專利名稱：數(shù)值控制加工機(jī)主軸軸承切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種數(shù)值控制加工機(jī)高速切削用主軸，特別涉及一種數(shù)值控制加工機(jī)主軸軸承切換裝置。
由于數(shù)值控制(CNC)加工機(jī)高速切削(主軸轉(zhuǎn)速超過1萬rpm)具有可減少切削所需時間以提高生產(chǎn)效率并且可降低切削阻抗與降低加工中的熱影響的優(yōu)點，因此，現(xiàn)今已是高速切削時代，又因主軸是用來固定刀具以借旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削加工的元件，因此主軸可說是數(shù)值控制加工機(jī)的精華所在。如


圖1所示，已有技術(shù)的第一種主軸10的軸孔101內(nèi)穿設(shè)有一心軸11，所述心軸11后端套裝有一碟形彈簧組111，且套結(jié)有一定位塊112，前端螺結(jié)有一拉桿113，所述拉桿113外端再組設(shè)有一中心出水螺栓114。一四瓣爪12置入主軸10的軸孔101內(nèi)，并且一刀把13置于主軸10的前端面外，其扣接部131伸入軸孔101且可與四瓣爪12的肩部121扣結(jié)，以使刀把13與主軸10緊密結(jié)合。此外，所述主軸10與殼體14之間軸裝有主軸軸承15，它由同一規(guī)格的前軸承組151、中軸承組152及(小規(guī)格)后軸承組153所組成，以使主軸10可順暢轉(zhuǎn)動。所述殼體14的前、后端面鎖結(jié)有前端蓋141、后端蓋142。如果所述主軸10為高轉(zhuǎn)速設(shè)計，則主軸軸承15的預(yù)壓為較輕的預(yù)壓值且呈固定式設(shè)計，這樣就會導(dǎo)致主軸10低轉(zhuǎn)速時鋼性不足的缺失，因此有必要提供一種可調(diào)整主軸軸承預(yù)壓的主軸。
如圖2所示，已有技術(shù)的第二種主軸20的構(gòu)成大體與前述主軸10相同，唯一的不同之處是其主軸軸承25具有一前軸承組251和一后軸承組252。此外，殼體24內(nèi)先置入一活塞26，所述活塞26由一后擋塊261和一前擋塊262組成，且可使主軸軸承25的前軸承組251容置其內(nèi)。所述后擋塊261與殼體24之間設(shè)有一后流道27。前擋塊262與殼體24之間則設(shè)有一前流道28。這樣，當(dāng)主軸20處于低轉(zhuǎn)速時，入力源是由后流道27注入并將后擋塊261往前推進(jìn)以增加前軸承組251的預(yù)壓，可使前軸承組251處于低轉(zhuǎn)速以具預(yù)定鋼性。另當(dāng)主軸20處于高轉(zhuǎn)速狀態(tài)時，將入力源由前流道28注入以減低前軸承組251的預(yù)壓，使前軸承組251可因應(yīng)主軸20的高轉(zhuǎn)速。
如圖3所示，它示出了已有技術(shù)的一種具有三段調(diào)整預(yù)壓功能的主軸30，其主要構(gòu)成大體與前述主軸10、20相同，區(qū)別在于其主軸軸承31的后軸承組311與殼體32之間設(shè)有三流道33，可借入力源由不同流道33注入以調(diào)整后軸承組311的預(yù)壓。
上述主軸10、20、30的主軸軸承15、25、31雖皆具有可隨主軸10、20、30運轉(zhuǎn)的功效，但是仍存有以下缺點一、不論主軸10、20、30處于低轉(zhuǎn)速還是高轉(zhuǎn)速時，因其主軸軸承15、25、31的軸承組皆為同一規(guī)格軸承，所以是由相同規(guī)格的主軸軸承15、25、31進(jìn)行低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，但是因軸承的圓周速度=軸承的節(jié)圓徑度(dm)×主軸的轉(zhuǎn)速(N)，在主軸軸承15、25、31的軸承組為同一規(guī)格，也就是說dm為固定值的情況下，主軸軸承15、25、31的圓周速度必然隨主軸10、20、30的轉(zhuǎn)速增加而相對增加，因此，就有當(dāng)主軸10、20、30處于高轉(zhuǎn)速狀態(tài)時，主軸軸承15、25、31的圓周速度就會過高而易生高溫進(jìn)而縮短使用壽命的缺點，或當(dāng)主軸10、20、30處于低轉(zhuǎn)速重切削狀態(tài)時，有主軸軸承15、25、31的鋼性不足進(jìn)而影響切削品質(zhì)的缺點。
舉例來說，假設(shè)主軸軸承15、25、31為大軸承之7014軸承(外環(huán)徑φ=110，內(nèi)環(huán)徑φ=70，dm=90)，雖然因為鋼性較佳而適用于主軸10、20、30低轉(zhuǎn)速重切削狀態(tài)，但是當(dāng)主軸10、20、30處于高轉(zhuǎn)速狀態(tài)(假設(shè)N=15000rpm)，則主軸軸承15、25、31的圓周速度=(90×15000rpm)=1350000rpm，由于大軸承的周長較長，所以高轉(zhuǎn)速時易生高溫，從而導(dǎo)致使用壽命縮短。
二、由于四瓣爪12、22為分離式設(shè)計，所以具有高轉(zhuǎn)速時因無束縛性，易因離心力作用而造成四瓣爪12、22偏位，并造成主軸10、20轉(zhuǎn)動不平衡。
三、由于碟形彈簧組111、211相當(dāng)長，且無法獲得有效支撐，所以當(dāng)高速轉(zhuǎn)動時，就會造成主軸10、20不平衡。
四、由于松刀時必須施打定位塊112、212以對碟形彈簧組111、211施加打刀，由于所述打刀力相當(dāng)大，所以常產(chǎn)生后端蓋142、242傷及后軸承組153、252，導(dǎo)致后軸承組153、252的使用壽命縮短。
本實用新型的目的在于提供這樣一種數(shù)值控制加工機(jī)主軸軸承切換裝置，它可轉(zhuǎn)換主軸軸承的預(yù)壓以根據(jù)主軸的低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)速而選擇主軸軸承的適當(dāng)軸承組運轉(zhuǎn)，并且可有效降低主軸軸承的圓周速度以延長主軸軸承的使用壽命。
本實用新型數(shù)值控制加工機(jī)主軸軸承切換裝置，其主要特點是將主軸的前端段制成大徑段并以小徑段往后端延伸，主軸軸承的大軸承組軸套于所述大徑段，小軸承組是軸套于所述小徑段，一浮動軸承組軸套于所述主軸后端，一轉(zhuǎn)換活塞是置入殼體內(nèi)，其內(nèi)部設(shè)有一容置槽可供大軸承組軸置，前錐柱外則套設(shè)有一具錐孔的求心套環(huán)，一預(yù)壓蓋鎖于主軸并抵于大軸承組前端。此外，所述殼體與轉(zhuǎn)換活塞后端間設(shè)有一后流道，所述殼體與轉(zhuǎn)換活塞前端間則設(shè)有一前流道。當(dāng)主軸于低轉(zhuǎn)速時，將入力源由后流道注入并推動轉(zhuǎn)換活塞前進(jìn)以使大軸承組具有標(biāo)準(zhǔn)預(yù)壓而呈運轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)主軸于高轉(zhuǎn)速時，將入力源由前流道注入并推動轉(zhuǎn)換活塞后退以使大軸承組呈無預(yù)壓狀態(tài)，進(jìn)而可轉(zhuǎn)換成具預(yù)壓的小軸承組隨主軸運轉(zhuǎn)，相對可降低主軸軸承的圓周速度，可根據(jù)主軸的低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)速而轉(zhuǎn)換成大軸承組、小軸承組運轉(zhuǎn)，進(jìn)而可延長主軸軸承的使用壽命。
下面通過最佳實施例及附圖對本實用新型數(shù)值控制加工機(jī)主軸軸承切換裝置進(jìn)行詳細(xì)說明，附圖中
圖1是第一種已有技術(shù)主軸的組合剖視示意圖。
圖2是第二種已有技術(shù)主軸的組合剖視示意圖。
圖3是第三種已有技術(shù)主軸的部份組合示意圖。
圖4是本實用新型第一較佳實施例的組合剖視示意圖。
圖5是本實用新型上述較佳實施例中的後端蓋與殼體的放大示意圖。
圖6是本實用新型上述較佳實施例中的四瓣爪的示意圖。
圖7是本實用新型上述較佳實施例中的主軸處于低轉(zhuǎn)速狀態(tài)的示意圖。
圖8是本實用新型上述較佳實施例中的主軸處于高轉(zhuǎn)速狀態(tài)的示意圖。
圖9是本實用新型上述較佳實施例中的大軸承組的放大示意圖。
圖10是本實用新型第二較佳實施例的組合剖視示意圖。
圖11是本實用新型第三較佳實施例的組合剖視示意圖。
圖12是本實用新型第四較佳實施例的組合剖視示意圖。
如圖4所示，本實用新型的數(shù)值控制加工機(jī)主軸軸承切換裝置包括一主軸40、一主軸軸承50、一轉(zhuǎn)換活塞60、一求心套環(huán)70及一殼體80。
所述主軸40軸孔41內(nèi)穿設(shè)有一心軸42，所述心軸42前端螺結(jié)有一拉桿43。所述拉桿43外端連接有一中心出水螺栓44，所述心軸42的后端外套裝有一壓縮彈簧拉刀45。一套筒46套設(shè)于主軸40的后端并且設(shè)有一容室461可供壓縮彈簧拉刀45置入。一定位塊47鎖設(shè)于所述心軸42的后端以使壓縮彈簧拉刀45被限位。所述主軸40的前端段制成大徑段401后縮設(shè)成小徑段402并往后端延伸適當(dāng)長度。軸孔41是呈由前端往后端依序收束的階梯孔。此外，刀把90套裝于所述主軸40的前端面外，其接觸部91伸入軸孔41內(nèi)。所述接觸部91的內(nèi)端制成為扣接部92。配合圖6所示，本實用新型的四瓣爪48為一體式四瓣爪設(shè)計，它螺入主軸40的軸孔41內(nèi)。所述四瓣爪48的外端為凸出肩部481。所述四瓣爪48位于拉桿43外環(huán)，同時位于刀把90的扣接部92內(nèi)側(cè)。當(dāng)將心軸41往后拉以使拉桿43往后位移時，可使四瓣爪48的肩部481推擠刀把90的扣接部92，進(jìn)而使刀把90與主軸40緊密結(jié)合。
所述主軸軸承50在本實施例中具有一大軸承組51、一小軸承組52及一浮動軸承組53。所述大軸承組51軸套于主軸40的大徑段401外，并為主軸40的肩部擋止。一預(yù)壓蓋54鎖結(jié)于主軸40的大徑段401，進(jìn)而可抵于大軸承組51前端。所述小軸承組52軸套于主軸40的小徑段402外，且可受主軸40的肩部擋止。一限位環(huán)55鎖設(shè)于主軸40且抵于所述小軸承組52后端。所述浮動軸承組53軸套于主軸40的小徑段402后端處，可吸收熱膨脹的軸延伸。
所述轉(zhuǎn)換活塞60是置入殼體80的前端孔內(nèi)，且為一截面略呈U形的塊體，其內(nèi)部設(shè)有一容置槽61可供大軸承組51的外環(huán)軸置。所述轉(zhuǎn)換活塞60的前外環(huán)體制為一往前端漸縮徑度的前錐柱62。
所述求心套環(huán)70置入殼體80的前端孔內(nèi)，且相對應(yīng)于前錐柱62設(shè)有一錐孔71以套置于前錐柱62外。
所述殼體80的前端面蓋置有前端蓋81，所述前端蓋81設(shè)有吹氣道(圖未示)可將切屑吹出，一后端蓋82設(shè)于殼體80后側(cè)。配合圖5所示，與殼體80后端面間留設(shè)有預(yù)定間隙6 821，所述后端蓋82可供套筒46鎖結(jié)。此外，配合圖7、8所示，所述殼體80與轉(zhuǎn)換活塞60的后端間設(shè)有一后流道83，所述殼體80與轉(zhuǎn)換活塞60的前端間則設(shè)有一前流道84。
使用時，如圖7所示，當(dāng)主軸40處于低轉(zhuǎn)速重切削狀態(tài)時，入力源(可為氣壓或油壓)將由后流道83注入并推動轉(zhuǎn)換活塞60往前位移，且使大軸承組51具有一標(biāo)準(zhǔn)預(yù)壓值，進(jìn)而可隨主軸40產(chǎn)生運轉(zhuǎn)，具有鋼性佳以因應(yīng)主軸40低轉(zhuǎn)速重切削的使用特性。值得說明的是，入力源的超預(yù)壓值可借由轉(zhuǎn)換活塞60的前錐柱62和求心套環(huán)70的錐孔71的組配予以吸收，進(jìn)而可使大軸承組51具有標(biāo)準(zhǔn)預(yù)壓值。再如圖8所示，當(dāng)主軸40轉(zhuǎn)換成高轉(zhuǎn)速時，則將入力源由前流道84注入，可推動轉(zhuǎn)換活塞60往后端位移，至于原存預(yù)壓則由后流道83釋放。此時，大軸承組51是成無預(yù)壓狀態(tài)。而當(dāng)主軸40高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動時，配合圖9所示，其鋼珠將因離心力作用而往外甩，進(jìn)而使大軸承組51呈無預(yù)壓狀態(tài)而自然運轉(zhuǎn)，同時，小軸承組52可因常保預(yù)壓而隨主軸40運轉(zhuǎn)，所以本實用新型具有可轉(zhuǎn)換大軸承組51的預(yù)壓，進(jìn)而具有可根據(jù)主軸40的高轉(zhuǎn)速或低轉(zhuǎn)速而轉(zhuǎn)換成由小軸承組52或大軸承組51運轉(zhuǎn)的使用特性。也就是說，本實用新型具有可借大軸承組51適用于主軸40低轉(zhuǎn)速重切削，小軸承組52適用于主軸40高轉(zhuǎn)速，進(jìn)而使切削作業(yè)相當(dāng)順暢及切削品質(zhì)相當(dāng)良好的使用特性。
值得說明的是，本實用新型的主軸軸承50的大軸承組51、小軸承組52及浮動軸承組53的軸承數(shù)量與軸裝方式可予以變換組合。如圖4所示，第一實施例的大軸承組51由兩大軸承組成，小軸承組52由兩小軸承組成，浮動軸承組53由兩小軸承組成。如
圖10所示，第二實施例的大軸承組51包括一大軸承，小軸承組52是由兩小軸承組成。浮動軸承組53則包括一小軸承。如
圖11所示，第三實施例的大軸承組51包括一大軸承，小軸承組52包括一小軸承，浮動軸承組53包括一軸承。如
圖12所示，第四實施例的大軸承組51是由兩大軸承組成，小軸承組52是由兩小軸承組成，浮動軸承組53是由二小軸承組成，其與第一實施例的區(qū)別之處在于小軸承組52的兩小軸承的裝置方向不同；具有以不同入力源，就可達(dá)到預(yù)定預(yù)壓的使用特性。
本實用新型數(shù)值控制加工機(jī)主軸軸承切換裝置的優(yōu)點如下一、因為本實用新型的主軸軸承50的大軸承組51、小軸承組52可根據(jù)主軸40的低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)速而轉(zhuǎn)換使用，所以本實用新型可有效減少主軸軸承50的圓周速度，從而可以延長主軸軸承50的使用壽命，并且具有良好的鋼性從而可以獲得良好的切削品質(zhì)。
假設(shè)本實用新型的主軸軸承50的大軸承組51為7014軸承(外環(huán)徑=110，內(nèi)環(huán)徑φ=70，dm=90)，小軸承組52為7009軸承(外環(huán)φ=75，內(nèi)環(huán)徑φ=45，dm=60)，當(dāng)主軸40處于低轉(zhuǎn)速狀態(tài)N=8000rpm，則大軸承組51的圓周速度=(90×8000rpm)=720000rpm。
當(dāng)主軸40處于高轉(zhuǎn)速狀態(tài)N=15000rpm(大軸承組51無預(yù)壓)，則小軸承組52的圓周速度=(60×15000rpm)=900000rpm，所以本實用新型可有效降低主軸軸承50的圓周速度，從而可延長主軸軸承50的使用壽命，同時使主軸40于低轉(zhuǎn)速重切削狀態(tài)時，可借由大軸承組51獲得良好鋼性，而小軸承組52則可提高主軸40至更高轉(zhuǎn)速。
二、因為本實用新型的四瓣爪48為一體式四瓣爪設(shè)計，所以當(dāng)主軸40高轉(zhuǎn)速時具有束縛性，進(jìn)而沒有因離心力因素而造成瓣爪偏位的問題，具有可使主軸40轉(zhuǎn)動平衡性較佳的功效及優(yōu)點。
三、因為本實用新型的壓縮彈簧拉刀45長度較短，且是容置在套筒46的容室461內(nèi)，所以具有當(dāng)主軸40高速轉(zhuǎn)動時不產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，以使主軸40轉(zhuǎn)動平衡性的較佳功效和優(yōu)點。
四、因為本實用新型的后端蓋82與殼體80后端面間存有間隙821，所以當(dāng)松刀施打定位塊47而對壓縮彈簧拉刀45施加打刀力，并使壓縮彈簧拉刀45產(chǎn)生彈性變形以吸收打刀力時，可借由所述間隙821吸收所述彈性變形量，所以不會有打傷浮動軸承組53的問題，也就是說本實用新型具有可保持浮動軸承組53使用壽命的功效及優(yōu)點。
權(quán)利要求1．一種數(shù)值控制加工機(jī)主軸軸承切換裝置，所述主軸的軸孔穿設(shè)有一心軸，所述心軸前端螺結(jié)有一拉桿并裝設(shè)有一中心出水螺栓，一四瓣爪裝置入主軸內(nèi)且位于拉桿外，一刀把置入主軸前端內(nèi)，且可借由四瓣爪與主軸結(jié)合，所述主軸與殼體之間軸裝有主軸軸承，一前端蓋鎖于殼體前端面，后端蓋則設(shè)于殼體后側(cè)，其特征在于，所述主軸前端段制成大徑段，且以小徑段往后端延伸，所述主軸軸承的大軸承組軸套于主軸大徑段，小軸承組軸套于主軸小徑段，并且浮動軸承組軸套于主軸小徑段后端處，一轉(zhuǎn)換活塞置入殼體內(nèi)，其內(nèi)部設(shè)有一容置槽可供大軸承組軸置，并且其前外環(huán)體制成前錐柱，一具錐孔的求心套環(huán)套設(shè)于所述前錐柱外，一預(yù)壓蓋鎖于主軸且抵于大軸承組前端，此外，所述殼體與轉(zhuǎn)換活塞后端間設(shè)有一后流道，所述殼體與轉(zhuǎn)換活塞前端間設(shè)有一前流道。
2．如權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制加工機(jī)主軸軸承切換裝置，其特征在于，所述四瓣爪為一體式四瓣爪，當(dāng)高轉(zhuǎn)速時，具有束縛性，從而可以保持主軸的轉(zhuǎn)動平衡。
3．如權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制加工機(jī)主軸軸承切換裝置，其特征在于，所述心軸后端外套裝有一壓縮彈簧拉刀可保持主軸的轉(zhuǎn)動平衡。
4．如權(quán)利要求1所述的數(shù)值控制加工機(jī)主軸軸承切換裝置，其特征在于，所述后端蓋與殼體后端面間留有間隙以防止打刀力傷及浮動軸承組。
專利摘要一種數(shù)值控制加工機(jī)主軸軸承切換裝置,主要是將主軸軸承的大、小軸承組分別軸套于主軸的大徑段、小徑段,一轉(zhuǎn)換活塞置入殼體內(nèi),且設(shè)有容置槽可供大軸承組軸置。所述轉(zhuǎn)換活塞的前錐柱外套設(shè)有一求心套環(huán)一預(yù)壓蓋鎖于主軸并抵于大軸承組前端,所述轉(zhuǎn)換活塞后端、前端與殼體間分別設(shè)有一后流道、一前流道。當(dāng)主軸由低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成高轉(zhuǎn)速時,可有效降低主軸軸承的圓周速度,同時可延長主軸軸承的使用壽命。
文檔編號B23Q15/007GK2435181SQ0024254
公開日2001年6月20日 申請日期2000年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月4日
發(fā)明者陳錫寬 申請人:陳錫寬