高速高精密機械式主軸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的高速高精密機械式主軸，包括：芯軸，所述芯軸內(nèi)設置有一拉桿，所述拉桿的第一端用于連接刀具，所述拉桿的第二端連接一松刀機構；碟簧，所述碟簧以壓縮狀態(tài)套設于所述拉桿外部；套筒，套設于所述芯軸外部；軸承，所述軸承通過預緊機構固定于所述芯軸與所述套筒之間。其中，所述套筒為主軸外部殼體，是整根主軸的基礎部分；所述軸承為超高速精密陶瓷球角接觸軸承，是主軸的核心零件；所述芯軸為主軸的中心轉(zhuǎn)子部分；所述碟簧為整個主軸夾刀提供動力，并實現(xiàn)夾刀、松刀功能；預緊機構為軸承提供合適的預緊力度，確保主軸剛性。因此本發(fā)明在保證主軸的高轉(zhuǎn)速、高精度的同時，減小了主軸的噪音并且使主軸的轉(zhuǎn)動更加平穩(wěn)。
【專利說明】高速高精密機械式主軸
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機械加工領域，尤其是指一種高速高精密機械式主軸。
【背景技術】
[0002]機械主軸(相對于電主軸而言，以下簡稱主軸)是機床實現(xiàn)切削旋轉(zhuǎn)運動的執(zhí)行件，是機床上的重要部件；是帶動刀具完成工件表面的形成運動，傳遞運動和動力；主軸還是刀具的支承件、承受切削力、進給力、驅(qū)動力和刀具的重量等，并保證刀具與機床其他有關部分由精確的相對位置；保證其回轉(zhuǎn)軸心線位置準確、穩(wěn)定，以達到預期的加工精度和表面粗造度。
[0003]近年來，隨著國內(nèi)裝備制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，作為裝備制造母機的機床行業(yè)為了適應各種不同行業(yè)的高速高精密加工需求，大力發(fā)展了一批用于高速高精密型機床的主軸。
[0004]主軸的運動精度和結(jié)構剛度是決定加工質(zhì)量和切削效率的重要因素?，F(xiàn)在國內(nèi)鉆銑類加工中心高速精密機械主軸轉(zhuǎn)速還停留在12000轉(zhuǎn)，遠端跳動在0.008mm的水平，這將無法滿足電子、3C、通訊等行業(yè)的高速、高效、高精密的加工需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種超高轉(zhuǎn)速、高精度、低噪音的機械式主軸，滿足市場對高速高精密加工的需求。
[0006]為此，本發(fā)明提供了一種高速高精密機械式主軸，包括:
[0007]芯軸，所述芯軸內(nèi)設置有一拉桿，所述拉桿的第一端用于連接刀具，所述拉桿的第二端連接一松刀機構；
[0008]碟簧，所述碟簧以壓縮狀態(tài)套設于所述拉桿外部；
[0009]套筒，套設于所述芯軸外部；
[0010]軸承，所述軸承通過預緊機構固定于所述芯軸與所述套筒之間。
[0011]本發(fā)明的高速高精密機械式主軸，所述套筒為主軸外部殼體，是整根主軸的基礎部分；所述軸承為超高速精密陶瓷球角接觸軸承，是主軸的核心零件；所述芯軸為主軸的中心轉(zhuǎn)子部分；所述碟簧為整個主軸夾刀提供動力，并實現(xiàn)夾刀、松刀功能；預緊機構為軸承提供合適的預緊力度，確保主軸剛性。因此本發(fā)明在保證主軸的高轉(zhuǎn)速、高精度的同時，減小了主軸的噪音并且使主軸的轉(zhuǎn)動更加平穩(wěn)。
[0012]本發(fā)明高速高精密機械式主軸的進一步改進在于,所述芯軸的第一端形成有一錐孔，所述錐孔用于安裝所述刀具。
[0013]本發(fā)明高速高精密機械式主軸的進一步改進在于，所述拉桿靠近所述錐孔的第一端的端部形成有一盲孔，所述盲孔四周壁上均勻布設有多個鋼珠，所述刀具的刀柄端部通過一拉釘夾緊于所述多個鋼珠內(nèi)側(cè)，進而將所述刀具安裝于所述芯軸上。
[0014]本發(fā)明高速高精密機械式主軸的進一步改進在于，所述芯軸的第二端設置有一鎖緊裝置，所述鎖緊裝置包括第一密封圈與第二密封圈，所述芯軸外部于所述松刀機構的連接處設置有所述第一密封圈，所述拉桿內(nèi)部于所述松刀機構的連接處設置有所述第二密封圈。所述第一密封圈與第二密封圈保證了主軸內(nèi)部核心部件的密封，同時也保證了主軸在高速運轉(zhuǎn)過程中的動平衡性。
[0015]本發(fā)明高速高精密機械式主軸的進一步改進在于，所述拉桿的第一端沿外緣形成有一圈凸槽，所述碟簧的第一端抵靠于所述凸槽，所述碟簧的第二端抵靠于所述第二密封圈。
[0016]本發(fā)明高速高精密機械式主軸的進一步改進在于，所述芯軸與所述套筒之間設置有兩組所述軸承，所述預緊機構包括設置于所述兩組軸承之間的軸承隔套以及抵靠于所述兩組軸承之間的預緊彈簧。所述預緊機構內(nèi)置的模具彈簧均布于芯軸外側(cè)，保證了主軸在高速運轉(zhuǎn)過程中主軸軸承始終保持足夠的預緊力，進一步提高了主軸的剛性以及加工精度。
[0017]本發(fā)明高速高精密機械式主軸的進一步改進在于，所述套筒的兩端與所述芯軸之間設置有密封結(jié)構，防止了軸承潤滑脂的泄露及外界油污的侵入，為保護軸承、延長使用壽命提供保障。
[0018]本發(fā)明高速高精密機械式主軸的所述拉桿、碟簧、鎖緊裝置以及夾刀鋼柱組合在一起形成機械主軸的拉刀機構，保證了主軸在抓刀時具有足夠的拉刀力，確保刀具工作可
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【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明高速 高精密機械式主軸的結(jié)構示意圖。
[0020]圖2是本發(fā)明高速高精密機械式主軸的拉桿第一端的放大示意圖。
[0021]圖3是本發(fā)明高速高精密機械式主軸的拉桿第二端的放大示意圖。
[0022]圖4是本發(fā)明高速高精密機械式主軸的套筒與芯軸連接處的放大示意圖。
[0023]圖5是本發(fā)明高速高精密機械式主軸的拉刀機構的示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0025]配合參看圖1所示，本發(fā)明的高速高精密機械式主軸1，包括:
[0026]芯軸10，所述芯軸10的中部形成有一容置空間，所述容置空間內(nèi)設置有一拉桿20，所述芯軸10的第一端形成有一錐孔110，所述錐孔110用于安裝刀具的刀柄。結(jié)合圖2所示，所述拉桿20靠近所述芯軸10的錐孔110的第一端沿外緣形成有一圈凸槽210，所述拉桿20靠近所述芯軸10的錐孔110的第一端的端部形成有一盲孔220，所述盲孔220的四周壁上均勻布設有多個鋼珠240 (所述鋼珠240的數(shù)量優(yōu)選為三個)，所述刀具的刀柄端部通過一拉釘230夾緊于所述多個鋼珠240內(nèi)側(cè)，進而將刀具安裝于所述芯軸10上。另外，本發(fā)明的高速高精密機械式主軸，在結(jié)構設計時充分考慮了高速、高精密加工的性能要求，在刀柄錐面及刀柄拉釘處設計了兩路吹氣功能，保證主軸在換刀過程中始終保持錐孔吹氣清理，保證刀柄與錐孔錐面完全貼合，避 免了超精密加工過程中的換刀定位誤差。[0027]配合參看圖3所示，所述芯軸10的第二端設置有一鎖緊裝置30，該鎖緊裝置30與所述芯軸10之間設置有第一密封圈310，所述拉桿20的第二端通過一連接桿330連接有一松刀機構340，在如圖所述的實施例中，所述松刀機構340為一聯(lián)軸器。松刀機構340負責在主軸電機動力源的帶動下做高速旋轉(zhuǎn)。所述拉桿20的第二端于該松刀機構340處進一步設置有第二密封圈320，所述第一密封圈310與第二密封圈320保證了主軸內(nèi)部核心部件的密封，同時也保證了主軸在高速運轉(zhuǎn)過程中的動平衡性。
[0028]碟簧70，套設于所述拉桿20外部，作為夾刀、松刀的動力機構。結(jié)合圖1?圖3所示，所述碟簧70的第一端710抵靠于所述拉桿20的凸槽210，所述碟簧70的第二端720抵靠于所述第二密封圈320。由于加工不同的金屬毛坯件，需要用到不同形狀的刀具，所以把刀具夾在刀具座上，就是夾刀。需要換用不同的刀具，需要先將原先的刀具卸下，卸下就需要松刀。
[0029]套筒40，配合參看圖4所示，所述芯軸10安裝于所述套筒40內(nèi)，所述套筒40的兩端與所述芯軸10之間設置有密封結(jié)構410 ；
[0030]軸承50，所述芯軸10與所述套筒40之間設置有兩組軸承，每組包括兩個軸承50，軸承50的內(nèi)圈與芯軸10配合，軸承50的外圈與套筒40配合，所述密封結(jié)構410防止了軸承潤滑脂的泄露及外界油污的侵入，為保護軸承、延長使用壽命提供了保障。所述兩組軸承之間設置有預緊機構510，該預緊機構510包括軸承隔套以及抵靠于軸承之間的預緊彈簧。預緊機構510內(nèi)置的模具彈簧均布于芯軸10外側(cè)，保證了主軸在高速運轉(zhuǎn)過程中主軸軸承始終保持足夠的預緊力，進一步提高了主軸的剛性以及加工精度。
[0031]再次參看圖4所示，本發(fā)明的高速高精密機械式主軸還設計了氣幕密封及迷宮密封的密封方式60，保證了高速、高精加工過程中主軸的加工穩(wěn)定性和可靠性。
[0032]配合參看圖5所示，本發(fā)明的高速高精密機械式主軸的所述拉桿20、碟簧70、鎖緊裝置30以及鋼珠240組合在一起形成機械主軸的拉刀機構，保證了主軸在抓刀時具有足夠的拉刀力，確保刀具工作可靠。
[0033]本發(fā)明的高速高精密機械式主軸，所述套筒為主軸外部殼體，是整根主軸的基礎部分；所述軸承為超高速精密陶瓷球角接觸軸承，是主軸的核心零件；所述芯軸為主軸的中心轉(zhuǎn)子部分；所述碟簧為整個主軸夾刀提供動力，并實現(xiàn)夾刀、松刀功能；密封結(jié)構為保護軸承、延長使用壽命提供保障；預緊機構為軸承提供合適的預緊力度，確保主軸剛性。
[0034]本發(fā)明的高速高精密機械式主軸，整個裝配過程均在恒溫、潔凈室中進行，關鍵零部件在裝配時采用了嚴格的測量和現(xiàn)場配研等工序。碟簧材料采用優(yōu)質(zhì)特殊彈簧鋼材制作，碟簧的組合方式以及彈力通過了嚴格的模擬計算，在碟簧拉桿和主軸芯軸配合面增加了密封裝置，防止外界油污侵入碟簧與碟簧之間的縫隙內(nèi)，拉刀機構采用了鋼珠反彈式結(jié)構，實現(xiàn)了主軸拉刀的穩(wěn)定性，保證了刀具加工的高精度要求，同時也保證了主軸換刀的可靠性。
[0035]以上所述僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種高速高精密機械式主軸，其特征在于包括: 芯軸，所述芯軸內(nèi)設置有一拉桿，所述拉桿的第一端用于連接刀具，所述拉桿的第二端連接一松刀機構； 碟簧，所述碟簧以壓縮狀態(tài)套設于所述拉桿外部； 套筒，套設于所述芯軸外部； 軸承，所述軸承通過預緊機構固定于所述芯軸與所述套筒之間。
2.如權利要求1所述的高速高精密機械式主軸,其特征在于所述芯軸的第一端形成有一錐孔，所述錐孔用于安裝所述刀具。
3.如權利要求2所述的高速高精密機械式主軸，其特征在于所述拉桿靠近所述錐孔的第一端的端部形成有一盲孔，所述盲孔四周壁上均勻布設有多個鋼珠，所述刀具的刀柄端部通過一拉釘夾緊于所述多個鋼珠內(nèi)側(cè)，進而將所述刀具安裝于所述芯軸上。
4.如權利要求1所述的高速高精密機械式主軸，其特征在于所述芯軸的第二端設置有一鎖緊裝置，所述鎖緊裝置包括第一密封圈與第二密封圈，所述芯軸外部于所述松刀機構的連接處設置有所述第一密封圈，所述拉桿內(nèi)部于所述松刀機構的連接處設置有所述第二密封圈。
5.如權利要求4所述的高速高精密機械式主軸，其特征在于所述拉桿的第一端沿外緣形成有一圈凸槽，所述碟簧的第一端抵靠于所述凸槽，所述碟簧的第二端抵靠于所述第二密封圈。
6.如權利要求1所述的高速高精密機械式主軸，其特征在于所述芯軸與所述套筒之間設置有兩組所述軸承，所述預緊機構包括設置于所述兩組軸承之間的軸承隔套以及抵靠于所述兩組軸承之間的預緊彈簧。
7.如權利要求1至6中任一項所述的高速高精密機械式主軸，其特征在于所述套筒的兩端與所述芯軸之間設置有密封結(jié)構。
【文檔編號】B23B19/02GK103878397SQ201410134528
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權日:2014年4月3日
【發(fā)明者】張峰, 張 榮, 徐龍, 王景玉 申請人:上?？诉~特精密機床有限公司