一種采用高氣壓密封的高速精密旋轉(zhuǎn)軸的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型高氣壓密封的高速精密旋轉(zhuǎn)軸，包括軸芯、所述軸芯安裝在角接觸球軸承上、所述角接觸球軸承固定在旋轉(zhuǎn)軸外罩內(nèi)；所述軸芯大端的外圓周內(nèi)表面設(shè)置有凹環(huán)，旋轉(zhuǎn)軸外罩一端連接所述凹環(huán)，旋轉(zhuǎn)軸外罩同凹環(huán)連接處外表面設(shè)置有楔形結(jié)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)軸外罩另一端固定連接端蓋；旋轉(zhuǎn)軸外罩壁有一同旋轉(zhuǎn)軸平行的通孔，所述通孔的一端位于所述凹環(huán)內(nèi)側(cè)；旋轉(zhuǎn)軸外罩上有一進(jìn)氣孔穿過旋轉(zhuǎn)軸外罩壁連接所述通道，端蓋同軸芯的連接處設(shè)置有一楔形結(jié)構(gòu)。該旋轉(zhuǎn)軸采用充入高壓氣體的方式來對(duì)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行密封，氣路簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)了特殊的楔形結(jié)構(gòu)，以保證高壓氣體順利排出，同時(shí)防止外部雜物進(jìn)入旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)部。
【專利說明】一種采用高氣壓密封的高速精密旋轉(zhuǎn)軸
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于數(shù)控機(jī)床和精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)領(lǐng)域，具體涉及一種精密旋轉(zhuǎn)軸。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，為追求高速高精的數(shù)控加工效果，許多關(guān)鍵核心元器件被運(yùn)用在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，精密旋轉(zhuǎn)軸(主軸)作為數(shù)控機(jī)床必不可少的核心元器件，被大量應(yīng)用于超精密加工的數(shù)控機(jī)床中。目前，數(shù)控機(jī)床專用的精密旋轉(zhuǎn)軸(主軸)目前國內(nèi)多為進(jìn)口(臺(tái)灣、日本、歐洲等)，但多數(shù)國家出于對(duì)核心技術(shù)保護(hù)的考慮，對(duì)某些高速精密旋轉(zhuǎn)軸(主軸)限制對(duì)中國出口。
[0003]這些引進(jìn)的精密旋轉(zhuǎn)軸(主軸)價(jià)格高、供貨周期長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、元器件損壞后維修不便，且由于它們都是作為標(biāo)準(zhǔn)件被引進(jìn)，難以根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行靈活變更設(shè)計(jì)并符合具體的應(yīng)用場(chǎng)合，這些都大大制約了自主項(xiàng)目的順利推進(jìn)。
[0004]一般的精密旋轉(zhuǎn)軸主要是采用普通的油封和橡膠密封圈密封，這種密封方式在旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速不高的情況下能很好的起到密封效果，而且油封和密封圈不易損壞。一旦旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速提高較大，旋轉(zhuǎn)軸的高速旋轉(zhuǎn)會(huì)造成與其直接接觸的油封和密封圈極易磨損而迅速破壞，從而影響旋轉(zhuǎn)軸的密封性能。另外，高速旋轉(zhuǎn)軸對(duì)動(dòng)平衡性能要求也很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的主要目的，是提供一種在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下密封效果好，動(dòng)平衡性能優(yōu)良的精密旋轉(zhuǎn)軸。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種高氣壓密封的高速精密旋轉(zhuǎn)軸，包括軸芯、所述軸芯安裝在角接觸球軸承上、所述角接觸球軸承固定在旋轉(zhuǎn)軸外罩內(nèi)；所述軸芯大端的外圓周內(nèi)表面設(shè)置有凹環(huán)，旋轉(zhuǎn)軸外罩一端連接所述凹環(huán)，旋轉(zhuǎn)軸外罩同凹環(huán)連接處外表面設(shè)置有楔形結(jié)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)軸外罩另一端固定連接端蓋；旋轉(zhuǎn)軸外罩壁有一同旋轉(zhuǎn)軸平行的通孔，所述通孔的一端位于所述凹環(huán)內(nèi)側(cè)；旋轉(zhuǎn)軸外罩上有一進(jìn)氣孔穿過旋轉(zhuǎn)軸外罩壁連接所述通道，端蓋同軸芯的連接處設(shè)置有一楔形結(jié)構(gòu)。
[0007]作為優(yōu)化，所述角接觸球軸承共有四個(gè)；第一角接觸球軸承與第二角接觸球軸承之間以及第三角接觸球軸承與第四角接觸球軸承之間分別設(shè)置有內(nèi)圈墊和外圈墊；第二角接觸球軸承內(nèi)圈與第三角接觸球軸承內(nèi)圈之間設(shè)置有套筒；第三角接觸球軸承外圈一端緊貼旋轉(zhuǎn)軸外罩內(nèi)的軸肩；第二角接觸球軸承一端外圈和旋轉(zhuǎn)軸外罩內(nèi)的軸肩之間設(shè)置有外圈小墊，第一角接觸球軸承和第四角接觸球軸承的外圈分別通過第一擋圈和第二擋圈固定。
[0008]所述擋圈的外表面設(shè)置有一楔形結(jié)構(gòu)。于所述第一擋圈和端蓋之間設(shè)置有帶鎖緊槽圓螺母。所述軸芯大端的外圓周上均勻分布有6個(gè)螺紋孔。
[0009]該精密旋轉(zhuǎn)軸全部采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，使其本身具有很好的動(dòng)平衡特性，在軸芯I大端的外圓周上均勻分布有6個(gè)M5的螺紋，以便實(shí)際使用時(shí)作為配重孔來調(diào)節(jié)具體應(yīng)用場(chǎng)合下的旋轉(zhuǎn)軸動(dòng)平衡。該旋轉(zhuǎn)軸中軸肩居中分布，使兩側(cè)受力均勻，軸肩兩側(cè)各使用兩個(gè)背對(duì)背安裝的角接觸球軸承，軸承間通過小型套筒(內(nèi)圈小墊、外圈小墊)進(jìn)行軸向定位，軸向固定和軸向間隙通過對(duì)稱結(jié)構(gòu)的帶鎖緊槽圓螺母來調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)可靠、穩(wěn)定。該旋轉(zhuǎn)軸采用充入高壓氣體的方式來對(duì)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行密封，氣路簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)了特殊的楔形結(jié)構(gòu)，以保證高壓氣體順利排出，同時(shí)防止外部雜物進(jìn)入旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)部。軸芯大端的外圓周設(shè)置有凹環(huán)，防止液體雜物淤積堵住出氣口。該旋轉(zhuǎn)軸采用脂潤(rùn)滑，內(nèi)部設(shè)計(jì)的擋圈，該擋圈軸向起到軸承定位作用，而在外圓周上設(shè)計(jì)了楔形結(jié)構(gòu)，一方面防止雜物進(jìn)入而影響軸承精度，另一方面防止少量氣體進(jìn)入沖擊或帶走軸承上的潤(rùn)滑脂。該旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低，適合精密數(shù)控機(jī)床使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型高氣壓密封的高速精密旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面給出的實(shí)施例擬對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但不能理解為是對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型內(nèi)容對(duì)本實(shí)用新型的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0012]高氣壓密封的高速精密旋轉(zhuǎn)軸，如圖1所示，主要由軸芯(粗砂輪軸芯)1、旋轉(zhuǎn)軸外罩16、第一角接觸球軸承12、第二角接觸球軸承15、第三角接觸球軸承6、第四角接觸球軸承3、對(duì)稱結(jié)構(gòu)的帶鎖緊槽圓螺母10等組成。具體的結(jié)構(gòu)如下:第三角接觸球軸承6左側(cè)的外圈以旋轉(zhuǎn)軸外罩16內(nèi)的軸肩為定位面，三角接觸球軸承6內(nèi)圈以套筒7為定位面，三角接觸球軸承6右側(cè)的外圈與外圈墊4的貼合，三角接觸球軸承6內(nèi)圈與內(nèi)圈墊5貼合。以內(nèi)圈墊5和外圈墊4為基準(zhǔn)，分別與第四角接觸球軸承3左側(cè)的內(nèi)圈和外圈貼合，第四角接觸球軸承3的右側(cè)僅通過內(nèi)圈與第二擋圈2的左側(cè)面貼合，通過壓入軸芯(粗砂輪軸芯)，將第三角接觸球軸承6、第四角接觸球軸承3的內(nèi)圈固定。旋轉(zhuǎn)軸外罩16內(nèi)靠近第二角接觸球軸承15處有一個(gè)外圈小墊8,其端面作為安裝第二角接觸球軸承15右側(cè)外圈的定位面,而第二角接觸球軸承15內(nèi)圈以套筒7的左端面為定位面。通過長(zhǎng)度一致的內(nèi)圈墊14和外圈墊13，連接第一角接觸球軸承12，第一角接觸球軸承12右側(cè)內(nèi)圈與內(nèi)圈墊14貼合，第一角接觸球軸承12外圈與外圈墊13貼合。在安裝上特殊的第一擋圈11以固定第一角接觸球軸承12內(nèi)圈后，將對(duì)稱結(jié)構(gòu)的帶鎖緊槽圓螺母10擰緊。端蓋9固定在旋轉(zhuǎn)軸外罩16上。
[0013]軸芯I大端的外圓周內(nèi)表面設(shè)置有凹環(huán),旋轉(zhuǎn)軸外罩16—端連接所述凹環(huán),旋轉(zhuǎn)軸外罩16同凹環(huán)連接處外表面設(shè)置有楔形結(jié)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)軸外罩壁有一同旋轉(zhuǎn)軸平行的通孔，通孔的一端位于凹環(huán)內(nèi)側(cè)；旋轉(zhuǎn)軸外罩16上有一進(jìn)氣孔18穿過旋轉(zhuǎn)軸外罩16壁連接通道，端蓋9同軸芯I的連接處設(shè)置有一楔形結(jié)構(gòu)。楔形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以保證高壓氣體順利排除，同時(shí)防止外部雜物進(jìn)入旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)部。凹環(huán)的設(shè)計(jì)，能防止液體雜物淤積堵住出氣口。
[0014]第一擋圈11和第二擋圈2和的外表面設(shè)置有一楔形結(jié)構(gòu)。一方面防止雜物進(jìn)入而影響軸承精度，另一方面防止少量氣體進(jìn)入沖擊或帶走軸承上的潤(rùn)滑脂。
[0015]在軸芯I大端的外圓周上均勻分布有6個(gè)M5的螺紋孔19，以便實(shí)際使用時(shí)作為配重孔用。[0016]該旋轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為8000r/min，軸芯I采用具有很好耐磨性的SKDll(模具鋼)為材料。旋轉(zhuǎn)軸所有參與旋轉(zhuǎn)的零部件都是沿軸線對(duì)稱的結(jié)構(gòu)(包括標(biāo)準(zhǔn)件和加工件)，采用充入高壓氣體的方式來對(duì)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行密封。該精密旋轉(zhuǎn)軸已成功應(yīng)用于外圓磨床設(shè)備中。
【權(quán)利要求】
1.一種采用高氣壓密封的高速精密旋轉(zhuǎn)軸，包括軸芯、所述軸芯安裝在角接觸球軸承上、所述角接觸球軸承固定在旋轉(zhuǎn)軸外罩內(nèi)；其特征在于，所述軸芯大端的外圓周內(nèi)表面設(shè)置有凹環(huán)，旋轉(zhuǎn)軸外罩一端連接所述凹環(huán)，旋轉(zhuǎn)軸外罩同凹環(huán)連接處外表面設(shè)置有楔形結(jié)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)軸外罩另一端固定連接端蓋；旋轉(zhuǎn)軸外罩壁有一同旋轉(zhuǎn)軸平行的通孔，所述通孔的一端位于所述凹環(huán)內(nèi)側(cè)；旋轉(zhuǎn)軸外罩上有一進(jìn)氣孔穿過旋轉(zhuǎn)軸外罩壁連接所述通孔，端蓋同軸芯的連接處設(shè)置有一楔形結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用高氣壓密封的高速精密旋轉(zhuǎn)軸，其特征在于，所述角接觸球軸承共有四個(gè)；第一角接觸球軸承與第二角接觸球軸承之間以及第三角接觸球軸承與第四角接觸球軸承之間分別設(shè)置有內(nèi)圈墊和外圈墊；第二角接觸球軸承內(nèi)圈與第三角接觸球軸承內(nèi)圈之間設(shè)置有套筒；第三角接觸球軸承外圈一端緊貼旋轉(zhuǎn)軸外罩內(nèi)的軸肩；第二角接觸球軸承一端外圈和旋轉(zhuǎn)軸外罩內(nèi)的軸肩之間設(shè)置有外圈小墊，第一角接觸球軸承和第四角接觸球軸承的外圈分別通過第一擋圈和第二擋圈固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種采用高氣壓密封的高速精密旋轉(zhuǎn)軸，其特征在于所述擋圈的外表面設(shè)置有一楔形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種采用高氣壓密封的高速精密旋轉(zhuǎn)軸，其特征在于所述第一擋圈和端蓋之間設(shè)置有帶鎖緊槽圓螺母。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種采用高氣壓密封的高速精密旋轉(zhuǎn)軸，其特征在于所述軸芯大端的外圓周上均勻分布有6個(gè)。
【文檔編號(hào)】F16J15/40GK203516746SQ201320531308
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】趙春花 申請(qǐng)人:昆山允可精密工業(yè)技術(shù)有限公司