一種直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)。該主軸結(jié)構(gòu)增設(shè)卸力組件，卸力組件包括與油缸組件軸向固定的緩沖套以及與主軸軸向固定的反扣盤，緩沖套通過彈性件連接軸套；主軸旋轉(zhuǎn)時，緩沖套緊貼于軸套上，反扣盤與緩沖套之間有軸向間隙；在打刀時，活塞的正向推力推動拉桿軸向運動并壓縮軸向彈簧，活塞的反作用力拉動緩沖套脫離與軸套的接觸并使緩沖套與反扣盤相互抵頂。本發(fā)明在工作時，油缸組件的活塞正向作用力傳遞到反扣盤上，而緩沖套在反向作用力的拉動下抵頂反扣盤，使得正向作用力和反向作用力相互抵消，因此打刀力便不會完全作用于軸承上，軸承受力得到減少，其使用壽命得到提高。
【專利說明】一種直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及機床主軸，尤其涉及一種直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前直連機械主軸油缸與軸套都是剛性連接；打刀機構(gòu)的作用力在主軸各件上傳遞的力最終作用在軸承上(角接觸球軸承)。例如BT40主軸的打刀力14000N，這些打刀力全部作用在主軸的軸承上。由于油缸的活塞產(chǎn)生作用力與反作用力。作用力推動拉桿壓縮碟簧，碟簧力作用在主軸上，主軸上力作用在軸承上，而反作用力施加在后端蓋上，力最終傳送到軸套上，軸套又傳給機床立柱的箱體上，所以在壓縮碟簧的力全作用在主軸上，而主軸的力又傳遞軸承上，所以每次打刀時就會有打刀力最終完全作用在軸承上，對主軸的軸承壽命有較大的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，而提供一種直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)，以減少施加在軸承上的打刀力，提高主軸的軸承使用壽命。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)，包括主軸組件和用于提供打刀力的油缸組件，主軸組件包括固定連接于箱體的軸套、在軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)的主軸以及套設(shè)在主軸內(nèi)并用于打刀或拉刀的拉桿，主軸與軸套之間設(shè)有軸承，拉桿與主軸之間套設(shè)有用于提供拉刀力的軸向彈簧，還包括卸力組件，卸力組件包括與油缸組件軸向固定的緩沖套以及與主軸軸向固定的反扣盤，緩沖套通過彈性件連接軸套；在主軸旋轉(zhuǎn)時，彈性件使得緩沖套緊貼于軸套上，反扣盤與緩沖套之間留有軸向間隙；在打刀時，主軸停止轉(zhuǎn)動，油缸組件的活塞的正向推力推動拉桿軸向運動并壓縮軸向彈簧，油缸組件的活塞的反作用力拉動緩沖套脫離與軸套的接觸并使得緩沖套與反扣盤相互抵頂。
[0006]進(jìn)一步地，拉桿套設(shè)有用于傳遞打刀力的打刀盤，打刀盤與拉桿軸向固定；在打刀時，油缸組件的活塞通過打刀盤推動拉桿軸向運動。
[0007]進(jìn)一步地，油缸組件還包括依次軸向固定連接的后端蓋、油缸套和定位套，緩沖套軸向固定連接于定位套上，后端蓋與油缸套之間形成的軸向空間限定活塞的軸向行程。
[0008]進(jìn)一步地，彈性件包括螺釘以及套在螺釘上的壓簧，螺釘貫穿緩沖套并固定連接于軸套上，壓簧一端抵頂緩沖套，另一端抵頂螺釘頭部的下表面。
[0009]進(jìn)一步地，反扣盤與主軸螺紋連接，反扣盤與主軸之間還設(shè)有與主軸螺紋連接的防松盤，防松盤與反扣盤通過螺釘固定連接。
[0010]進(jìn)一步地，軸向彈簧為碟型彈簧。
[0011]進(jìn)一步地，直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)還包括套在主軸上的前法蘭盤以及夾在前法蘭盤與主軸之間的氣流分配環(huán)，前法蘭盤設(shè)有環(huán)繞于氣流分配環(huán)的外壁的氣流環(huán)形槽以及與氣流環(huán)形槽貫通并用于為氣流環(huán)形槽提供高壓氣流的供氣通道，氣流分配環(huán)均勻布設(shè)有與氣流環(huán)形槽連通的通氣孔，主軸外壁對應(yīng)氣流分配環(huán)的位置上設(shè)有與通氣孔連通的環(huán)形溝槽。
[0012]進(jìn)一步地，直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)還包括設(shè)在軸承與氣流分配環(huán)之間并能跟隨主軸轉(zhuǎn)動的密封套筒，密封套筒包括前段和后段，前段的外側(cè)軸向端面設(shè)有環(huán)形凹槽，氣流分配環(huán)插入凹槽中形成迷宮式密封結(jié)構(gòu)。迷宮式密封結(jié)構(gòu)加上氣流分配環(huán)的氣密封結(jié)構(gòu)形成雙重密封結(jié)構(gòu),起到雙重密封保護(hù)。
[0013]進(jìn)一步地，前法蘭盤設(shè)有用于容納密封套筒的前段的容納槽，密封套筒的前段與容納槽內(nèi)壁之間留有間隙，密封套筒的前段的外筒壁上設(shè)有用于截留外界雜質(zhì)的方形鋸齒槽。
[0014]進(jìn)一步地，直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)還包括夾在前法蘭盤與軸承的外圈之間的環(huán)形密封蓋，密封蓋套設(shè)于密封套筒的后段外表面。
[0015]進(jìn)一步地，氣流分配環(huán)與前法蘭盤為過盈配合以使得氣流分配環(huán)不會跟隨主軸轉(zhuǎn)動。
[0016]進(jìn)一步地，通氣孔為徑向通氣孔。
[0017]進(jìn)一步地,通氣孔的直徑范圍:0.2mm?1.5_。因為要對主軸的環(huán)形溝槽噴射高壓氣流，所以通氣孔直徑不能太大，但是由于孔加工工藝難度及成本的限制，通氣孔也不能太小。
[0018]進(jìn)一步地，氣密封分配環(huán)為銅環(huán)。氣流分配環(huán)跟主軸之間的摩擦?xí)p氣流分配環(huán)的內(nèi)壁，而銅是軟材料且耐磨，當(dāng)氣密封分配環(huán)與鋼件主軸發(fā)生摩擦?xí)r銅首先磨損且不會卡死。當(dāng)磨損到有足夠間隙時不再磨損。
[0019]進(jìn)一步地，環(huán)形溝槽為直角三角形槽，其底面為斜邊，其側(cè)面為直角邊，其側(cè)面對應(yīng)的內(nèi)角指向前法蘭盤的軸向外側(cè)。環(huán)形溝槽的結(jié)構(gòu)可以有效阻擋外界雜質(zhì)通過，有利于外界雜質(zhì)向外界排出。
[0020]進(jìn)一步地，環(huán)形溝槽的最外側(cè)超出氣流分配環(huán)覆蓋范圍以直接連通前法蘭盤與主軸之間的間隙，以便于外界雜質(zhì)排出。
[0021 ] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0022](I)本發(fā)明增加了卸力組件，油缸組件的活塞正向作用力推動拉桿壓縮軸向彈簧，作用力傳遞到主軸的反扣盤上，而活塞反向作用力傳遞到緩沖套上，緩沖套與軸套并非軸向完全固定，因此緩沖套在反向作用力的拉動下抵頂反扣盤，使得正向作用力和反向作用力相互抵消，因此打刀力便不會完全作用于軸承上，軸承受力得到減少，其使用壽命得到提聞。
[0023](2)本發(fā)明在傳統(tǒng)氣密封結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)上加設(shè)了氣流分配環(huán)，讓高壓氣流先通過氣流環(huán)形槽，然后再通過氣流分配環(huán)上均勻布設(shè)的通氣孔噴射到主軸的環(huán)形溝槽上，能有效改善所形成的氣密封層的氣壓分布均勻性，進(jìn)而改善了在復(fù)雜工況下對微小雜質(zhì)的密封，降低了對軸承的損壞，提高了軸承的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為主軸的裝配剖視圖(上半部分為打刀時的剖視圖，下半部分為主軸旋轉(zhuǎn)時的剖視圖)；
[0025]圖2為圖1中左邊部分放大圖；[0026]圖3為圖2中區(qū)域A放大圖(打刀)；
[0027]圖4為圖2中區(qū)域B放大圖(主軸旋轉(zhuǎn))；
[0028]圖5為圖1中右邊部分放大圖；
[0029]圖6為圖5中區(qū)域C放大圖。
【具體實施方式】
[0030]為了更充分理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步介紹和說明。
[0031]本發(fā)明第一實施例的具體結(jié)構(gòu)如圖1至圖4所示。
[0032]第一實施例的直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)包括主軸組件、用于提供打刀力的油缸組件以及卸力組件。
[0033]如圖1所示,主軸11組件包括固定連接于箱體的軸套13、在軸套13內(nèi)旋轉(zhuǎn)的主軸11以及套設(shè)在主軸11內(nèi)并用于打刀或拉刀的拉桿12。主軸11與軸套13之間設(shè)有軸承14，拉桿12與主軸11之間套設(shè)有用于提供拉刀力的軸向彈簧15。軸向彈簧15采用碟
型彈簧。
[0034]如圖1至圖4所示，油缸組件包括活塞21以及依次軸向固定連接的后端蓋22、油缸套23和定位套24。后端蓋22與油缸套23之間形成的軸向空間限定活塞21的軸向行程。
[0035]如圖1至圖4所示，卸力組件包括與油缸組件軸向固定的緩沖套31以及與主軸11軸向固定的反扣盤32。
[0036]如圖1至圖4所示，緩沖套31的一端軸向固定連接于定位套24上，另一端則通過彈性件連接軸套13。彈性件包括螺釘33以及套在螺釘33上的壓簧34，螺釘33貫穿緩沖套31并固定連接于軸套13上，壓簧34 —端抵頂緩沖套31，另一端抵頂螺釘33頭部的下表面。彈性件使得緩沖套31在主軸11正常旋轉(zhuǎn)時候能夠緊貼于軸套13端面。
[0037]如圖1至圖4所示，拉桿12外套設(shè)有用于傳遞打刀力的打刀盤17，打刀盤17與拉桿12軸向固定。在打刀時，油缸組件的活塞21通過打刀盤17推動拉桿12軸向運動。
[0038]如圖1至圖4所示，反扣盤32與主軸11螺紋連接，反扣盤32與主軸11之間還設(shè)有與主軸11螺紋連接的防松盤35，防松盤35與反扣盤32通過螺釘固定連接。
[0039]如圖4所示，在主軸11旋轉(zhuǎn)時，彈性件使得緩沖套31緊貼于軸套13上，反扣盤32與緩沖套31之間留有軸向間隙。如圖2和3所示，在打刀時，主軸11停止轉(zhuǎn)動，油缸組件的活塞21的正向推力通過打刀盤17推動拉桿12軸向運動并壓縮軸向彈簧15，油缸組件的活塞21的反作用力拉動緩沖套31脫離與軸套13的接觸并使得緩沖套31與反扣盤32相互抵頂。
[0040]第二實施例
[0041]本發(fā)明第二實施例的具體結(jié)構(gòu)如圖1、圖5和圖6所示。
[0042]如圖1、圖5和圖6所示，第二實施例的機械主軸結(jié)構(gòu)還包括套在主軸11上的前法蘭盤16以及夾在前法蘭盤16與主軸11之間的并與前法蘭盤16過盈配合的銅制的氣流分配環(huán)41。其他實施例中，氣流分配環(huán)也可以使用其他軟金屬制成。
[0043]如圖1、圖5和圖6所示，前法蘭盤16設(shè)有環(huán)繞于氣流分配環(huán)41的外壁的氣流環(huán)形槽161以及與氣流環(huán)形槽161貫通并用于為氣流環(huán)形槽161提供高壓氣流的供氣通道162。氣流分配環(huán)41均勻布設(shè)有與氣流環(huán)形槽161連通的通氣孔411。主軸11外壁對應(yīng)氣流分配環(huán)41的位置上設(shè)有與通氣孔411連通的環(huán)形溝槽12、13、14。高壓氣流從供氣通道162進(jìn)入氣流環(huán)形槽161，在氣流環(huán)形槽161形成環(huán)形的高壓氣流層，高壓氣流在從氣流分配環(huán)41的通氣孔411噴射到主軸11外壁的環(huán)形溝槽12、13、14，在環(huán)形溝槽12、13、14形成高壓氣密層，從而達(dá)到氣密封的效果。
[0044]如圖1、圖5和圖6所示，第二實施例中環(huán)形溝槽12、13、14均為直角三角形槽，其底面為斜邊，其側(cè)面為直角邊，其側(cè)面對應(yīng)的內(nèi)角指向前法蘭盤16的軸向外側(cè)。在其他實施例中，環(huán)形溝槽的側(cè)面與底面相交處可以做成圓角，這可以使得外界雜物更容易離開環(huán)形溝槽。
[0045]如圖1、圖5和圖6所示，在第二實施例中，環(huán)形溝槽12、13、14共三個，而通氣孔411正對著中間的環(huán)形溝槽13。最外面的那個環(huán)形溝槽12的最外側(cè)超出氣流分配環(huán)41覆蓋范圍以直接連通前法蘭盤16與主軸11之間的間隙。
[0046]如圖1、圖5和圖6所示，第二實施例中通氣孔411有15個，每個通氣孔411的直徑為1.5mm,其他實施例中通氣孔的直徑可以從0.2mm?1.5mm之間選擇。同時本實施例中的通氣孔411為徑向通氣孔411，在其他實施例中的通氣孔可以不指向氣流分配環(huán)的軸線，并且通氣孔可以相對于徑向偏離統(tǒng)一方向并且偏離統(tǒng)一的角度，使得高壓氣流在環(huán)形溝槽內(nèi)形成更快的環(huán)形氣流，其氣密封效果更佳。
[0047]如圖1、圖5和圖6所示，第二實施例中的供氣通道162只有I個，而在其他實施例中，供氣通道可以設(shè)置多于I個，并且供氣通道繞著主軸11旋轉(zhuǎn)軸均勻分布，這樣可以使得氣流壓力的分布更加的均勻。
[0048]如圖1、圖5和圖6所示，機械主軸結(jié)構(gòu)還包括設(shè)在軸承14與氣流分配環(huán)41之間并能跟隨主軸11轉(zhuǎn)動的密封套筒42。密封套筒42包括后段421和前段422，前段422直徑比后段421直徑大。前段422的外側(cè)軸向端面設(shè)有環(huán)形凹槽423，氣流分配環(huán)41插入凹槽423中形成迷宮式密封結(jié)構(gòu)。前法蘭盤16設(shè)有用于容納密封套筒42的前段422的容納槽163。密封套筒42的前段422與容納槽163內(nèi)壁之間留有間隙，密封套筒42的前段422的外筒壁上設(shè)有用于截留外界雜質(zhì)的方形鋸齒槽424。
[0049]如圖1、圖5和圖6所示，機械主軸結(jié)構(gòu)還包括夾在前法蘭盤16與軸承14的外圈之間的環(huán)形密封蓋43，密封蓋43套設(shè)于密封套筒42的后段421外表面。
[0050]以上陳述僅以實施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以便于讀者更容易理解，但不代表本發(fā)明的實施方式僅限于此，任何依本發(fā)明所做的技術(shù)延伸或再創(chuàng)造，均受本發(fā)明的保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)，包括主軸組件和用于提供打刀力的油缸組件，主軸組件包括固定連接于箱體的軸套、在軸套內(nèi)旋轉(zhuǎn)的主軸以及套設(shè)在主軸內(nèi)并用于打刀或拉刀的拉桿，主軸與軸套之間設(shè)有軸承，拉桿與主軸之間套設(shè)有用于提供拉刀力的軸向彈簧，其特征在于,還包括卸力組件,卸力組件包括與油缸組件軸向固定的緩沖套以及與主軸軸向固定的反扣盤，所述緩沖套通過彈性件連接軸套；在主軸旋轉(zhuǎn)時，彈性件使得緩沖套緊貼于軸套上，反扣盤與緩沖套之間留有軸向間隙；在打刀時，主軸停止轉(zhuǎn)動，所述油缸組件的活塞的正向推力推動拉桿軸向運動并壓縮軸向彈簧，油缸組件的活塞的反作用力拉動緩沖套脫離與軸套的接觸并使得緩沖套與反扣盤相互抵頂。
2.如權(quán)利要求1所述的直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述拉桿套設(shè)有用于傳遞打刀力的打刀盤，所述打刀盤與拉桿軸向固定；在打刀時，油缸組件的活塞通過打刀盤推動拉桿軸向運動。
3.如權(quán)利要求1所述的直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述油缸組件還包括依次軸向固定連接的后端蓋、油缸套和定位套，所述緩沖套軸向固定連接于定位套上，后端蓋與油缸套之間形成的軸向空間限定活塞的軸向行程。
4.如權(quán)利要求1所述的直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述彈性件包括螺釘以及套在螺釘上的壓簧，螺釘貫穿緩沖套并固定連接于軸套上，壓簧一端抵頂緩沖套，另一端抵頂螺釘頭部的下表面。
5.如權(quán)利要求1所述的直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述反扣盤與主軸螺紋連接，所述反扣盤與主軸之間還設(shè)有與主軸螺紋連接的防松盤，所述防松盤與反扣盤通過螺釘固定連接。
6.如權(quán)利要求1所述的直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軸向彈簧為碟型彈簧。
7.如權(quán)利要求1至6任一項所述的直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括套在主軸上的前法蘭盤以及夾在前法蘭盤與主軸之間的氣流分配環(huán)，所述前法蘭盤設(shè)有環(huán)繞于氣流分配環(huán)的外壁的氣流環(huán)形槽以及與氣流環(huán)形槽貫通并用于為氣流環(huán)形槽提供高壓氣流的供氣通道，所述氣流分配環(huán)均勻布設(shè)有與氣流環(huán)形槽連通的通氣孔，所述主軸外壁對應(yīng)氣流分配環(huán)的位置上設(shè)有與通氣孔連通的環(huán)形溝槽。
8.如權(quán)利要求7所述的直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括設(shè)在軸承與氣流分配環(huán)之間并能跟隨主軸轉(zhuǎn)動的密封套筒，所述密封套筒包括前段和后段，前段的外側(cè)軸向端面設(shè)有環(huán)形凹槽，所述氣流分配環(huán)插入所述凹槽中形成迷宮式密封結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前法蘭盤設(shè)有用于容納密封套筒的前段的容納槽，所述密封套筒的前段與容納槽內(nèi)壁之間留有間隙，所述密封套筒的前段的外筒壁上設(shè)有用于截留外界雜質(zhì)的方形鋸齒槽。
10.如權(quán)利要求8所述的直聯(lián)機械主軸結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括夾在前法蘭盤與軸承的外圈之間的環(huán)形密封蓋，所述密封蓋套設(shè)于密封套筒的后段外表面。
【文檔編號】B23B19/02GK104028787SQ201410301309
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】劉永連 申請人:深圳市速鋒科技有限公司