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大規(guī)格精密直驅(qū)主軸結(jié)構(gòu)的制作方法

文檔序號(hào):3229266閱讀:283來源:國知局
專利名稱:大規(guī)格精密直驅(qū)主軸結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及的是一種機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的數(shù)控機(jī)床大規(guī)格高精密直驅(qū)式主軸結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)
數(shù)控機(jī)床是機(jī)床工業(yè)的主流產(chǎn)品,高速精密數(shù)控機(jī)床是裝備制造業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)和發(fā)展方向之一,是裝備制造業(yè)的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。高速精密數(shù)控機(jī)床的工作性能,首先取決于高速精密主軸的性能,高速精密主軸系統(tǒng)歷來就是數(shù)控機(jī)床三大高新技術(shù)之一,而為了提高主軸速度和加工精度,內(nèi)裝式電主軸就成為數(shù)控機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)的最好選擇。實(shí)現(xiàn)電主軸高速化、精密化的關(guān)鍵是精密軸承的應(yīng)用,目前在高速精密電主軸中主要應(yīng)用的是精密角接觸球軸承和精密圓柱滾子軸承,但這些軸承與動(dòng)靜壓軸承相比承載能力小,精度不高,使用壽命短。雖有少部分使用液體動(dòng)靜壓軸承、氣體動(dòng)靜壓軸承和磁懸浮軸承的主軸結(jié)構(gòu),但其規(guī)格都比較小。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于將液體動(dòng)靜壓軸承技術(shù)與電主軸技術(shù)兩者結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)大規(guī)格精密直驅(qū)主軸結(jié)構(gòu),不僅可確保主軸很高的回轉(zhuǎn)精度、剛度和轉(zhuǎn)速,而且結(jié)構(gòu)簡單,零件數(shù)量少,可大大降低主軸箱體軸承安裝孔及主軸支承外徑的機(jī)械加工難度,降低加工成本,延長軸承使用壽命。簡單地說,一種大規(guī)格精密直驅(qū)主軸結(jié)構(gòu),其是將液體動(dòng)靜壓結(jié)構(gòu)與電主軸兩者結(jié)合為一體構(gòu)成精密直驅(qū)主軸。具體地說,大規(guī)格精密直驅(qū)主軸結(jié)構(gòu),其包括主軸箱體、主軸、前靜壓軸承、后軸承座、后靜壓軸承、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、電動(dòng)機(jī)定子;前靜壓軸承外圈與主軸箱體的孔配合,其內(nèi)徑與主軸外徑配合;后靜壓軸承外圈與后軸承座內(nèi)孔配合,其內(nèi)徑與主軸外徑配合;電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、電動(dòng)機(jī)定子裝于前、后靜壓軸承之間;主軸箱體上制有前、后靜壓軸承的進(jìn)、出油口和主軸冷卻液進(jìn)、出液口。本實(shí)用新型的有益效果是電動(dòng)機(jī)裝于前、后靜壓軸承之間,主傳動(dòng)鏈的長度縮短為零,實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的“零傳動(dòng)”,布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊;采用液體動(dòng)靜壓技術(shù),精度高、剛度大、壽命長、吸振性能好,工作穩(wěn)定性和可靠性好,可用于精密加工機(jī)械及高速、高精度設(shè)備的主軸。實(shí)現(xiàn)了液體靜壓軸承直徑O 160_,內(nèi)裝電機(jī)功率67. 4Kw,最高轉(zhuǎn)速5000r/min的大規(guī)格精密直驅(qū)主軸部件。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡圖。圖2為圖I中II部放大圖。圖3為本實(shí)用新型的氣密封結(jié)構(gòu)簡圖。、[0011]圖中標(biāo)記為1.主軸箱體,2.主軸,3.前靜壓軸承,4.后軸承座,5.后靜壓軸承,6.電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子,7.止推環(huán),8.鎖緊螺母,9.電動(dòng)機(jī)定子,10.前法蘭,11.密封環(huán),12.電主軸定子法蘭,A液壓油進(jìn)口,B液壓油泄漏口,C液壓油出口,D液壓油泄漏腔,E密封氣體進(jìn)□。
具體實(shí)施方式
如圖1-3給出了本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
。本實(shí)用新型主要發(fā)明點(diǎn)在于液體動(dòng)靜壓主軸技術(shù)及結(jié)構(gòu);內(nèi)裝式電主軸技術(shù)及結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施方案為前靜壓軸承外圈與主軸箱體孔配合、內(nèi)徑與主軸外徑配合;前靜壓軸承與主軸之間設(shè)有止推環(huán);后靜壓軸承外圈與后軸承座內(nèi)孔配合、內(nèi)徑與主軸外徑配合;電動(dòng)機(jī)布局于前、后靜壓軸承之間;主軸箱體中的各相應(yīng)孔,作為靜壓軸承的進(jìn)、出油口,電主軸冷卻液 進(jìn)、出液口。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與主軸外徑配合,裝于前、后靜壓軸承之間,定子通過電主軸定子法蘭與主軸箱體固連,其外徑與主軸箱體孔配合。這種直驅(qū)式結(jié)構(gòu)加大了主軸軸承跨距,機(jī)械結(jié)構(gòu)更為簡單,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小,因而快速響應(yīng)性好。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí),由于沒有了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)的外力作用,主軸不承受徑向驅(qū)動(dòng)力,只承受周向旋轉(zhuǎn)力矩,主軸高速運(yùn)行沒有中間傳動(dòng)沖擊而更為平衡,加工零件精度更高。動(dòng)靜壓軸承為整體式結(jié)構(gòu),軸承與箱體孔接觸面積大,為剛性連接,使油膜剛度得到充分的發(fā)揮利用;主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí),軸承油腔內(nèi)由于階梯效應(yīng)自然形成動(dòng)靜壓承載油膜,軸承成為具有靜壓壓力場的動(dòng)壓滑動(dòng)軸承,油膜剛度是軸承靜態(tài)剛度與動(dòng)態(tài)剛度的疊加,使主軸有很強(qiáng)的徑向和軸向承載能力;壓力油膜的“均化”作用可使主軸回轉(zhuǎn)精度高于軸頸的加工精度和表面粗糙度,提高機(jī)床主軸精度,并可多年連續(xù)使用而不需要維修。在結(jié)構(gòu)簡圖I中,主軸箱體I為主結(jié)構(gòu)支承件,主軸2與前靜壓軸承3、后靜壓軸承5之間形成靜壓腔,液壓油通過主軸箱體上前后液壓油進(jìn)油口進(jìn)入前、后靜壓軸承的靜壓腔,形成靜壓油膜,主軸箱體底部內(nèi)腔為液壓油泄漏腔,通過其液壓油出口流出泄漏油液。電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),置于前、后靜壓軸承之間,驅(qū)動(dòng)主軸2旋轉(zhuǎn)而工作。電主軸組件為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),置于前、后靜壓軸承之間,驅(qū)動(dòng)主軸2旋轉(zhuǎn)而工作,主軸是通過配合與電主軸組件的轉(zhuǎn)子連接,其輸出軸就是主軸。采用該大規(guī)格精密直驅(qū)主軸,結(jié)構(gòu)簡單,布局合理,工作穩(wěn)定性和可靠性好,精度高,可以制造液體動(dòng)靜壓軸承、主軸結(jié)構(gòu)較大的精密直驅(qū)式主軸部件。在前靜壓軸承3與主軸2之間設(shè)有使主軸在承受徑向力的同時(shí)可以承受軸向力的止推環(huán)(7)。前靜壓軸承(3)、后軸承座(4)和后靜壓軸承(5)為整體式結(jié)構(gòu),所述軸承與箱體為剛性連接使得主軸可同時(shí)承受大的徑向力和軸向力。電動(dòng)機(jī)裝于前、后靜壓軸承之間的直驅(qū)式結(jié)構(gòu),電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí),由于沒有了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)的外力作用,主軸不承受徑向驅(qū)動(dòng)力,只承受軸向旋轉(zhuǎn)力矩,主軸高速運(yùn)行沒有中間傳動(dòng)沖擊而更為平衡,加工零件精度更高。圖3是本實(shí)用新型的氣密封結(jié)構(gòu)簡圖。圖3中,密封氣體從主軸箱體進(jìn)氣口進(jìn)入,通過相應(yīng)的氣路和密封環(huán)等結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了靜壓軸承液壓油與內(nèi)裝電機(jī)和冷卻液之間的有效隔離。
權(quán)利要求1.一種大規(guī)格精密直驅(qū)主軸結(jié)構(gòu),其特征是將液體動(dòng)靜壓結(jié)構(gòu)與電主軸兩者結(jié)合為一體構(gòu)成精密直驅(qū)主軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大規(guī)格精密直驅(qū)主軸結(jié)構(gòu),其特征是包括主軸箱體(I)、主軸(2)、前靜壓軸承(3)、后軸承座(4)、后靜壓軸承(5)、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子¢)、電動(dòng)機(jī)定子(9);前靜壓軸承⑶外圈與主軸箱體⑴的孔配合,其內(nèi)徑與主軸⑵外徑配合;后靜壓軸承(5)外圈與后軸承座(4)內(nèi)孔配合,其內(nèi)徑與主軸(2)外徑配合;電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子¢)、電動(dòng)機(jī)定子(9)裝于前、后靜壓軸承之間;主軸箱體(I)上制有前、后靜壓軸承的進(jìn)、出油口和主軸冷卻液進(jìn)、出液口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大規(guī)格精密直驅(qū)主軸結(jié)構(gòu),其特征是在前靜壓軸承(3)與主軸(2)之間設(shè)有使主軸在承受徑向力的同時(shí)可以承受軸向力的止推環(huán)(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大規(guī)格精密直驅(qū)主軸結(jié)構(gòu),其特征是前靜壓軸承(3)、后軸承座(4)和后靜壓軸承(5)為整體式結(jié)構(gòu),所述軸承與箱體為剛性連接使得主軸可同時(shí)承受大的徑向力和軸向力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大規(guī)格精密直驅(qū)主軸結(jié)構(gòu),其特征是采用氣密封實(shí)現(xiàn)靜壓軸承液壓油與內(nèi)裝電機(jī)和冷卻液之間的有效隔離。
專利摘要一種機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的數(shù)控機(jī)床中大規(guī)格精密直驅(qū)式主軸結(jié)構(gòu),本實(shí)用新型包括液體動(dòng)靜壓技術(shù)與電主軸技術(shù)兩者結(jié)合的主軸結(jié)構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)格、液體動(dòng)靜壓軸承、內(nèi)裝電機(jī)的精密直驅(qū)式數(shù)控機(jī)床主軸部件。電動(dòng)機(jī)裝于前、后靜壓軸承之間,這種直驅(qū)式結(jié)構(gòu),加大了主軸軸承跨距,電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí),由于沒有了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)的外力作用,主軸不承受徑向驅(qū)動(dòng)力,只承受周向旋轉(zhuǎn)力矩,主軸高速運(yùn)行沒有中間傳動(dòng)沖擊而更為平衡,加工零件精度更高。采用大規(guī)格精密直驅(qū)式主軸結(jié)構(gòu),精度高、剛度大、壽命長、吸振抗震性能好,工作穩(wěn)定性和可靠性好,可用于精密加工機(jī)械及高速、高精度設(shè)備的主軸。
文檔編號(hào)B23B19/02GK202498220SQ201120356009
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者李士船, 李玉朝, 蘇忠堂, 高利強(qiáng) 申請(qǐng)人:寶雞忠誠機(jī)床股份有限公司
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