑块，所述滑块与机床导轨面相配合。在立板上设置滑块，立柱可以沿机床导轨面运动，并带动主轴的运动，满足机床加工要求。

本实用新型通过将传动机构外置连接，主轴箱体仅承载主轴的设计，并通过在主轴箱体上设计和布局十字筋板组的镂空式结构，减少主轴箱体的承重，提高主轴箱体的刚性，加强主轴箱抗弯、抗扭特性，从而实现主轴的静动态性能的高精密要求，同时也降低了主轴箱箱体的重量，使制造成本更低。

附图说明

包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本实用新型的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。

图1是本实用新型一种镂空式主轴箱的箱体结构与机床立柱的装配示意图；

图2是本实用新型一种镂空式主轴箱的箱体结构的立体图；

图3是本实用新型一种镂空式主轴箱的箱体结构的主视图；

图4是本实用新型一种镂空式主轴箱的箱体结构的俯视局部刨面图。

图中部件包括：

1、箱体；2、立板；3、主轴套；31、中空圆形内腔；4、十字形筋板；41、横向筋板；42、纵向筋板；5、油缸连接座；6、机床立柱；7、平衡油缸；8、油缸活塞杆；9、丝杠传动机构；10、电机；11、滑块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型相关的部分。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1是本实用新型一种镂空式主轴箱的箱体结构装配在机床立柱的示意图。主轴箱的立板2通过滑块11与机床立柱6的导轨面相配合，带动主轴箱沿导轨面上下运动。

如图2所示，是本实用新型一种镂空式主轴箱的箱体结构的立体图。箱体结构由箱体1和立板2组成，箱体1从轴向上垂直固定连接于立板2的一个侧面。箱体1在轴向上设有一个贯穿箱体1的主轴套3以承载机床的主轴(图中未示出)，主轴套3具有一个贯穿的圆形中空内孔31，主轴穿过圆形中空内孔31，并从立柱2的另一侧穿过。

箱体1的外表面到主轴套3外表面之间设有多组间隔排列设置的十字形筋板4，所述十字形筋板4的横向筋板41沿径向垂直于所述主轴套3的外表面，所述十字形筋板4的纵向筋板42沿轴向垂直于所述主轴套3的外表面，同一组的所述横向筋板41围绕所述箱体1相交于所述箱体1的同一个径向平面内，以形成所述箱体1表面和所述主轴套3之间的镂空空间。

通过这样的布局和设计，主轴箱只承载主轴，提高了主轴箱对主轴的承重能力，避免其他机构对主轴静动态性能的影响。在箱体1表面和主轴套3之间通过设置多组间隔排列的十字形筋板组形成镂空空间，十字形筋板能够提高主轴箱的在轴向和径向的刚性，提高主轴箱在机床加工过程中的轴向和径向的抗弯强度和抗扭强度，从而提高主轴箱的整体静动态性能。而镂空空间有助于减少主轴箱整体重量，降低制造成本。

在本新型的具体实施例中，如图1所示，箱体1采用方形结构，所述箱体1沿轴向的四个面分别设有多组十字形筋板4。四面均由十字形筋板4形成镂空空间，可以使载荷对冲分解，进一步提高主轴箱的抗弯和抗扭能力，整体提高主轴箱的静动态性能。

需要说明的是，在本实施例中采用了方形的主轴箱结构，但圆形、异形或其它任何形状的主轴箱结构均在本实用新型的保护范围之内。

在具体的实施例中，依然参考图1，所述箱体1沿轴向的水平面上分别设置两组所述十字形筋板4，所述箱体1沿轴向的垂直面上分别设置四组十字形筋板4。十字形筋板4设置的数量和布局根据主轴箱的长度和宽度尺寸选择设计，本实用新型中不作具体限制。

在具体的实施例中，所述十字形筋板4的筋板厚度≥15mm。筋板厚度根据实际的载荷大小和所需的抗弯、抗扭强度进行设计。本具体实施例中，对于常规的磨床机床的主轴箱体，主轴长度在800mm以内，承载重量在约240KG以内，选择筋板厚度至少在15mm以上，可以保证所需要的承载能力和抗弯、抗扭强度。

在具体的实施例中，主轴箱的箱体1通过一体化铸造完成。制造简便，生产效率高。

进一步的，如图1所示，所述主轴套中空圆形内腔31的两端分别设有静压轴承组(图中未示出)，以支撑穿设于主轴套的主轴。

进一步的，如图1所示，所述立板2的另一侧还设有平衡油缸7，所述平衡油缸7的油缸活塞杆8通过油缸连接座5与所述主轴径向连接，以向上提拉主轴。该结构可以避免主轴因重力变形造成对机床静动态性能的影响。

进一步的，如图1所示，所述主轴与丝杠传动机构9在所述主轴箱箱体1外固定连接，丝杆传动机构9偏向固定安装在减速箱箱体上，并与电机10传动连接。

进一步的，参考图1，所述立板2上还设有滑块11，所述滑块11与机床立柱6的导轨面相配合。在立板2上设置滑块11，立板2可以沿机床导轨面上下运动，并带动主轴的运动，满足机床加工要求。

本实用新型通过将传动机构外置连接，主轴箱体仅承载主轴的设计，并通过在主轴箱体上设计和布局十字筋板组的镂空式结构，减少主轴箱体的承重，提高主轴箱体的刚性，加强主轴箱抗弯、抗扭特性，从而实现主轴的静动态性能的高精密要求，同时也降低了主轴箱箱体的重量，使制造成本更低。

最后所应说明的是：以上实施例仅以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种镂空式主轴箱的箱体结构，其特征在于，包括箱体和立板，所述箱体与立板的一侧在轴向上垂直固定连接，所述箱体的轴向上设有贯穿的主轴套，所述主轴套设有一个贯穿的中空圆形内腔以承载主轴；所述箱体外表面到所述主轴套外表面之间设有多组间隔排列设置的十字形筋板，所述十字形筋板的横向筋板沿径向垂直于所述主轴套外表面，所述十字形筋板的纵向筋板沿轴向垂直于所述主轴套外表面，同一组的所述横向筋板围绕所述主轴箱箱体相交于所述主轴箱的同一个径向平面内，以形成所述箱体表面和所述主轴套之间的镂空空间。

2.根据权利要求1所述的一种镂空式主轴箱的箱体结构，其特征在于，所述箱体为方形，所述箱体沿轴向的四个面分别设有多组所述十字形筋板。

3.根据权利要求2所述的一种镂空式主轴箱的箱体结构，其特征在于，所述箱体沿轴向的水平面上分别设置2组所述十字形筋板，所述箱体沿轴向的垂直面上分别设置4组所述十字形筋板。

4.根据权利要求3所述的一种镂空式主轴箱的箱体结构，其特征在于，所述十字形筋板的筋板厚度≥15mm。

5.根据权利要求4所述的一种镂空式主轴箱的箱体结构，其特征在于，所述箱体通过一体化铸造完成。

6.根据权利要求1所述的一种镂空式主轴箱的箱体结构，其特征在于，所述主轴套中空圆形内腔的两端分别设有静压轴承组，以支撑穿设于主轴套的主轴。

7.根据权利要求1所述的一种镂空式主轴箱的箱体结构，其特征在于，所述立板的另一侧还设有平衡油缸，所述平衡油缸与所述主轴径向连接，以向上提拉主轴。

8.根据权利要求1所述的一种镂空式主轴箱的箱体结构，其特征在于，所述主轴与丝杠传动机构在所述箱体外固定连接，丝杆传动机构偏向固定安装在减速箱箱体上，并与电机传动连接。

9.根据权利要求1所述的一种镂空式主轴箱的箱体结构，其特征在于，所述立板上还设有滑块，所述滑块与机床立柱的导轨面相配合。