带嵌入式制动机构的数控机床主轴箱系统技术方案

本发明专利技术公开了一种带嵌入式制动机构的数控机床主轴箱系统，包括箱体和主轴；还包括主轴制动器，轴承密封系统，轴承预紧消隙装置，以及轴承润滑系统。本主轴箱系统，对主动制动时主要靠嵌入径向凹槽的制动凸起提供的制动阻力，制动过程中嵌入环的摩擦磨损速度慢，使用寿命长。且本主轴箱系统的轴承密封系统既能对轴承起到防尘防污保护作用，还能对轴承内圈及主轴起到降温冷却作用，可提高主轴和轴承内圈刚度，保持主轴回转精度。且轴承预紧消隙装置能自动消除轴承磨损产生的间隙，使得第一深沟球轴承和第二深沟球轴承的刚性大大增强，能很大的提高主轴系统的刚性，提高主轴回转精度和机床加工精度。

CNC machine tool spindle box system with embedded brake mechanism

The invention discloses a CNC machine tool spindle box system with embedded brake mechanism, comprising a case and a main shaft, and a spindle brake, a bearing seal system, a bearing pretightening and backlash device, and a bearing lubrication system. The spindle box system provides a braking resistance for the active brake when it is mainly embedded in the radial groove, and the friction and wear speed of the embedded ring is slow and the service life is long. Besides, the bearing seal system of the spindle box system can not only play a role of dust prevention and pollution protection for bearings, but also play a role of cooling and cooling for bearing inner rings and spindles, which can improve the rigidity of spindle and bearing inner ring and keep spindle rotation accuracy. Besides, the bearing pre tightening clearance device can automatically eliminate the clearance caused by the bearing wear, making the rigidity of the first deep groove ball bearing and the second deep groove ball bearing greatly enhanced, which can greatly improve the rigidity of the spindle system, improve the spindle rotation accuracy and the machining accuracy of the machine tool.

【技术实现步骤摘要】
带嵌入式制动机构的数控机床主轴箱系统
本专利技术涉及机床
，特别涉及一种数控机床的主轴箱。
技术介绍
主轴箱是机床的重要的部件，其包括箱体、主轴部件等。主轴部件通常由主轴、轴承和传动件(齿轮或带轮)等组成。主轴在机床中主要用来支撑传动零件如齿轮、带轮，传递运动及扭矩、带动工件或刀具旋转等，用作高精度加工的数控机床，对主轴部件的质量要求很高。机床在加工过程中主轴径向受力大，而轴向受力相对较小，所以支承主轴的径向轴承受力能力非常关键。现有技术中常采用深沟球轴承支承主轴，因轴承原因导致加工精度降低的因素主要有：1、轴承的内圈和外圈与钢球之间存在间隙，使得当主轴受径向力时，主轴中心会产生偏移，降低加工精度。2、轴承磨损，导致轴承间隙增大，降低加工精度。3、轴承高速运动，温度升高，导致轴承刚性降低，影响加工精度。而主轴的刚性也是影响机床加工精度的重要因素。在加工中，切削金属会产生大量热量，切削热部分被冷却液带走，而部分会传递给主轴，导致主轴温度升高，主轴升温会降低主轴刚性，也会影响加工精度。同时现有技术中，机床主轴通常采用摩擦力制动，由于机床启停频繁，制动器的摩擦片磨损较快，摩擦片使用寿命较短，更换频率较高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种带嵌入式制动机构的数控机床主轴箱系统，以解决轴承间隙、轴承磨损、轴承及主轴升温等导致机床加工精度降低的技术问题；以及解决主轴制动器的摩擦片磨损速度快、使用寿命短的技术问题。本专利技术带嵌入式制动机构的数控机床主轴箱系统，包括箱体和主轴；所述箱体的内侧面上形成有轴承座，所述主轴的前端通过两个深沟球轴承安装于箱体内侧的轴承座上，所述两个深沟球轴承中的第一深沟球轴承靠近箱体中部，第二深沟球轴承靠近箱体外侧；所述主轴的后端通过角接触轴承安装在箱体上；所述主轴箱系统还包括主轴制动器，所述主轴制动器包括通过螺钉固定在主轴上的制动环，所述制动环靠近角接触轴承；所述制动器还包括固定在箱体内壁上的驱动缸和固定在驱动缸活塞杆上的压环，所述驱动缸沿主轴圆周方向布置至少两个，所述压环由弹性材料制成的嵌入环和与嵌入环固定连接的刚性环组成，且压环与制动环同轴；所述制动环位于角接触轴承和压环之间，且制动环上与嵌入环正对的侧面上设置有径向凹槽；所述主轴箱系统还包括轴承密封系统，所述轴承密封系统包括通过螺栓连接在轴承座端面上的轴承盖，所述轴承盖上设置有压在第一深沟球轴承上的环形凸台，轴承盖的中部具有与主轴配合的轴套部，所述轴套内设置有用于密封轴套与主轴间间隙的第一密封圈，轴套的端面上设置有防止第一密封圈脱落的第一端盖；所述箱体上与主轴前端配合的轴孔壁上设置有第二密封圈，所述第二密封圈用于密封主轴前端与箱体上轴孔之间的间隙，箱体端面上设置有固定第二密封圈的第二端盖；所述箱体上与第二深沟球轴承的内圈相对的部位上设置有第三密封圈，所述第三密封圈用于密封箱体与第三轴承端面间的间隙；所述第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈为V形密封圈；所述轴承密封系统还包括气压密封系统，所述气压密封系统包括空气压缩机、与空气压缩机连接的空气净化器、与空气净化器连接的空气干燥器、与空气干燥器连接的气体稳压罐、与气体稳压罐连接的第一调压阀、与第一调压阀连接的进气接头，所述进气接头包括环形管、设置在环形管上与第一调压阀连通的进气嘴、以及均匀布置在环形管上的若干个出气嘴，所述出气嘴安装在轴承盖上，且出气嘴与第一深沟球轴承的内圈端面正对；所述主轴上设置有第一环形导气槽和第二环形导气槽，第一环形导气槽靠近第一轴承端面与轴承盖之间的间隙，第二环形导气槽靠近第二轴承端面与箱体之间的间隙；所述主轴的表面上还设置有连通第一环形导气槽和第二环形导气槽的轴向导气槽，所述轴向导气槽沿主轴圆周方向均匀布置若干条；所述带嵌入式制动机构的数控机床主轴箱系统还包括轴承预紧消隙装置，所述轴承预紧消隙装置包括设置在第一深沟球轴承和第二深沟球轴承之间的隔环，所述隔环的两侧面分别贴在第一深沟球轴承和第二深沟球轴承的外圈端面上；所述轴承预紧消隙装置还包括分别设置在第一深沟球轴承和第二深沟球轴承内圈端面上的左永磁环体和右永磁环体，所述左永磁环体和右永磁环体的相对面为同名磁极，且左永磁环体和右永磁环体的相对部还嵌在同一弹性密封环套中；所述第一深沟球和第二深沟球轴承内圈在左永磁环体和右永磁环体的排斥力作用下压靠在钢球上，使深沟球轴承的外圈、钢球和内圈三者间直接接触；所述带嵌入式制动机构的数控机床主轴箱系统还包括轴承润滑系统，所述轴承润滑系统包括油箱、滤油器、油泵、冷却器、第二调压阀、进油嘴、以及出油嘴，所述滤油器的进油口与油箱连接，滤油器的出油口与油泵的进油端连接，油泵的出油端与冷却器的进油口连接，冷却器的出油口与第二调压阀连接，所述进油嘴安装在轴承座的顶部上，进油嘴用于将润滑油送入轴承内，所述出油嘴安装在轴承座的底部上，出油嘴用于将润滑油接回油箱；所述隔环的上半部和下半部分别设置有相互分离的上弧形油槽和下弧形油槽，隔环上还设置有沿径向贯穿隔环的油孔，所述油孔的上端和下端分别位于上弧形油槽和下弧形油槽中，所述轴承座上设置有与上弧形油槽连通的进油通道和与下弧形油槽连通的出油通道，所述进油嘴安装在进油通道上，所述出油嘴安装在出油通道上。进一步，所述弹性密封环套由丁腈橡胶制成。本专利技术的有益效果：1、本专利技术带嵌入式制动机构的数控机床主轴箱系统，对主动制动时，主轴制动器通过驱动缸对压环施加拉力，压环在拉力作用下压靠在制动环侧面上，压环上的嵌入环在刚性环的压力下产生变形，使得嵌入环产生与制动环侧面上径向凹槽配合的制动凸起，制动凸起对主轴提供制动阻力，实现主轴制动，制动耗时短，且由于制动主要靠嵌入径向凹槽的制动凸起提供的阻挡力，而不是靠摩擦力，因此嵌入环在制动过程中摩擦磨损慢，使用寿命长。2、本专利技术带嵌入式制动机构的数控机床主轴箱系统，其设置的轴承密封系统能将压缩空气引入到轴套与主轴间间隙处、以及主轴前端与箱体上轴孔之间的间隙处，在机床工作时，压缩空气的压力将第一密封圈和第二密封圈的密封唇推离主轴，同时将第三密封圈的密封唇推力第二深沟球轴承的端面，使得主轴的摩擦阻力得到减小，并能延长密封圈的使用寿命。且压缩空气还能阻止外界污染物如粉尘、冷却水等进入轴承内；当机床停机后，密封圈的密封唇回弹压在主轴上，从而在静态下也能防止粉尘、水汽等进入轴承内；因此该轴承密封系统能对轴承内摩擦副起良好的保护作用，可延长轴承寿命。并且压缩空气在从主轴上轴向导气槽同向主轴前端与箱体上轴孔之间的间隙处的过程中，能将切削加工传递到主轴的热量带走，从而能对主轴进行降温，保持主轴刚性，保持机床加工精度。并且现有技术中对轴承的冷却通常都是向轴承内导入润滑油，这种冷却方式不能阻止主轴上的热量向轴承内圈传递，使得轴承内圈温度受主轴影响大，当轴承内圈温度升高时，轴承内圈刚度会降低，这回导致主轴系统刚度降低，进而降低加工精度。而本轴承密封系统中产生的压缩空气，能将切削加工传递到主轴的热量带走，从而能减少主轴箱轴承内圈传递热量，同时轴承旋转产生的热量也能部分被压缩空气带走，因此轴承密封系统不仅能对轴承起到防尘防污保护作用，还能对轴承内圈及主轴起到降温冷却作用，可提高主轴和轴承内圈刚度，保持主轴回转精度。3、本专利技术带嵌入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带嵌入式制动机构的数控机床主轴箱系统，包括箱体和主轴；所述箱体的内侧面上形成有轴承座，所述主轴的前端通过两个深沟球轴承安装于箱体内侧的轴承座上，所述两个深沟球轴承中的第一深沟球轴承靠近箱体中部，第二深沟球轴承靠近箱体外侧；所述主轴的后端通过角接触轴承安装在箱体上；其特征在于：所述主轴箱系统还包括主轴制动器，所述主轴制动器包括通过螺钉固定在主轴上的制动环，所述制动环靠近角接触轴承；所述制动器还包括固定在箱体内壁上的驱动缸和固定在驱动缸活塞杆上的压环，所述驱动缸沿主轴圆周方向布置至少两个，所述压环由弹性材料制成的嵌入环和与嵌入环固定连接的刚性环组成，且压环与制动环同轴；所述制动环位于角接触轴承和压环之间，且制动环上与嵌入环正对的侧面上设置有径向凹槽；所述主轴箱系统还包括轴承密封系统，所述轴承密封系统包括通过螺栓连接在轴承座端面上的轴承盖，所述轴承盖上设置有压在第一深沟球轴承上的环形凸台，轴承盖的中部具有与主轴配合的轴套部，所述轴套内设置有用于密封轴套与主轴间间隙的第一密封圈，轴套的端面上设置有防止第一密封圈脱落的第一端盖；所述箱体上与主轴前端配合的轴孔壁上设置有第二密封圈，所述第二密封圈用于密封主轴前端与箱体上轴孔之间的间隙，箱体端面上设置有固定第二密封圈的第二端盖；所述箱体上与第二深沟球轴承的内圈相对的部位上设置有第三密封圈，所述第三密封圈用于密封箱体与第三轴承端面间的间隙；所述第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈为V形密封圈；所述轴承密封系统还包括气压密封系统，所述气压密封系统包括空气压缩机、与空气压缩机连接的空气净化器、与空气净化器连接的空气干燥器、与空气干燥器连接的气体稳压罐、与气体稳压罐连接的第一调压阀、与第一调压阀连接的进气接头，所述进气接头包括环形管、设置在环形管上与第一调压阀连通的进气嘴、以及均匀布置在环形管上的若干个出气嘴，所述出气嘴安装在轴承盖上，且出气嘴与第一深沟球轴承的内圈端面正对；所述主轴上设置有第一环形导气槽和第二环形导气槽，第一环形导气槽靠近第一轴承端面与轴承盖之间的间隙，第二环形导气槽靠近第二轴承端面与箱体之间的间隙；所述主轴的表面上还设置有连通第一环形导气槽和第二环形导气槽的轴向导气槽，所述轴向导气槽沿主轴圆周方向均匀布置若干条；所述带嵌入式制动机构的数控机床主轴箱系统还包括轴承预紧消隙装置，所述轴承预紧消隙装置包括设置在第一深沟球轴承和第二深沟球轴承之间的隔环，所述隔环的两侧面分别贴在第一深沟球轴承和第二深沟球轴承的外圈端面上；所述轴承预紧消隙装置还包括分别设置在第一深沟球轴承和第二深沟球轴承内圈端面上的左永磁环体和右永磁环体，所述左永磁环体和右永磁环体的相对面为同名磁极，且左永磁环体和右永磁环体的相对部还嵌在同一弹性密封环套中；所述第一深沟球和第二深沟球轴承内圈在左永磁环体和右永磁环体的排斥力作用下压靠在钢球上，使深沟球轴承的外圈、钢球和内圈三者间直接接触；所述带嵌入式制动机构的数控机床主轴箱系统还包括轴承润滑系统，所述轴承润滑系统包括油箱、滤油器、油泵、冷却器、第二调压阀、进油嘴、以及出油嘴，所述滤油器的进油口与油箱连接，滤油器的出油口与油泵的进油端连接，油泵的出油端与冷却器的进油口连接，冷却器的出油口与第二调压阀连接，所述进油嘴安装在轴承座的顶部上，进油嘴用于将润滑油送入轴承内，所述出油嘴安装在轴承座的底部上，出油嘴用于将润滑油接回油箱；所述隔环的上半部和下半部分别设置有相互分离的上弧形油槽和下弧形油槽，隔环上还设置有沿径向贯穿隔环的油孔，所述油孔的上端和下端分别位于上弧形油槽和下弧形油槽中，所述轴承座上设置有与上弧形油槽连通的进油通道和与下弧形油槽连通的出油通道，所述进油嘴安装在进油通道上，所述出油嘴安装在出油通道上。...

【技术特征摘要】
1.一种带嵌入式制动机构的数控机床主轴箱系统，包括箱体和主轴；所述箱体的内侧面上形成有轴承座，所述主轴的前端通过两个深沟球轴承安装于箱体内侧的轴承座上，所述两个深沟球轴承中的第一深沟球轴承靠近箱体中部，第二深沟球轴承靠近箱体外侧；所述主轴的后端通过角接触轴承安装在箱体上；其特征在于：所述主轴箱系统还包括主轴制动器，所述主轴制动器包括通过螺钉固定在主轴上的制动环，所述制动环靠近角接触轴承；所述制动器还包括固定在箱体内壁上的驱动缸和固定在驱动缸活塞杆上的压环，所述驱动缸沿主轴圆周方向布置至少两个，所述压环由弹性材料制成的嵌入环和与嵌入环固定连接的刚性环组成，且压环与制动环同轴；所述制动环位于角接触轴承和压环之间，且制动环上与嵌入环正对的侧面上设置有径向凹槽；所述主轴箱系统还包括轴承密封系统，所述轴承密封系统包括通过螺栓连接在轴承座端面上的轴承盖，所述轴承盖上设置有压在第一深沟球轴承上的环形凸台，轴承盖的中部具有与主轴配合的轴套部，所述轴套内设置有用于密封轴套与主轴间间隙的第一密封圈，轴套的端面上设置有防止第一密封圈脱落的第一端盖；所述箱体上与主轴前端配合的轴孔壁上设置有第二密封圈，所述第二密封圈用于密封主轴前端与箱体上轴孔之间的间隙，箱体端面上设置有固定第二密封圈的第二端盖；所述箱体上与第二深沟球轴承的内圈相对的部位上设置有第三密封圈，所述第三密封圈用于密封箱体与第三轴承端面间的间隙；所述第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈为V形密封圈；所述轴承密封系统还包括气压密封系统，所述气压密封系统包括空气压缩机、与空气压缩机连接的空气净化器、与空气净化器连接的空气干燥器、与空气干燥器连接的气体稳压罐、与气体稳压罐连接的第一调压阀、与第一调压阀连接的进气接头，所述进气接头包括环形管、设置在环形管上与第一调压阀连通的进气嘴、以及均匀布置在环形管上的若干个出气嘴，所述出气嘴安装在轴承盖上，且出气嘴与第一深...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长顺，
申请(专利权)人：重庆市普创长顺机械有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50