技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于機(jī)床的主軸頭，所述主軸頭具有回轉(zhuǎn)接頭，用于輸入刀具的冷卻介質(zhì)。

背景技術(shù)：

由EP 0 860 231 A1已知一種用于將流體混合物輸送到旋轉(zhuǎn)的機(jī)器部件中的方法和裝置，所述機(jī)器部件具有從靜止的機(jī)器部件到旋轉(zhuǎn)或可旋轉(zhuǎn)的機(jī)器部件中的回轉(zhuǎn)接頭，流體混合物被導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件的遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)接頭的位置，并且各流體組分通過回轉(zhuǎn)接頭分開地輸送，并且在實(shí)際的使用位置的附近才以希望的相對(duì)比例在旋轉(zhuǎn)的機(jī)器部件的內(nèi)部形成混合物。就是說，在該現(xiàn)有技術(shù)中記載了一種用于輸送冷卻介質(zhì)(流體混合物)的回轉(zhuǎn)接頭，該回轉(zhuǎn)接頭主要具有一個(gè)非接觸式的轉(zhuǎn)移系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)移系統(tǒng)具有徑向兩側(cè)的間隙密封，當(dāng)在旋轉(zhuǎn)的軸和靜止的殼體之間引導(dǎo)空氣通過時(shí)，所述間隙密封進(jìn)行密封。

由DE 198 15 134 A1已知一種用于機(jī)床的主軸頭，其中同樣設(shè)有用于冷卻介質(zhì)的回轉(zhuǎn)接頭。主軸頭具有主軸箱，其中，在主軸箱中可旋轉(zhuǎn)地支承工作主軸，所述工作主軸由驅(qū)動(dòng)裝置置于旋轉(zhuǎn)。所述工作主軸利用至少一個(gè)軸承繞主軸軸線支承在主軸箱中。從工作主軸引出細(xì)長(zhǎng)的、管狀的主軸，所述主軸在其一側(cè)設(shè)置在工作主軸中，而在其另一個(gè)側(cè)(刀具)上設(shè)有優(yōu)選構(gòu)造成能更換的刀具。通過相應(yīng)的供應(yīng)裝置從主軸箱之外通過主軸箱和工作主軸并經(jīng)由主軸向刀具供應(yīng)冷卻介質(zhì)，以便在利用刀具加工、特別是在切削加工工件時(shí)能夠?qū)С鲈谶@里形成的熱量并盡可能還導(dǎo)出切下的工件部分。

在該現(xiàn)有技術(shù)中還存在套筒對(duì)，所述套筒對(duì)在內(nèi)套筒和外套筒之間具有小的徑向間隙，通過該間隙形成用于冷卻介質(zhì)的間隙密封。這里，外套筒固定地設(shè)置，特別是設(shè)置在主軸箱中，內(nèi)套筒能夠旋轉(zhuǎn)并且為此固定地設(shè)置并且特別是固定地設(shè)置在工作主軸中。在這種用于機(jī)床的主軸頭的運(yùn)行期間，在實(shí)踐中總是會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，即，由于加工精度，各套筒在彼此上滑動(dòng)，并且由此套筒相互朝向的工作面或者具有不允許的高溫，或者在最壞的情況下卡住。這也可能由此發(fā)生，即，用于將工作主軸可旋轉(zhuǎn)地支承在主軸箱中的球軸承發(fā)生磨損并由此在這兩個(gè)相關(guān)構(gòu)件之間出現(xiàn)不允許的間隙。由于這種增大的間隙同樣可能出現(xiàn)套筒滑動(dòng)(Schleifen)和卡死的現(xiàn)象。

此外，在制造這種用于機(jī)床的主軸頭時(shí)，不利的是，這些套筒作為單獨(dú)的構(gòu)件制造，并且在裝配時(shí)必須安裝到主軸箱以及工作主軸中。由此提高的部件種類數(shù)量以及裝配費(fèi)用。此外，在最不利的情況下會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，總是具有確定的公差的套筒相互累加，從而由于公差的累加同樣可能非?？斓爻霈F(xiàn)兩個(gè)套筒的滑動(dòng)或者也可能出現(xiàn)兩個(gè)套筒的卡死。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是，這樣改進(jìn)用于機(jī)床的主軸頭，使得可以避免前面所述的缺點(diǎn)。特別是存在在供應(yīng)裝置的區(qū)域內(nèi)形成間隙密封的套筒時(shí)，應(yīng)基本上或者盡可能完全避免滑動(dòng)和卡死。另一方面，應(yīng)明顯降低這種主軸頭的部件種類和裝配耗費(fèi)。

在第一解決方案中從以下事實(shí)出發(fā)，所述主軸頭和以前一樣具有形成間隙密封的套筒對(duì)。

在這種情況下根據(jù)本發(fā)明設(shè)定，設(shè)有兩個(gè)在供應(yīng)裝置的區(qū)域內(nèi)形成間隙密封的套筒，其中一個(gè)套筒設(shè)置在工作主軸中，而另一個(gè)套筒設(shè)置在主軸箱中，兩個(gè)套筒中的至少一個(gè)套筒在其朝向另一個(gè)套筒的工作面上具有至少一個(gè)凹部。這種凹部有利地縮小了各套筒的兩個(gè)相互朝向的工作面之間的可能的接觸面，同時(shí)同樣有利地提高了流動(dòng)阻力。由此，明顯降低了套筒的兩個(gè)相互朝向的工作面發(fā)生滑動(dòng)或卡死的危險(xiǎn)，同時(shí)改善了間隙密封的效果。此外，在參與的構(gòu)件之間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)形成的磨屑(Abrieb)聚集在所述至少一個(gè)凹部中，所述磨屑此時(shí)不再會(huì)、特別是在軸承區(qū)域?qū)е聤A緊或卡死。此外通過所述至少一個(gè)凹部明顯改善了兩個(gè)套筒的相互朝向的工作面的磨合特性。在前面所述的實(shí)施形式連同其優(yōu)點(diǎn)將通過在下面說明的特征進(jìn)一步提升。

例如在本發(fā)明的改進(jìn)方案中設(shè)定，所述凹部構(gòu)造成至少一個(gè)徑向環(huán)繞的槽。這種徑向環(huán)繞的槽同樣減小了可能的接觸面并同時(shí)提高流動(dòng)阻力，其中這種槽在制造技術(shù)上可以非常簡(jiǎn)單地制造。例如鑄造的套筒可以通過切削的車削加工來設(shè)置這種槽。為了提高所述效果，在本發(fā)明的改進(jìn)方案中，所述凹部構(gòu)造成至少兩個(gè)相互平行的徑向環(huán)繞的槽。由此進(jìn)一步縮小了可能的接觸面，同時(shí)套筒的兩個(gè)相互朝向的工作面之間有足夠的支承作用。至少一個(gè)、優(yōu)選至少兩個(gè)相互平行地徑向延伸的槽有利地具有U形或V形或其組合形狀的橫截面。槽的深度在0.1至0.2mm之間(在套筒的工作面和槽底之間進(jìn)行考察時(shí))并具有同樣在0.1至0.2mm之間的寬度(在最寬的位置處)。如果存在多于三個(gè)相互平行地延伸的槽，則它們具有相同的或不同的彼此間的間距。除此了至少一個(gè)徑向環(huán)繞的槽(也稱為凹槽)，也可以考慮采用其他形式的凹部，它們不是一定構(gòu)造成徑向環(huán)繞的。這里例如可以設(shè)想點(diǎn)狀或格狀的凹部，所述凹部在工作面的表面的周邊上分布。

在本發(fā)明的改進(jìn)方案中，套筒由不同的材料組成。由于在運(yùn)行期間機(jī)床的主軸頭的構(gòu)件、特別是工作主軸和主軸箱的熱膨脹，會(huì)出現(xiàn)通過兩個(gè)套筒形成的間隙密封的間隙的改變。這里為了避免，間隙由于熱膨脹不允許地減小(這會(huì)導(dǎo)致間隙密封效果的降低，并且在最壞的情況下會(huì)導(dǎo)致套筒的滑動(dòng)或卡死)，根據(jù)主軸箱和工作主軸的參與的材料的已知的熱膨脹來不同地選擇套筒的材料。這里有利地已經(jīng)證明，其中一個(gè)套筒由不銹鋼材料制成，而另一個(gè)套筒由銅合金，特別是鑄銅合金制成，或者相反。這些材料原則上是已知的，可以良好地加工(特別是鑄造和切削加工)并且導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)希望的效果。特別有利的是由不銹鋼材料XCrNiS18-9和銅合金CuSn11Pb2(或相反)組成的材料配對(duì)。所述銅合金或鑄銅合金此外還具有這樣的重要的優(yōu)點(diǎn)，即，它們對(duì)于以下情況提供了緊急運(yùn)行特性，即當(dāng)套筒對(duì)還沒有自由滑動(dòng)時(shí)，套筒的兩個(gè)工作面以不允許的方式接觸。

在本發(fā)明的改進(jìn)方案中設(shè)定，至少其中一個(gè)套筒的工作面構(gòu)造成粗糙的。這意味著，一個(gè)套筒的工作面構(gòu)造成光滑的(例如通過珩磨過程)，而另一個(gè)套筒的工作面有目的地設(shè)置一定的粗糙度。當(dāng)粗糙度具有16μm至25μm Rz的值時(shí)，對(duì)于這樣的應(yīng)用場(chǎng)合是特別有利的。就是說，這種粗糙度在相互朝向的工作面接觸時(shí)有利于磨損(Abrieb)。

目前為止所描述的本發(fā)明的基本構(gòu)思包括其另外的有利的實(shí)施形式還具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，目前位置已經(jīng)制造完成的、具有套筒對(duì)的、用于機(jī)床的主軸頭可以用根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的套筒改裝。為此僅需要將目前為止所安裝的套筒對(duì)從主軸頭中拆除并用根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的新套筒對(duì)進(jìn)行替換。

除了用根據(jù)本發(fā)明涉及的套筒對(duì)更換目前為止存在的套筒對(duì)，作為實(shí)現(xiàn)所述目的的另一個(gè)方案設(shè)定，省去套筒對(duì)。這有利地實(shí)現(xiàn)了部件數(shù)量、裝配耗費(fèi)和成本的降低。但這卻要求在冷卻介質(zhì)供應(yīng)部的區(qū)域內(nèi)設(shè)置間隙密封，這種間隙密封根據(jù)本發(fā)明這樣來實(shí)現(xiàn)，即所述間隙密封在供應(yīng)裝置的區(qū)域內(nèi)由工作主軸和主軸箱形成。這意味著，目前位置存在的套筒的功能由主軸頭的參與的構(gòu)件、即工作主軸和主軸箱承擔(dān)。這有利地意味著，軸(工作主軸)和殼體(主軸箱)同時(shí)還承擔(dān)了目前為止的套筒對(duì)的功能。這里在本發(fā)明的改進(jìn)方案中設(shè)定，工作主軸在其軸向的分布中具有至少兩個(gè)不同的直徑，在所述分布中工作主軸能旋轉(zhuǎn)地支承在主軸箱中。這意味著，軸制成為具有直徑上的縮進(jìn)，而殼體僅具有帶有保持相同內(nèi)徑的貫穿的開口(特別是孔)。由此可以以較高的精度較為容易地制造軸，例如通過在車床的頂尖(Spitze)之間的切削加工非常精確地以不同的直徑制成。此外使用內(nèi)孔和外殼直徑的比例較小的滾珠軸承是優(yōu)選的。由此軸直徑上的縮進(jìn)較小，并且軸的慣性力矩也較小。由于這種高精度，間隙密封的間隙可以較小，例如約為0.02mm，在相同的空氣泄漏下間隙長(zhǎng)度可以縮短(約為10mm)。這些情況都有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即可以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)接頭(DDF)的縮短。

附圖說明

在唯一的一個(gè)附圖中用不同的視圖示出用于機(jī)床的、帶有套筒對(duì)的主軸頭的一個(gè)實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

在唯一的附圖中的各個(gè)視圖示出了機(jī)床的主軸頭1，并且是具體示出。但這里沒有示出所有重要的構(gòu)件，而是僅示出了對(duì)于說明本發(fā)明重要的構(gòu)件。關(guān)于這種主軸頭的完整的原理結(jié)構(gòu)可以參考前面引用的兩篇文獻(xiàn)。

用1表示用于機(jī)床的主軸頭，其中在兩個(gè)上面的視圖中，主軸頭1連同其主軸箱2作為外部視圖(上面的圖)和剖視圖(下面的圖)示出。主軸3從固定地設(shè)置在機(jī)床中的主軸箱2中引出，所述主軸能繞其縱向軸線旋轉(zhuǎn)。主軸頭1按本身已知的方式具有驅(qū)動(dòng)側(cè)A和刀具側(cè)W。在刀具側(cè)W設(shè)置這里沒有示出的、優(yōu)選可更換的刀具，用于加工工件。所述刀具以及主軸3按同樣已知的方式構(gòu)造成，用于朝刀具側(cè)W的方向輸送在驅(qū)動(dòng)側(cè)A處供應(yīng)給主軸頭1的冷卻介質(zhì)，從而冷卻介質(zhì)在刀具和工件之間的加工區(qū)域內(nèi)能冷卻參與的部件并能除去加工下來的工件殘余物。所述冷卻介質(zhì)有利地是由液態(tài)和氣態(tài)介質(zhì)組成的混合物，所述冷卻介質(zhì)按同樣本身已知的方式輸入，通常進(jìn)行混合并輸送到刀具側(cè)W。

在附圖左下方的圖形中，主軸頭1在主軸箱2的區(qū)域中用于放大的視圖(B，2:1)示出。在剖視圖中的標(biāo)注尺寸僅是示例性的并且尺寸單位是“毫米”。

在左下方放大的視圖中可以看出，從具有這里未示出的驅(qū)動(dòng)裝置的固定的主軸箱2中，主軸3從能旋轉(zhuǎn)地支承在主軸箱2中的工作主軸4中引出。受驅(qū)動(dòng)的工作主軸4通過軸承5、優(yōu)選是滾珠軸承能旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)地支承在主軸箱2中。為了供應(yīng)冷卻介質(zhì)設(shè)有供應(yīng)裝置Z，所述供應(yīng)裝置例如是主軸箱2中的相應(yīng)地適當(dāng)?shù)牟⑶蚁鄳?yīng)地構(gòu)成的開口、工作主軸4中的相應(yīng)地適當(dāng)?shù)牟⑶蚁鄳?yīng)地構(gòu)成的通道以及螺旋形地設(shè)置在主軸3上的推進(jìn)結(jié)構(gòu)(例如構(gòu)造成阿基米德螺旋結(jié)構(gòu))。為了實(shí)現(xiàn)主軸箱2和工作主軸3之間的間隙密封，在供應(yīng)裝置Z的區(qū)域內(nèi)設(shè)有套筒對(duì)，所述套筒對(duì)包括第一套筒6和第二套筒7。該套筒對(duì)在圖中在右下方的圖中示出。這里套筒6固定地設(shè)置在工作主軸4中，而套筒7固定地設(shè)置主軸箱2中。這種設(shè)置例如可以通過壓力配合、熱壓配合或類似方式實(shí)現(xiàn)。套筒6、7的兩個(gè)相互朝向的工作面形成一個(gè)小的間隙并且通常在主軸頭1運(yùn)行時(shí)在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間相互不應(yīng)發(fā)生接觸。為了避免由于制造誤差、特別是由于軸承5的磨損導(dǎo)致套筒6、7發(fā)生滑動(dòng)或卡死，按本發(fā)明所述套筒具有凹部8。凹部8優(yōu)選構(gòu)造成至少一個(gè)徑向環(huán)繞的槽(或凹槽)，這里特別有利的是，設(shè)置多個(gè)徑向環(huán)繞的并且相互平行定向的槽。在橫截面上觀察，這種槽具有U形或V形的橫截面，這里如圖中所示，也可以采用這兩種橫截面的組合。相應(yīng)的標(biāo)注尺寸、材料配對(duì)和粗糙度如上面給出的那樣確定，并且同樣用于該實(shí)施例中。

在圖中示出的該實(shí)施例中，存在套筒對(duì)6、7，除此以外，主軸頭1也可以設(shè)計(jì)成，不存在并且相應(yīng)地不安裝套筒6、7。為了在供應(yīng)裝置Z的區(qū)域內(nèi)按相應(yīng)的方式實(shí)現(xiàn)間隙密封，此時(shí)設(shè)定，套筒的任務(wù)和功能由主軸箱2和工作主軸4本身承擔(dān)。這里同樣適用的是，在該區(qū)域內(nèi)，圍繞供應(yīng)裝置Z的區(qū)域設(shè)置至少一個(gè)凹部，優(yōu)選是一個(gè)徑向環(huán)繞的凹部，更為優(yōu)選是多個(gè)并排設(shè)置的徑向環(huán)繞的凹部，以便形成間隙密封。這里也可以相應(yīng)地采用前面所述的材料配對(duì)、標(biāo)注尺寸和粗糙度。

附圖標(biāo)記列表

1 主軸頭

2 主軸箱

3 主軸

4 工作主軸

5 軸承

6 套筒

7 套筒

8 凹部

A 驅(qū)動(dòng)側(cè)

W 刀具側(cè)

Z 供應(yīng)裝置