CN203292507U - 数控钻铣床高速大抗力齿轮主轴总成 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种数控钻铣床高速大抗力齿轮主轴总成，它解决了现有主轴不能同时满足钻、铣机床加工性能要求的问题,其特征是：主轴通过三组轴承安装于轴套内，下端使用一对园柱滚子轴承和一组双向角接触球轴承，主轴上端使用成对角接触球轴承，主轴芯孔内装有换刀机构，弹性抓紧三爪能自动夹住并向上拉紧刀杆；主轴能安全使用于齿轮箱内，箱体内的润滑油不能进入主轴内外型腔，造成主轴漏油和损坏轴承；将主轴齿轮安装在主轴上合适位置与箱体内传动系统末级齿轮相啮合，由传动系统输入转速。如果用户要求自动换刀，只需在主轴上端安装编码器，控制主轴转速和定向停车，在箱体上盖对准主轴上端安装松刀气缸，在立柱左侧加装刀库，由数控系统控制，在气缸配合下能即能实现快速自动换刀。
Description
一、技术领域
本实用新型属于金属加工机床领域，尤其是涉及到一种数控钻铣机床高速大抗力齿轮主轴。
二、背景技术
数控钻床是普通钻床的升级换代产品，随着数控技术的应用和产品机、电、液一体化设计，机床加工精度和自动化水平提高到一个新水平。进一步扩展机床性能，使机床不仅能充分满足钻孔性能要求而且能充分满足铣削加工性能，并且能够自动换刀、密封性能好，能安全使用于喷油润滑的齿轮箱内，这样就能够进一步提高机床性价比，满足市场需要。要达到上述要求，除了主轴箱传动系统要更新设计以外，主轴是关键问题之一，要解决传统钻床主轴不适应高转速和不能自动换刀和传统铣削主轴不能承受大轴向抗力等问题，重新设计一种能满足钻、铣加工性能要求、密封性好、能安全使用于闭式齿轮箱内，满足喷油润滑的齿轮传动要求、能够自动换刀的独立型高速主轴总成件，就是当前要解决的困难问题。
三、发明内容
本实用新型的目的是提供一种能满足高速平稳铣削、承受大径向载荷、低速大扭矩钻孔、承受大轴向载荷、密封性能好，能安全使用于喷油润滑的齿轮箱体内、并能自动换刀的独立型主轴总成件。
本实用新型的技术方案是：它是由主轴外部安装调试部分和主轴芯孔内的换刀系统等部件组成，主轴通过三对轴承安装到轴套内，即主轴下端安装一对圆柱滚子轴承和一组双向角接触球轴承，由下端盖、轴承内垫圈、轴承外垫圈和定位螺母分别将轴承内圈固定于主轴上、轴承外圈固定于轴套内，安装定位并调整轴承预载荷。轴套上端与主轴之间安装一对角接触球轴承，分别由轴承内垫圈、轴承外垫圈、上端盖和两个压紧螺母，将轴承内圈固定于主轴上、外圈固定于轴套内，安装定位并调整好轴承预载荷，使主轴相对于轴套可以独立转动，并在主轴上段设置传动齿轮，该齿轮与传动箱内的传动系统的末级齿轮相啮合，所述换刀系统安装在主轴的芯孔内。所述换刀系统是由弹性抓紧三爪、限位调整垫圈、拉杆、限位弹簧垫圈、蝶形弹簧组、弹簧垫圈、压紧螺母和锁紧螺母构成；弹性抓紧三爪，限位调整垫圈和拉杆由弹性抓紧三爪上端的螺杆将三者联在一起，组成运动联体，装入主轴芯孔内，拉杆上端依次装入限位弹簧垫圈、蝶形弹簧组）和弹簧垫圈，拉杆顶端是螺杆，装入压紧螺母将蝶形弹簧组压缩到设定长度，由锁紧螺母锁紧。所述主轴上端盖为嵌入式端盖，与主轴和轴套接触部位都装有O型密封圈，拉杆上端的压紧螺母与主轴芯孔的接触面装有O型密封圈，防止外部润滑油进主轴芯孔和装有轴承的型腔内。
对比现有技术本实用新型技术方案的有益效果为：（1）根据钻削和铣削不同的加工特性，优化了主轴结构设计和轴承配置，提高了主轴刚性，不仅能输出大扭矩，同时能分别在铣削时承受大径向载荷，钻削时承受大轴向载荷。（2）密封性好。改善了主轴密封结构设计并加装O型密封圈，保证主轴在有油环境下安全使用，箱体内润滑油不能进入主轴芯孔和主轴与轴套之间型腔，引起主轴漏油和损坏轴承。（3）增设换刀系统，减轻了换刀操作劳动强度，提高了换刀工作效率。可以加装刀库实现自动换刀。
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
四、附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图中：1为主轴，2为轴套，3为下端盖，4为轴承内垫圈，5为圆柱滚子轴承，6为轴承外垫圈，7为双向角接触球轴承，8为定位螺母，9为轴承内垫圈，10为角接触球轴承，11为轴承外垫圈，12、14为压紧螺母，13为上端盖， 15为弹性抓紧三爪，16为限位调整垫圈，17为拉杆，18为限位弹簧垫圈，19为蝶形弹簧组，20弹簧垫圈，21为压紧螺母，22为锁紧螺母，23、24为O型密封圈，25为传动齿轮，26为刀杆，27为编码器。
五、具体实施方式
如图1所示，主轴总成由主轴1、轴套2、下端盖3、上端盖13、轴承垫圈、定位螺母8、压紧螺母21、三组轴承和换刀系统所组成。主轴1下端安装一对园柱滚子轴承5和一组双向角接触球轴承7，由下端盖3、轴承内垫圈4、轴承外垫圈6和定位螺母8分别将轴承内圈固定于主轴1上，轴承外圈固定于轴套2内，安装定位并调整好轴承预载荷。主轴1上端安装一对角接触球轴承10，分别由轴承内垫圈9、轴承外垫圈11、上端盖13和两个压紧螺母12、14将轴承内圈固定于主轴1上、外圈固定于轴套2内，安装定位并调整好轴承预载荷。主轴1相对于轴套2可以独立转动。主轴芯孔内装有拉杆17和弹性抓紧三爪15运动联体；具体是：弹性抓紧三爪15的上端是螺杆，限位调整垫圈16套装在螺杆上，再将螺杆拧入拉杆17下端固定连接成一体。将拉杆17和弹性抓紧三爪15联体装入主轴芯孔内，拉杆17上端先装入限位弹簧垫圈18，再装入蝶形弹簧组19，再装入弹簧垫圈20，拉杆17顶端有螺纹，压紧螺母21拧在拉杆螺纹上，将蝶形弹簧组压缩到设计长度，再拧上锁紧螺母22锁紧。所述方案中，弹性抓紧三爪15下端有内孔，纵向开有均分的3道槽口，成为三爪，其内孔的形状和所用刀杆26上端的夹持凸头形状相似（刀杆是外购工具、为标准件），三爪部位经过热处理有弹性，弹性抓紧三爪15外园是锥形的，主轴下端芯孔直径小于弹性抓紧三爪的大端外园，常态下弹性抓紧三爪是张开的，刀杆26上端夹持凸头可以插入三爪下端内孔。当压紧螺母21将蝶形弹簧组19压缩到设计长度后，由于蝶形弹簧组19的张力作用，使拉杆17和弹性抓紧三爪15运动联体在主轴芯孔内向上移动，弹性抓紧三爪15在向上移动过程中由于其外园受到主轴内孔直径限制，使三爪部位受到挤压而使内孔弹性缩小，弹性抓紧三爪15下端内孔缩小到能将刀杆26夹持凸头夹住并向上拉紧为标准的设计位置。具体是：拉杆17和弹性抓紧三爪15运动联体装入主轴芯孔后，由下端限位调整垫圈16和上端限位弹簧垫圈18起调整和限位作用，使运动联体向上移动时能保证将刀杆26夹持凸头夹住、拉紧；向下移动时能使弹性抓紧三爪15张开、刀杆26夹持凸头能顺利插到三爪内孔，运动联体向上或向下移动时都不能超过极限位置。
主轴正常工作时的状态：将主轴总成装入钻铣机床主轴箱时，先将轴套2插入箱体主轴孔内，用螺栓将轴套2固定在箱体壁上，传动齿轮25装在主轴1适当位置，与主轴1用双平键联接，箱体内传动系统的末级齿轮和传动齿轮25相啮合，主轴电机转速通过传动系统变档，由末级齿轮带动主轴转动。
工作时刀杆的固定方式：由于蝶弹簧组19的张力作用，推动拉杆17和弹性抓紧三爪15运动联体在主轴芯孔内向上移动，弹性抓紧三爪15向上移动过程中由于其外园受到主轴1内孔直径限制，三爪部位受到挤压使内孔弹性缩小，弹性抓紧三爪15下端内孔缩小到将刀杆夹持凸头（外购件）夹住并向上拉紧即为拉杆运动联体向上移动的标准设定位置。拉杆17和弹性抓紧三爪15运动联体在主轴芯孔内向上移动不能超过极限位置，由拉杆17螺杆上的限位调整垫圈16进行调整和限位。
主轴定向停车和自动换刀：用户需要机床具备自动换刀性能时，应该加装刀库，并在主轴上端加装编码器27（外购件）和安装松刀气缸（外购件），气缸活塞杆头对准主轴芯孔内的拉杆17顶端，保持一定距离（可调）。编码器27的作用是控制主轴转速和定向停车，满足刀库换刀要求。换刀时松刀气缸起动，气缸活塞杆推动主轴芯孔内拉杆17和弹性抓紧三爪15运动联体向下移动（附图中，箭头方向为松刀气缸活塞杆压力方向），弹性抓紧三爪15向下移动时三爪弹性张开，恢复常态，刀杆夹持凸头可以顺利从三爪内孔退出，当旧刀杆被退出、新刀杆已插入后（由刀库完成），气缸停止供气，活塞杆退回，由于蝶形弹簧组19的张力作用，推动拉杆17和弹性抓紧三爪15运动联体在主轴芯孔内向上移动，弹性抓紧三爪15重新被挤压、内孔缩小，将新装入的刀杆的夹持凸头夹住并向上拉紧，换刀即完成。拉杆17和弹性抓紧三爪15运动联体的向下移动行程，通过调整气缸活塞杆行程来控制。
Claims (3)
1.一种数控钻铣床高速大抗力齿轮主轴总成，它由主轴外部安装调试部分和主轴芯孔内的换刀系统所组成，其特征在于：主轴（1）通过三对轴承安装到轴套（2）内，即主轴（1）下端安装一对圆柱滚子轴承（5）和一组双向角接触球轴承（7），由下端盖（3）、轴承内垫圈（4）、轴承外垫圈（6）和定位螺母（8）分别将轴承内圈固定于主轴上（1）、轴承外圈固定于轴套（2）内，安装定位并调整轴承预载荷，轴套（2）上端与主轴（1）之间安装一对角接触球轴承（10），分别由轴承内垫圈（9）、轴承外垫圈（11）、上端盖（13）和两个压紧螺母（12、14），将轴承内圈固定于主轴（1）上、外圈固定于轴套（2）内，安装定位并调整好轴承预载荷，使主轴（1）相对于轴套（2）可以独立转动，并在主轴（1）上段设置传动齿轮（25），该齿轮与传动箱内的传动系统的末级齿轮相啮合，所述换刀系统安装在主轴（1）的芯孔内。
2.根据权利要求1所述数控钻铣床高速大抗力齿轮主轴总成，其特征在于：所述换刀系统是由弹性抓紧三爪（15）、限位调整垫圈（16）、拉杆（17）、限位弹簧垫圈（18）、蝶形弹簧组（19）、弹簧垫圈（20）、压紧螺母（21）和锁紧螺母（22）构成；弹性抓紧三爪（15），限位调整垫圈（16）和拉杆（17）由弹性抓紧三爪上端的螺杆将三者联在一起，组成运动联体，装入主轴芯孔内，拉杆（17）上端依次装入限位弹簧垫圈（18）、蝶形弹簧组（19）和弹簧垫圈（20），拉杆（17）顶端是螺杆，装入压紧螺母（21）将蝶形弹簧组压缩到设定长度，由锁紧螺母（22）锁紧。
3.根据权利要求2所述数控钻铣床高速大抗力齿轮主轴总成，其特征在于：所述主轴（1）上端盖（13）为嵌入式端盖，与主轴（1）和轴套（2）接触部位都装有O型密封圈，拉杆上端的压紧螺母（21）与主轴芯孔的接触面装有O型密封圈，防止外部润滑油进主轴芯孔和装有轴承的型腔内。
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