[發明專利]數控車床大規格精密直驅主軸結構

有效

• 申請號: 201310314909.X
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103394711A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 蘇忠堂;高利強;李士船;李玉朝
• 申請（專利權）人: 寶雞忠誠機床股份有限公司
• 主分類號: B23B19/02
• 分類號: B23B19/02;F16C32/06;F16J15/16;H02K7/08
• 代理公司: 寶雞市新發明專利事務所 61106
• 代理人: 席樹文

技術領域

本發明涉及的是一種機械工程技術領域的可應用于全功能數控車床上的較大規格高速精密直驅式主軸結構。

背景技術

數控機床是機床工業的主流產品，高速精密數控機床是國內外裝備制造業的技術基礎和發展趨勢，是裝備制造業的戰略性產業。高速精密數控機床的工作性能，取決于其關鍵部件之一主軸的性能，高速精密主軸系統是數控機床關鍵技術之一。

目前，在國內外數控車床中，高速精密主軸單元中主要應用的是滾動軸承，但這些軸承與動靜壓軸承相比承載能力小，精度低，使用壽命短。雖有部分使用液體動靜壓軸承、氣體動靜壓軸承和磁懸浮軸承的外置式或內置式動靜壓電主軸結構，但此類結構在設計及制造或實際應用中存在許多問題。對于外置式結構，軸向尺寸大，容易造成負荷偏載，導致主軸受力情況差，不利于提高回轉速度和精度；對于內置式結構，冷卻或密封效果不好，容易造成電主軸的溫升過高或污染，亦不利于提高回轉速度。它們的共同特點只是將傳統的動靜壓主軸和內置電機簡單組合，但并不能滿足全功能數控車床車削零件的要求。對于數控車床，主軸單元要求比磨床苛刻得多，它要求速度范圍廣，可以正反轉，前端設有大直徑的主軸頭結構，因此需要合理設計動靜壓軸承的結構和軸系的布局，并且解決冷卻和密封問題。

為了提高主軸速度和工作精度，動靜壓軸承內裝式電主軸單元就成為數控車床主軸系統的最好選擇之一。

經對現有技術文獻的檢索發現，中國專利公開號CN101060262，該發明名稱為：電機內裝式動靜壓電主軸。該專利的部分自述內容為：“一種電機內裝式動靜壓電主軸，前軸承裝設于殼體前端內，后軸承座與殼體后端相連，后軸承裝設于后軸承座中，主軸的兩端分別支承于前軸承和后軸承中，電機定子和電機轉子裝設于主軸的中部，后軸承后端裝設止推軸承，止推軸承通過鎖緊螺母固定于主軸上，止推軸承后端設有后端蓋，后端蓋固定于后軸承座上，止推軸承前端與后軸承之間設有前端間隙，止推軸承后端與后端蓋之間設有后端間隙，前端間隙與后端間隙內充滿有流體介質。該電機內裝式動靜壓電主軸可實現機床高速精密加工，它具有裝配維修工藝性好、制造成本低、使用壽命長、結構合理、冷卻效果好等顯著優點。”該專利將止推軸承設置于后軸承后端，止推面與主軸分體制造，雖然便于維修，但這種結構不易保證止推面與主軸的垂直度，且熱變形時主軸只能向前伸長，進而影響主軸的工作精度。因此，這種專利的主軸結構對于車床等主軸軸向精度要求較高的數控機床是不能應用的。另一方面，該專利的動靜壓軸承密封結構為溝槽式自然回流密封，此結構在較大規格動靜壓軸承高速回轉時很難密封或回收油霧油氣。中國專利公開號CN201303269Y，該發明名稱為：電主軸油霧/油氣全密封回收裝置。該專利的部分自述內容為：“在現有電主軸的結構基礎上，在電主軸的端部設置端蓋，該端蓋與主軸的連接部位為密封氣環，在端蓋上設有壓縮氣體氣道和環形氣槽，壓縮氣體氣道經進氣氣道與外部氣源連通，其出氣端分別與環型氣道和密封氣環連通。本實用新型采用環型氣槽氣堵法將油霧／油氣密封在主軸內部，在保證電主軸的高速運轉性能的同時可回收油霧／油氣，消除了污染，避免浪費。”該專利氣密封結構為一個進氣孔進入環型溝槽的密封型式，此結構在圓周上氣壓壓力是不均勻的，密封效果較差。

在進一步的文獻檢索中，尚未發現與本發明主題“大規格精密直驅主軸結構”相同或者類似的報道。

發明內容

本發明的目的在于設計一種數控車床大規格精密直驅主軸結構，將液體動靜壓軸承技術與電主軸技術兩者有機結合，應用氣密封結構，將止推軸承結構設置于主軸前部，解決了動靜壓軸承電機內裝式主軸技術上的不足，實現了數控車床較大規格高速精密主軸結構，不僅可確保主軸很高的回轉精度、剛度和轉速，而且結構簡單，零件數量少，可大大降低主軸箱體軸承或軸承座安裝孔的機械加工難度，降低加工成本，提高整體結構的使用壽命和實踐應用的可操作性。