一种热稳定性优良的立式机床高速主轴系统技术方案

本发明专利技术公开了一种热稳定性优良的立式机床高速主轴系统，轴套固定在箱体上，立式主轴与轴承固定，拉杆套在立式主轴内；传动齿轮轮轴竖直且相邻轮齿间形成齿槽，凸台设于齿轮体上端中部且内设中心孔，储油槽设于凸台外侧且近轮齿的侧壁上设若干连通齿槽的导油通道；主轴缓冲连接结构的反扣盘固定在立式主轴，浮动连接环套在箱体端面与反扣盘内侧面间的立式主轴上、外侧面与反扣盘的内侧面间设轴向间隙，浮动导杆穿过浮动连接环的通孔Ⅰ与箱体固定，压缩弹簧套在浮动连接环外侧面及浮动导杆钉头间浮动导杆上，浮动端盖下端与浮动连接环固定且还与打刀缸的缸体固定连接，具有结构简单、热稳定性优良、振动小、轴承寿命长、可靠性高的特点。高的特点。高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种热稳定性优良的立式机床高速主轴系统


[0001]本专利技术涉及机床主轴
，具体涉及一种结构简单、振动小、轴承寿命长、可靠性高的热稳定性优良的立式机床高速主轴系统。

技术介绍

[0002]现代制造业正朝着高速、高精的方向发展，而制造技术对机床的加工精度与可靠性的要求也在不断提高。研究表明，在进行精密加工时，机床产生的误差中占比最大的就是热变形误差，而且热误差所占比例随着机床精度的提高而增大。因此，对热误差进行精确控制是提高机床精度的重要课题。
[0003]目前，对于改善机床热误差主要措施有以下3种：（1）温度控制法，即控制机床的温度。（2）热误差预防法，即在设计制造阶段采用一定的措施与手段来考虑热误差的影响，尽可能减小热误差。但是，目前不仅在设计制造阶段需要提供硬件与相关技术的支持，不免增加成本而降低经济收益；而且由于有关技术的限制及发展不足，并不能完全解决热误差的影响，因此热误差预防法并没有得到广泛的应用。（3）误差补偿法，就是在误差相关理论研究的基础上，用人为制造的新的误差来消除之前存在的误差。热误差补偿法虽然不需要提供硬件及成本较低，但需要操作者具有较为丰富的经验才能产生良好的补偿效果，不仅产量低、互换性弱，而且人为因素导致的质量问题难以控制。所以，采用热误差预防法，在设计制造阶段以简单、低成本、有效的措施与手段，对热误差进行控制，是目前努力的研究方向。
[0004]研究认为，影响机床精度的主要热误差是主轴系统，既机床主轴的热稳定性问题。机床主轴热稳定性包括两方面，一方面是温度稳定，温升很小，这就要求摩擦发热量要小；另一方面是精度稳定，即在工作过程中即使有了温升，但热变形对精度的影响很小，这就要求温度场分布匀称，主轴部件在热变形上对称。机床主轴的热源主要是传动系统以及轴承的摩擦发热，特别是轴承装配过盈以及温升过大都会大大减小工作游隙，而轴承工作游隙过小将导致发热量急剧增加，主要表现为轴承温度急剧升高，甚至出现抱轴。现有技术中，对于减少摩擦发热，一般采用油雾润滑、油气润滑等加强的润滑方式解决；而对于温度场匀称化，一般采取在内装式伺服电机定子外壳和轴承外圈上增加水套以带走工作时产生的热量，另外就是在电主轴外壳和电主轴轴芯处分别设置冷却导热管，达到带走主轴部件热量的作用。虽然上述技术措施都起得来较好的抑热、均热效果，但都是被动式措施，并没有从根源上解决发热及温度不均匀问题，而且结构复杂导致可靠性不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种结构简单、振动小、轴承寿命长、可靠性高的热稳定性优良的立式机床高速主轴系统。
[0006]本专利技术的立式机床高速主轴系统是这样实现的：包括箱体、轴套、立式主轴、轴承、拉杆、传动齿轮，所述轴套固定设置于箱体上且轴承固定设置于内部，所述立式主轴与轴承的内孔固定连接，所述拉杆套设在立式主轴内且之间套设有碟簧；所述传动齿轮的轮轴竖
直设置并用于驱动立式主轴旋转，所述传动齿轮包括齿轮体、齿槽、凸台、中心孔，所述齿轮体的相邻轮齿之间形成齿槽，所述凸台设置于齿轮体的上端面中部，所述中心孔设置于凸台内且与齿轮体的轮齿同轴；所述传动齿轮还包括储油槽，所述储油槽环状下凹的设置于齿轮体上端面的凸台外侧，所述储油槽近轮齿一侧的侧壁上设置有若干个连通齿槽的导油通道；还包括主轴缓冲连接结构，所述主轴缓冲连接结构包括反扣盘、浮动连接环、浮动端盖、压缩弹簧、浮动导杆，所述反扣盘固定设置于立式主轴近打刀缸的一侧，所述浮动连接环套设在立式主轴上且位于箱体的端面与反扣盘的内侧面之间，所述浮动连接环的外侧面与反扣盘相对的内侧面之间设置有轴向间隙，所述浮动连接环的端面上开设有垂直的通孔Ⅰ，所述浮动导杆为“T”形杆且穿过通孔Ⅰ并与箱体的端面固定连接，所述压缩弹簧套设在浮动连接环外侧的浮动导杆上且两端分别与浮动连接环的外侧面及浮动导杆的钉头底端抵接，所述浮动端盖套设在立式主轴上且下端与浮动连接环固定连接，所述浮动端盖与打刀缸的缸体固定连接。
[0007]本专利技术的有益效果：1、本专利技术通过在传统齿轮上设置储油槽及导油通道，对轮齿形成大流量润滑以降低齿轮啮合时的热量及振动、噪声；而通过主轴缓冲连接结构，有效减少乃至避免换刀时打刀缸作用于主轴轴承的轴向力，从而降低轴承的磨损；同时还采用非接触迷宫式密封的轴承密封装置，避免主轴轴承与齿轮传统系统的不同润滑油脂混合导致的润滑劣化问题。本专利技术通过整合多举措的主动抑热措施，从根源上降低立式主轴的热源，可与现有技术中的被动措施相结合，达到有效提高主轴系统热稳定性的目的。
[0008]2、本专利技术在竖直的齿轮体凸台外围设置下凹的储油槽，凸台可避免储油槽聚集的润滑油从中心孔流失，而储油槽形成接油盘归集油滴，通过旋转离心力使润滑油经导油通道高速、大量的导流到啮合的轮齿上对其润滑和冷却，有效降低齿轮高速啮合时摩擦带来的热量及振动、噪声，而且较多的润滑油流过轮齿可快速的使齿轮及油液升温至恒定，从而可有效提高主轴传统系统的热稳定性，以保证机床的输出精度。
[0009]3、本专利技术的齿轮上的储油槽结构还能在停止时存储一定的润滑油，从而可使齿轮停止后的启动瞬间，利用齿轮的旋转运动，在外部润滑条件不良时，将存储的油液甩到相啮合的轮齿上，从而在相啮合的轮齿上形成润滑油膜，以减少齿轮的磨损，并使传动更加灵活，同时可有效降低齿轮传动时的噪声，延长齿轮的使用寿命，提高齿轮工作的可靠性。
[0010]4、本专利技术通过套设压缩弹簧的浮动导杆浮动连接浮动连接环与箱体，并且浮动连接环与反扣盘形成轴向间隙，可在主轴高速旋转时因压缩弹簧的弹力而可靠的保持轴向间隙存在，避免反扣盘与浮动连接环接触形成高速摩擦而发热，有效保证了主轴系统的热稳定性；又能在换刀时因打刀缸的打刀力，使得与缸体固定的浮动端盖带动浮动连接环压向压缩弹簧并沿轴向间隙移动至与反扣盘抵死，这样打刀的反作用力通过反扣盘传到主轴的后端部，从而降低浮动连接环贴合反扣盘时作用于主轴轴承上的轴向力，减少乃至避免轴承工作游隙过小导致的磨损发热问题，保证了轴承精度不受损和降低磨损发热，提高了主轴轴承的使用寿命。
[0011]5、本专利技术的反扣盘与立式主轴通过螺纹连接，从而可便捷的调整并保持反扣盘与浮动连接环的轴向间隙在合理的范围内，避免因立式主轴及轴套制造误差累积导致的轴向
间隙超差；同时在反扣盘上设置倾斜的螺孔，并在倾斜螺孔内设置底部可抵接主轴螺纹部的定位柱，从而可锁紧调节合理后的轴向间隙，避免使用过程中松动而影响缓冲效果。
[0012]6、本专利技术的浮动连接环通过浮动导杆与箱体浮动连接，浮动导杆即可防止浮动连接环歪斜，也可防止与浮动端盖连接的打刀缸歪斜；而且浮动导杆及其压缩弹簧设置于浮动端盖的外侧，形成外露结构，便于通过浮动导杆来调整压缩弹簧的预紧力，既可保证正常使用时的轴向间隙，又能避免过大的预紧力而使打刀力作用到主轴轴承。
[0013]7、本专利技术的轴承密封装置采用动环座与静环座配合的非接触迷宫式密封，其密封通道以垂直与立式主轴轴向的形式布置，既可以形成保证密封效果足够的密封通道长度，又能相对常本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热稳定性优良的立式机床高速主轴系统，包括箱体（1）、轴套（2）、立式主轴（3）、轴承（4）、拉杆（5）、传动齿轮（7），所述轴套（2）固定设置于箱体（1）上且轴承（4）固定设置于内部，所述立式主轴（3）与轴承（4）的内孔固定连接，所述拉杆（5）套设在立式主轴（3）内且之间套设有碟簧（6）；所述传动齿轮（7）的轮轴竖直设置并用于驱动立式主轴（3）旋转，所述传动齿轮（7）包括齿轮体（7A）、齿槽（7B）、凸台（7C）、中心孔（7D），所述齿轮体（7A）的相邻轮齿之间形成齿槽（7B），所述凸台（7C）设置于齿轮体（7A）的上端面中部，所述中心孔（7D）设置于凸台（7C）内且与齿轮体（7A）的轮齿同轴；其特征在于所述传动齿轮（7）还包括储油槽（7E），所述储油槽（7E）环状下凹的设置于齿轮体（7A）上端面的凸台（7C）外侧，所述储油槽（7E）近轮齿一侧的侧壁上设置有若干个连通齿槽（7B）的导油通道（7F）；还包括主轴缓冲连接结构（8），所述主轴缓冲连接结构（8）包括反扣盘（8A）、浮动连接环（8B）、浮动端盖（8C）、压缩弹簧（8D）、浮动导杆（8E），所述反扣盘（8A）固定设置于立式主轴（3）近打刀缸的一侧，所述浮动连接环（8B）套设在立式主轴（3）上且位于箱体（1）的端面与反扣盘（8A）的内侧面之间，所述浮动连接环（8B）的外侧面与反扣盘（8A）相对的内侧面之间设置有轴向间隙（8F），所述浮动连接环（8B）的端面上开设有垂直的通孔Ⅰ，所述浮动导杆（8E）为“T”形杆且穿过通孔Ⅰ并与箱体（1）的端面固定连接，所述压缩弹簧（8D）套设在浮动连接环（8B）外侧的浮动导杆（8E）上且两端分别与浮动连接环（8B）的外侧面及浮动导杆（8E）的钉头底端抵接，所述浮动端盖（8C）套设在立式主轴（3）上且下端与浮动连接环（8B）固定连接，所述浮动端盖（8C）与打刀缸的缸体固定连接。2.根据权利要求1所述热稳定性优良的立式机床高速主轴系统，其特征在于所述储油槽（7E）为平底圆环槽、凸台（7C）一侧设置有过渡斜面的平底圆环槽或自凸台（7C）一侧向齿槽（7B）一侧倾斜的半“V”形槽，所述储油槽（7E）近齿槽（7B）一侧的深度不大于齿槽（7B）长度的1/3；所述导油通道（7F）为垂直于储油槽（7E）的水平孔，或者为储油槽（7E）端的进油口低于齿槽（7B）端出油口的斜孔。3.根据权利要求2所述热稳定性优良的立式机床高速主轴系统，其特征在于所述导油通道（7F）的进油口底端不高于所连通的储油槽（7E）的底部，所述齿轮体（7A）在储油槽（7E）近齿槽（7B）的一侧顶端设置有向凸台（7C）延伸的环状顶板（7G），所述导油通道（7F）的进油口设置于环状顶板（7G）的下方。4.根据权利要求1所述热稳定性优良的立式机床高速主轴系统，其特征在于所述反扣盘（8A）的内径为螺纹孔且...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，罗庆丰，郭祥福，徐勇，杨甫，张东宁，李宝奎，
申请(专利权)人：云南省机械研究设计院，
类型：发明
国别省市：