專利名稱：一種用于機床的卸荷式靜動壓軸系單元的制作方法
技術領域：
本發明涉及精密機械制造領域，特別涉及一種用于機床的卸荷式靜動壓軸系單
J Li ο
背景技術：
影響機械加工零件精度的因素有很多，但是這其中最重要的一個就是加工機械零件的機床(例如磨床、車床、加工中心等)本身的精度等級，隨著對機械加工零件精度的要求越來越高，對機床的高速回轉主軸的綜合回轉精度也就提出了越來越高的要求，如一些高速大功率高精度數控磨床、加工中心的回轉主軸轉速己達到20000r/min以上，對于主軸的綜合回轉精度要求小于O. 2 μ m,甚至更高。現有的軸系單元，為了帶動主軸旋轉，動力源是通過固定在主軸后端的傳動輪來帶動主軸旋轉的，在通過傳動輪帶動主軸旋轉的時候，因為傳動輪是安裝在主軸后端的，那么動力源作用在傳動輪上的徑向拉力，不可避免的傳遞給主軸，使得主軸產生一個徑向的跳動，使主軸回轉綜合精度受到影響，降低了主軸的回轉精度。

發明內容
本發明是針對現有技術的不足之處，提供一種用于機床的卸荷式靜動壓軸系單元，其能夠使得主軸的回轉精度大大提高。本發明的技術方案如下；一種用于機床的卸荷式靜動壓軸系單元，包括主軸箱體、 主軸，所述的主軸箱體上安裝有后壓套，所述主軸后端有一錐形段，所述錐形段上固定有一錐形套，所述錐形套具有一連接盤，所述連接盤與一傳動輪的后端面固定連接，所述后壓套有一向后延伸的延伸套，所述延伸套上安裝有與所述傳動輪相配合的軸承。作為優選，所述連接盤具有通孔，所述通孔內設有與所述傳動輪固定的銷子，所述通孔內設有套在所述銷子上的緩沖橡膠套。作為優選，所述錐形段端部通過螺釘固定有一壓蓋，所述壓蓋的側面與所述連接盤的側面相接觸。作為優選，所述的主軸箱體上安裝有前軸瓦、后軸瓦，所述前軸瓦設有前等分油腔，所述后軸瓦上設有后等分油腔，所述前等分油腔和/或所述后等分油腔的數量為大于等于三的奇數個。作為優選，所述前等分油腔和/或所述后等分油腔的數量為3、5、7個。作為優選，所述前等分油腔和/或所述后等分油腔的數量為5個。作為優選，所述主軸后端有一軸向受力圓環，所述后軸瓦的后側面設有與所述軸向受力圓環的前側面相配合的環槽，所述后壓套的前側面設有與所述軸向受力圓環的后側面相配合的環槽。作為優選，所述前軸瓦和/或后軸瓦與所述的主軸箱體一體成型或分體組裝。作為優選，所述的軸承為機床主軸軸承。
作為優選，所述的機床為車床或磨床。本發明的有益效果在于
1)能夠將動力源通過傳動輪作用在主軸上的徑向拉力卸荷掉，減少或避免這個徑向力對于主軸的影響，提高主軸的回轉精度；
2)采用的是大于等于三的奇數個等分腔數量，進一步的使得主軸的回轉精度提高，達到O. 15 μ m甚至更高。


下面結合附圖對本發明做進一步的說明圖I為本發明的結構示意圖2為錐形套與傳動輪、延伸套與軸承的連接示意圖3為圖I的A-A剖視圖4為圖I的B-B剖視圖。圖中
I主軸箱體；
2-主軸，201-軸向受力圓環，202-前軸肩，203-后軸肩，204-錐形段；
3-前軸瓦，301-前等分油腔；
4-后軸瓦，401-后等分油腔，402-環槽；
5-后壓套，501-環槽，502-延伸套；
6-傳動輪；
7-砂輪；
8-錐形套，801-連接盤，801a-通孔；
9-軸承；
10-銷子；
11-緩沖橡膠套；
12-螺釘；
13-壓蓋。
具體實施例方式實施例，見附圖1、2、3、4 ;一種用于機床的卸荷式靜動壓軸系單元，本發明的軸系單元，可以用于機床或磨床等，本實施方式以磨床為例，但不僅限于此，其包括主軸箱體I、 主軸2，主軸箱體是安裝在機床上的，同時，主軸2安裝在主軸箱體內，兩端伸出，主軸后端固定有傳動輪6，用來與外部的動力源連接，帶動主軸旋轉，因為在本實施方式中是以磨床為例，所以，在主軸的前端安裝有砂輪7，如果是車床則可以安裝刀具，因為是本領域內的公知技術，在此不詳述，在主軸箱體I上安裝有前軸瓦3、后軸瓦4及后壓套5，前、后軸瓦4可以與主軸箱體一體或分體組裝，本實施方式中，前、后軸瓦與主軸箱體是分開組裝的，為了防止后軸瓦移動，在其前端設有卡環。為了將由動力源帶來的徑向力卸荷掉，而不是作用在主軸上，傳動輪6與主軸2不是直接固定連接的，在主軸2后端有一錐形段204，錐形段204上固定有一錐形套8，錐形套8具有一連接盤801，在本實施方式中，連接盤與錐形套一體成型的，這樣便于加工，當然， 也可以是采用分體螺接或焊接的方式，連接盤的直徑大于錐形套的直徑，所以，連接盤801 與傳動輪6的后端面固定連接，傳動輪的后端面有一個凹槽，連接盤就位于這個凹槽內，同時，后壓套5有一向后延伸的延伸套502，在延伸套502上安裝有與所述傳動輪6相配合的軸承9，一般的，軸承9為機床主軸軸承，能夠保證精密機床的工作精度和使用性能，本實施方式采用的是雙向推力角接觸球軸承，當然也可以采用TAC系列主軸軸承。而為了使得連接盤與傳動輪連接起來，在連接盤801上設有通孔801a，在通孔801a內設有與傳動輪6固定的銷子10，同時，通孔801a內設有套在銷子10上的緩沖橡膠套11，通過緩沖橡膠套對銷子進行緩沖，也就使得連接盤與傳動輪的連接具有一定的彈性，減小沖擊，銷子10可以采用強度足夠的橡膠制成，緩沖效果更好。通過以上的結構，能夠減小動力源通過傳動輪帶給主軸的沖擊，減小主軸由此產生的徑向跳動，使得主軸的回轉精度提高，當動力源帶動傳動輪轉動的時候，首先絕大部分徑向力都作用在軸承9 (機床主軸軸承)上了，而軸承又安裝在延伸套上，通過延伸套進而作用在后壓套上，最后作用在主軸箱體上，大大減小了作用在主軸上的徑向力，減小了主軸高速旋轉時，以為動力源帶來的徑向力而帶來的跳動，同時， 將連接盤與傳動輪的連接起來的銷子有緩沖橡膠套11對其進行緩沖以減小沖擊及由此帶來的跳動，進一步的提高主軸的回轉精度，使得主軸的回轉精度能夠達到O. 15 μ m。錐形段204端部通過螺釘12固定有一壓蓋13，所述壓蓋13的側面與所述連接盤 801的側面相接觸，壓蓋能夠防止緩沖橡膠套從通孔內脫離出來。 為了減小主軸在高速旋轉的時候的軸向跳動，在主軸2后端有一軸向受力圓環 201，軸向受力圓環201是直接成型在主軸上的，與主軸一體的，而后軸瓦4的后側面設有與軸向受力圓環201的前側面相配合的環槽402，后壓套5的前側面設有與所述軸向受力圓環 201的后側面相配合的環槽501，通過讓兩個環槽充滿油來減小主軸軸向的跳動。而為了減小加工主軸的成本，及加快主軸的加工時間，提高工作效率，主軸2具有與所述前軸瓦3、后軸瓦4相配合的前軸肩202、中間軸肩203。這樣，在加工主軸的時候，只需要將前軸肩202、中間軸肩203高精度加工即可，其余部分對精度要求低，加工速度快。前軸瓦3設有前等分油腔301，后軸瓦4上設有后等分油腔401，前等分油腔301 和/或所述后等分油腔401的數量為大于等于三的奇數個，數量的選擇根據主軸的直徑大小及實際情況來進行確定，一般的，經過我們實際的檢測、實驗，在本技術領域內，前等分油腔301和后等分油腔401的數量為3、5或7個，其中，以數量為5個最佳，本實施方式中，前等分油腔301和后等分油腔401的數量均為5個，當然，也可以是，前等分油腔301或后等分油腔401的數量是3、5、7等奇數個，只是這樣，效果不是最佳。現在機床軸系最常見的、應用范圍最廣的等分油腔，分別是四等分和六等分油腔。 現實中，主軸不管采用何種精度的機床加工出來的，其橫截面實際上都是一個橢圓，同樣的，前軸瓦或后軸瓦的內孔橫截面也是橢圓，現在的軸系單元工作的時候，是注入高壓油的，高壓油在主軸與前軸瓦、后軸瓦之間形成油膜，使得主軸處于液態支承狀態，如果等分油腔為四個，主軸橫截面是橢圓，其橫截面兩個長軸對應兩個等分油腔、短軸對應兩個等分油腔，因為等分油腔是開始在前軸瓦、后軸瓦內孔上的凹槽，所以，兩個長軸兩個與和對應等分油腔之間的間隙，是大于正常情況下主軸和前軸瓦、后軸瓦內孔之間的間隙的，同樣的，兩個短軸與和其對應的兩個等分油腔之間的間隙，也是是大于正常情況下主軸和前軸瓦、后軸瓦內孔之間的間隙的。這樣，當主軸旋轉到兩個長軸、兩個短軸與四個等分油腔位置對應的時候，會因為間隙的變大而引起主軸的一個微小的跳動，雖然間隙的變化很小很小，跳動也很小很小，但是，要知道，主軸旋轉的速度是20000r/min，甚至更高，以主軸轉速為24000r/min為例，也就是說，在一秒鐘內，主軸旋轉了 300轉，而每一轉內，主軸都會因為間隙的變化而產生四次意外的徑向微小跳動(每一轉內，主軸的長軸、端軸有四次與四個等分油腔對應的位置， 就是四次間隙變化，四次徑向跳動)，一秒鐘300轉，就是1200次微小的徑向跳動，而這樣的跳動對應一般精度的加工來講，是正常的范圍內，而對應對主軸回轉精度要求小于O. 15 μ m 甚至O. I μ m的機床來說，就太大了，這些跳動累計的誤差使得主軸回轉精度達不到要求；
而對于六等分油腔，主軸橫截面是橢圓，其橫截面兩個長軸對應兩個等分油腔、短軸則沒有對應的等分油腔，所以，兩個長軸兩個與和對應等分油腔之間的間隙，是大于正常情況下主軸和前軸瓦、后軸瓦內孔之間的間隙的。這樣，當主軸旋轉到兩個長軸與兩個等分油腔位置對應的時候，會因為間隙的變大而引起主軸的一個微小的跳動，雖然間隙的變化很小很小，跳動也很小很小，但主軸旋轉的速度是20000r/min，甚至更高，以主軸轉速為24000r/min為例，在一秒鐘內，主軸旋轉了 300轉，而每一轉內，主軸都會因為間隙的變化而產生六次意外的徑向微小跳動(每一轉內， 主軸的長軸有六次與兩個等分油腔對應的位置，就是六次間隙變化，六次跳動)，一秒鐘300 轉，就是1800次微小的徑向跳動，而這樣的徑向跳動對應一般精度的加工來講，是正常的范圍內，而對應對主軸回轉精度要求小于O. 15μπι甚至O. Ιμπι的機床來說，就太大了，這些跳動累計的誤差就使得主軸回轉精度達不到要求。而本發明的軸系單元，見附圖4 ;前等分油腔301、后等分油腔401數量都是5個， 是奇數個。下面以前等分油腔301為例，詳述下本發明是如何提高主軸回轉精度的。因為前等分油腔301是均布在前軸瓦上，那么可以知道，主軸的長軸或端軸對應的前等分油腔 301只能是一個，而不是向四、六個等分油腔那樣，對應的都是兩個，所以在理論上，其間隙的變化只有前者的1/2，理論上由此而產生的主軸徑向跳動也只有前者的1/2，以主軸轉速為24000r/min為例，在一秒鐘內，主軸旋轉了 300轉，而每一轉內，主軸都會因為間隙的變化而產生五次意外的徑向微小跳動(每一轉內，主軸的長軸或端軸有五次與等分油腔對應的位置，就是五次間隙變化，五次徑向跳動)，一秒鐘300轉，就是1500次微小的徑向跳動， 雖然與四等分油腔的1200次相比，數量是增加了，但是本實施方式每次微小的徑向跳動量僅是四等分油腔的1/2，所以，相比四、六等分油腔的軸系單元，本實施方式的軸系單元，其主軸的回轉精度大大提高，再結合前述的對于主軸采用的卸荷方式，能夠使得主軸的回轉精度達到O. Iym以上。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換以及改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種用于機床的卸荷式靜動壓軸系單元，包括主軸箱體(I)、主軸(2)，所述的主軸箱體(I)上安裝有后壓套(5)，其特征在于所述主軸(2)后端有一錐形段(204)，所述錐形段(204)上固定有一錐形套(8)，所述錐形套(8)具有一連接盤(801)，所述連接盤(801)與一傳動輪(6)的后端面固定連接,所述后壓套(5)有一向后延伸的延伸套(502),所述延伸套(502)上安裝有與所述傳動輪(6)相配合的軸承(9)。
2.根據權利要求I所述的一種用于機床的卸荷式靜動壓軸系單元，其特征在于所述連接盤(801)具有通孔(801a)，所述通孔(801a)內設有與所述傳動輪(6)固定的銷子(10)， 所述通孔(801a)內設有套在所述銷子(10)上的緩沖橡膠套(11)。
3.根據權利要求2所述的一種用于機床的卸荷式靜動壓軸系單元，其特征在于所述錐形段(204)端部通過螺釘(12)固定有一壓蓋(13)，所述壓蓋(13)的側面與所述連接盤 (801)的側面相接觸。
4.根據權利要求I或2或3所述的一種用于機床的卸荷式靜動壓軸系單元，其特征在于所述的主軸箱體(I)上安裝有前軸瓦(3)、后軸瓦(4)，所述前軸瓦(3)設有前等分油腔(301)，所述后軸瓦(4)上設有后等分油腔(401)，所述前等分油腔(301)和/或所述后等分油腔(401)的數量為大于等于三的奇數個。
5.根據權利要求4所述的一種用于機床的卸荷式靜動壓軸系單元，其特征在于所述前等分油腔(301)和/或所述后等分油腔(401)的數量為3、5、7個。
6.根據權利要求4所述的一種用于機床的卸荷式靜動壓軸系單元，其特征在于所述前等分油腔(301)和/或所述后等分油腔(401)的數量為5個。
7.根據權利要求4所述的一種用于機床的卸荷式靜動壓軸系單元，其特征在于所述主軸(2)后端有一軸向受力圓環(201)，所述后軸瓦(4)的后側面設有與所述軸向受力圓環(201)的前側面相配合的環槽(402)，所述后壓套(5)的前側面設有與所述軸向受力圓環 (201)的后側面相配合的環槽(501)。
8.根據權利要求4所述的一種用于機床的卸荷式靜動壓軸系單元，其特征在于所述前軸瓦和/或后軸瓦(4)與所述的主軸箱體(I) 一體成型或分體組裝。
9.根據權利要求I所述的一種用于機床的卸荷式靜動壓軸系單元，其特征在于所述的軸承(9 )為機床主軸軸承。
10.根據權利要求I所述的一種用于機床的卸荷式靜動壓軸系單元，其特征在于所述的機床為車床或磨床。
全文摘要
本發明公開了一種用于機床的卸荷式靜動壓軸系單元，包括主軸箱體、主軸，所述的主軸箱體上安裝有前軸瓦、后軸瓦及后壓套，所述主軸后端有一錐形段，所述錐形段上固定有一錐形套，所述錐形套具有一連接盤，所述連接盤與一傳動輪的后端面固定連接，所述后壓套有一向后延伸的延伸套，所述延伸套上安裝有與所述傳動輪相配合的軸承。本發明的軸系單元能夠大大提高主軸的回轉精度。
文檔編號B23Q11/00GK102581317SQ201210008649
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者孫振國, 翁士揚, 陳仁波 申請人:浙江辛子精工機械股份有限公司