CN220127609U - 一种超精密数控车床的主轴结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于高精密数控机床设备技术领域，公开了一种超精密数控车床的主轴结构，以解决现有技术主轴中的问题，该主轴结构包括主轴，主轴的一侧装有第一轴承组件，第一轴承组件上装有冷却套筒，主轴的中部装有主轴伺服电机转子，主轴伺服电机转子上装有主轴伺服电机定子，主轴伺服电机定子与冷却套筒之间装有第一主轴连接盘，冷却套筒、第一主轴连接盘及主轴伺服电机定子上套装有主轴套筒，主轴套筒上套装有主轴箱体，主轴的另一侧装有第二轴承组件，主轴的轴端装有第二主轴连接盘，第二主轴连接盘上装有刹车盘。本实用新型采用无键槽无螺纹无间隙精密连接方式，主轴与主轴箱体采用分离式安装结构，可大大提高精密主轴的精度。

Description

一种超精密数控车床的主轴结构

技术领域

本实用新型涉及高精密数控机床设备技术领域，具体涉及一种超精密数控车床的主轴结构。

背景技术

目前，多功能高速高精度数控车床的传统结构是由主电机驱动皮带轮，皮带轮直连主轴，这种结构导致电机占用机床的部分空间，而且电机振动和噪音影响主轴的精度稳定性，皮带是有弹性的传动部件，它会使主轴产生高精度误差，主轴上安装皮带轮和传动件的位置均加工有键槽和锁紧螺母的安装槽，这样会大大影响高精密机床主轴的精度。在加工时，传统结构对主轴箱体的尺寸要求非常高，大多数主轴箱体内孔需要高精度设备加工来保证精度，而且还需要好几台精密设备才能完成整个主轴箱体的加工，不仅增加了成本，费时费力，还不利于节约能源甚至造成较高的废品率。基于以上各种原因，导致传统精密机床很难实现超精密加工，需要研发新的超精密数控车床的主轴结构，以提升高精密加工的能力，解决超精密加工的难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术高精度数控车床主轴结构中存在的技术问题，提供了一种超精密数控车床的主轴结构。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种超精密数控车床的主轴结构，包括主轴，所述主轴的一侧装有第一轴承组件，第一轴承组件上装有冷却套筒，主轴的中部装有主轴伺服电机转子，主轴伺服电机转子上套装有主轴伺服电机定子，主轴伺服电机定子与冷却套筒之间装有第一主轴连接盘，冷却套筒、第一主轴连接盘及主轴伺服电机定子上套装有主轴套筒，主轴套筒上套装有主轴箱体，所述主轴的另一侧装有第二轴承组件，所述主轴靠近第二轴承组件的轴端装有第二主轴连接盘，第二主轴连接盘远离第二轴承组件的一侧装有刹车盘，第二主轴连接盘靠近第二轴承组件的一侧装有精密圆光栅尺。

进一步地，第一轴承组件包括安装在主轴一侧的第一前轴承、第二前轴承，主轴上还装有主轴衬套，且主轴衬套位于第一前轴承、第二前轴承之间，主轴衬套上装有主轴隔套。

进一步地，第二轴承组件包括安装在主轴另一侧的主轴后轴承，主轴后轴承靠近主轴伺服电机转子的一侧装有后调整垫，主轴后轴承的另一侧装有后轴承挡圈，后轴承挡圈与主轴之间配合卡装有后主轴轴套，后轴承挡圈及主轴后轴承上装有后法兰盘，后法兰盘与主轴套筒紧固连接。

进一步地，主轴靠近第二主轴连接盘的轴端处装有连接法兰盘，连接法兰盘与第二主轴连接盘紧固连接，第二主轴连接盘上装有大法兰盘，大法兰盘的圆周面与主轴箱体的端部内侧配合卡装。

进一步地，第一前轴承远离主轴衬套的一侧装有第一调整垫，第一调整垫上套装有第二调整垫。

进一步地，主轴靠近第一轴承组件的轴端处装有前法兰盘，前法兰盘的侧部与第一调整垫、第二调整垫及冷却套筒接触，且前法兰盘与冷却套筒紧固连接。

进一步地，第二前轴承远离主轴衬套的一侧装有第三调整垫，第三调整垫的另一侧装有主轴轴套，主轴轴套上装有前轴承挡圈。

本实用新型相对与现有技术，具有以下有益效果：

本实用新型的主轴采用无键槽无螺纹无间隙精密连接方式，主轴与主轴箱体采用分离式安装结构，可大大提高主轴的精度，有效解决了超精密机床加工成本高、精度难以保证的问题。

本实用新型的主轴结构可单独调整精度，将主轴各项精度指标调整达标后，用强力组合胶注入主轴箱体与主轴套筒之间，待组合胶自然凝固定型即可。

本实用新型的主轴结构采用主轴伺服电机转子驱动，采用完全无齿隙传动，从而达到零间隙支撑，实现了主轴的超精密加工。

本实用新型的主轴结构具有传动精度高，功率扭矩特性优良，转速高，噪声低，传动平稳，结构紧凑，且对温度不会有明显变化等优点。主轴结构还能够简单方便地安装在粗加工的主轴箱体内孔中，可大大节省加工过程，提高工作效率，节约劳动时间。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1中A部的局部放大示意图。

图3为图1中B部的局部放大示意图。

附图标记含义如下：1.主轴；2.前法兰盘；3.第一调整垫；4.第二调整垫；5.第一前轴承；6.冷却套筒；7.主轴隔套；8.主轴衬套；9.主轴套筒；10.主轴箱体；11.第二前轴承；12.第三调整垫；13.前轴承挡圈；14.主轴轴套；15.第一主轴连接盘；16.主轴伺服电机定子；17.主轴伺服电机转子；18.后调整垫；19.主轴后轴承；20.后法兰盘；21.后轴承挡圈；22.后主轴轴套；23.精密圆光栅尺；24.大法兰盘；25.第二主轴连接盘；26.连接法兰盘；27.刹车盘；28.平衡油缸。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1-3所示，一种超精密数控车床的主轴结构，包括主轴1，主轴1的一侧装有第一轴承组件，第一轴承组件上装有冷却套筒6，第一轴承组件包括安装在主轴1一侧的第一前轴承5、第二前轴承11，主轴1上还装有主轴衬套8，且主轴衬套8位于第一前轴承5、第二前轴承11之间，主轴衬套8上装有主轴隔套7，第一前轴承5远离主轴衬套8的一侧装有第一调整垫3，第一调整垫3上套装有第二调整垫4，主轴1靠近第一轴承组件的轴端处装有前法兰盘2，前法兰盘2的侧部与第一调整垫3、第二调整垫4及冷却套筒6接触，且前法兰盘2与冷却套筒6通过螺栓紧固连接。第二前轴承11远离主轴衬套8的一侧装有第三调整垫12，第三调整垫12的另一侧装有主轴轴套14，主轴轴套14上装有前轴承挡圈13。

主轴1的中部装有与主轴1一体转动的主轴伺服电机转子17，主轴伺服电机转子17上套装有主轴伺服电机定子16，主轴伺服电机定子16与冷却套筒6之间装有第一主轴连接盘15，第一主轴连接盘15与主轴伺服电机定子16通过螺栓紧固连接，冷却套筒6、第一主轴连接盘15及主轴伺服电机定子16上套装有主轴套筒9，主轴套筒9上套装有主轴箱体10。

主轴1的另一侧装有第二轴承组件，主轴1靠近第二轴承组件的轴端处装有第二主轴连接盘25，第二主轴连接盘25远离第二轴承组件的一侧通过螺栓紧固装有刹车盘27（刹车盘27与刹车片配合用于刹车，此部分为现有技术），第二主轴连接盘25靠近第二轴承组件的的一侧通过螺钉紧固装有精密圆光栅尺23，通过精密圆光栅尺23可检测主轴1的精度误差。第二轴承组件包括安装在主轴1另一侧的主轴后轴承19，主轴后轴承19靠近主轴伺服电机转子17的一侧装有后调整垫18，主轴后轴承19的另一侧装有后轴承挡圈21，后轴承挡圈21与主轴1之间配合卡装有后主轴轴套22，后轴承挡圈21及主轴后轴承19上装有后法兰盘20，后法兰盘20与主轴套筒9通过螺栓紧固连接。主轴1靠近第二主轴连接盘25的轴端处装有连接法兰盘26，连接法兰盘26与第二主轴连接盘25通过螺栓紧固连接，第二主轴连接盘25上装有大法兰盘24，大法兰盘24的圆周面与主轴箱体10的端部内侧配合卡装。大法兰盘24与后法兰盘20之间装有平衡油缸28，主轴1高速运转时，主轴1温升的变形量由平衡油缸28补偿，可保证主轴1的精度（此部分非本专利的创新点）。

该主轴结构的装配分为三个阶段。

第一阶段为：首先在主轴1的一侧轴端装上前法兰盘2，然后在主轴1上装上第一调整垫3，在第一调整垫3上套装第二调整垫4，分别调整配磨第一调整垫3和第二调整垫4的平面精度，在主轴1上第二调整垫4后装上第一前轴承5，在主轴1上第一前轴承5后装上主轴衬套8，在主轴衬套8上套装主轴隔套7，分别调整配磨主轴隔套7和主轴衬套8的平面精度。之后在主轴1上主轴衬套8后装上第二前轴承11，在主轴1上第二前轴承11后装上第三调整垫12，调整配磨第三调整垫12的平面精度，在主轴1上第三调整垫12后装上主轴轴套14，在主轴轴套14上套装前轴承挡圈13，之后将装配好的以上主轴组件全部穿入冷却套筒6中，精调主轴精度达到要求，并将前法兰盘2与冷却套筒6用螺栓连接固定，至此第一阶段装配完成，装配过程均采用冷热压差装配工艺以保证无间隙配合达到超精密精度。

第二阶段：在主轴1上安装主轴伺服电机转子17，将主轴伺服电机定子16装在主轴伺服电机转子17上，之后将主轴伺服电机定子16穿入主轴套筒9中，之后将第一主轴连接盘15穿入主轴套筒9中，并将第一主轴连接盘15与主轴伺服电机定子16用螺钉连接固定，将第一阶段装配好的主轴组件及冷却套筒6穿入主轴套筒9中，使冷却套筒6与第一主轴连接盘15接触，之后将后法兰盘20与主轴套筒9用螺栓连接固定，之后在主轴1上套上后调整垫18，在主轴1上后调整垫18后装上主轴后轴承19，在主轴1上主轴后轴承19后装上后轴承挡圈21，在主轴1上后轴承挡圈21后装上后主轴轴套22，期间再次精调主轴1的精度达到要求，至此第二阶段装配完成，装配过程均采用冷热压差装配工艺以保证无间隙配合达到超精密精度。

第三阶段：将前一二阶段装配好的主轴套筒9全部穿入主轴箱体10中，对主轴套筒9进行最后精度检测调试，将主轴1精调至精度要求，并将主轴套筒9调至最佳位置固定好后，从主轴箱体10上方注胶口注入强力组合胶，待组合胶自然凝固定型即可。

最后将精密圆光栅尺23套在第二主轴连接盘25靠近后主轴轴套22的一侧，并用螺栓连接固定，再将第二主轴连接盘25安装在主轴1上，然后将连接法兰盘26安装在主轴1的轴端，并用螺栓将连接法兰盘26与第二主轴连接盘25连接固定，之后将大法兰盘24安装到主轴连接盘25上与主轴箱体10配合封盖，最后在第二主轴连接盘25远离精密圆光栅尺23的一侧安装上刹车盘27并用螺栓连接固定，至此第三阶段装配完成，期间将主轴1进行最后精密调试检测，装配过程均采用冷热压差装配工艺以保证无间隙配合达到超精密精度。

Claims (7)

1.一种超精密数控车床的主轴结构，包括主轴（1），其特征是：所述主轴（1）的一侧装有第一轴承组件，第一轴承组件上装有冷却套筒（6），主轴（1）的中部装有主轴伺服电机转子（17），主轴伺服电机转子（17）上套装有主轴伺服电机定子（16），主轴伺服电机定子（16）与冷却套筒（6）之间装有第一主轴连接盘（15），冷却套筒（6）、第一主轴连接盘（15）及主轴伺服电机定子（16）上套装有主轴套筒（9），主轴套筒（9）上套装有主轴箱体（10），所述主轴（1）的另一侧装有第二轴承组件，所述主轴（1）靠近第二轴承组件的轴端装有第二主轴连接盘（25），第二主轴连接盘（25）远离第二轴承组件的一侧装有刹车盘（27），第二主轴连接盘（25）靠近第二轴承组件的一侧装有精密圆光栅尺（23）。

2.根据权利要求1所述的一种超精密数控车床的主轴结构，其特征是：所述第一轴承组件包括安装在主轴（1）一侧的第一前轴承（5）、第二前轴承（11），主轴（1）上还装有主轴衬套（8），且主轴衬套（8）位于第一前轴承（5）、第二前轴承（11）之间，主轴衬套（8）上装有主轴隔套（7）。

3.根据权利要求2所述的一种超精密数控车床的主轴结构，其特征是：所述第二轴承组件包括安装在主轴（1）另一侧的主轴后轴承（19），主轴后轴承（19）靠近主轴伺服电机转子（17）的一侧装有后调整垫（18），主轴后轴承（19）的另一侧装有后轴承挡圈（21），后轴承挡圈（21）与主轴（1）之间配合卡装有后主轴轴套（22），后轴承挡圈（21）及主轴后轴承（19）上装有后法兰盘（20），后法兰盘（20）与主轴套筒（9）紧固连接。

4.根据权利要求3所述的一种超精密数控车床的主轴结构，其特征是：所述主轴（1）靠近第二主轴连接盘（25）的轴端处装有连接法兰盘（26），连接法兰盘（26）与第二主轴连接盘（25）紧固连接，第二主轴连接盘（25）上装有大法兰盘（24），大法兰盘（24）的圆周面与主轴箱体（10）的端部内侧配合卡装。

5.根据权利要求2所述的一种超精密数控车床的主轴结构，其特征是：所述第一前轴承（5）远离主轴衬套（8）的一侧装有第一调整垫（3），第一调整垫（3）上套装有第二调整垫（4）。

6.根据权利要求5所述的一种超精密数控车床的主轴结构，其特征是：所述主轴（1）靠近第一轴承组件的轴端处装有前法兰盘（2），前法兰盘（2）的侧部与第一调整垫（3）、第二调整垫（4）及冷却套筒（6）接触，且前法兰盘（2）与冷却套筒（6）紧固连接。

7.根据权利要求6所述的一种超精密数控车床的主轴结构，其特征是：所述第二前轴承（11）远离主轴衬套（8）的一侧装有第三调整垫（12），第三调整垫（12）的另一侧装有主轴轴套（14），主轴轴套（14）上装有前轴承挡圈（13）。