高速车铣复合加工动力电主轴装置制造方法及图纸

高速车铣复合加工动力电主轴装置，并有配套的电气、液压、控制部分与机床上的系统对应结合，其特征在于主轴箱内部同心由外至内安装有水套、内置电机和主轴，主轴内孔安装有拉刀机构，拉刀机构前端安装拉刀套，拉刀机构后端连接连接套及卸刀机构；主轴两端外壁安装的前、后轴承构成轴承变预紧结构；三齿盘机构安装在拉刀套外周，由打刀缸套形成卸刀油缸，主轴后端的锁紧螺母上安装圆光栅；主轴后端的卸载油缸和打刀油缸通过后端盖、大法兰安装在主轴箱上，进、出油口分别与机床的液压系统相连接。配备装备在高速五轴车铣复合加工机床上，可实现高刚性车削加工和高转速铣削等复合加工。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机械制造设备。
技术介绍
车铣复合加工中心具有车、铣、钻、镗、攻丝、深孔加工、车铣内外螺纹等功能，这些 功能主要依靠车铣复合加工动力主轴装置来实现，因此要求此类装置除能够安装旋转刀具 进行铣削加工外，还可以安装车削刀具，实现车铣复合加工。车铣复合加工动力电主轴技术 作为车铣复合加工中心的核心技术一直被国外垄断，大大增加了国内厂商设备引进成本、 设备维修维护费用，制约了我国汽车、军工、航空、能源等行业的快速发展。故需设计一款高 速车铣复合加工动力电主轴装置，打破同类机床国外厂商垄断的局面，使我国机床制造业 在高技术设备领域里取得进一步的发展，缩短我国机床制造业与国外竞争对手的差距，提 高我国高端数控产品的国际竞争力。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种高速车铣复合加工动力电主轴装置，装备在高速五 轴车铣复合加工中心上，可实现高刚性车削加工和高转速铣削等复合加工。高速车铣复合加工动力电主轴装置，装备在高速五轴车铣复合加工机床上，并有 配套的电气、液压、控制部分与机床上的系统对应结合，其特征在于主轴箱内部同心由外至 内安装有水套、内置电机和主轴，主轴内孔安装有拉刀机构，拉刀机构前端安装拉刀套，拉 刀机构后端连接连接套及卸刀机构；主轴两端外壁安装的前、后轴承分别构成轴承变预紧 结构；三齿盘机构安装在拉刀套的外周，由打刀缸套形成卸刀油缸，主轴后端的锁紧螺母上 安装圆光栅；主轴后端的卸载油缸和打刀缸套通过后端盖、大法兰安装在主轴箱上，进、出 油口分别与机床的液压系统相连接。在本设计中，动力主轴的驱动依靠安装在主轴上的内装电机来完成，外环配有水 套，实现电机的循环冷却，控制电主轴温升。在主轴前端应用三齿盘结构实现车削加工时的 高刚性，通过结构创新保证齿盘锁紧时，主轴轴承实现卸载，减少对主轴轴承的附加载荷； 通过热和振动传感器反馈主轴系统的运行状态，保证主轴系统的工作可靠性；主轴后端配 有高精度、高转速直联反馈光栅，保证动力主轴的高动态特性。主轴中心装配拉刀机构，可 实现中心通水和吹气。主轴的转速和刚性是一对矛盾体，转速过高则刚性就相对较低，刚性过高则转速 就相对较低。本专利技术的创造性在于应用了轴承变预紧技术，保证高转速时较少的发热量和 低速加工时主轴的高刚性，通过热和振动传感器反馈主轴系统的运行状态，保证动力主轴 的工作可靠性。拉刀机构配有无级行程开关，实现带刀拉刀、无刀拉刀和打刀三个位置的 检测。拉刀机构打刀时，利用前端的三齿盘结构实现对打刀力的平衡，避免打刀时对主轴轴 承的冲击载荷。附图说明图1是高速动力电主轴剖视示意图；图2是液压系统原理示意图；图3是气动系统原理示意图。具体实施方式高速车铣复合加工动力电主轴装置，装在高速五轴车铣复合加工机床上，并有配 套的电气、液压、控制部分与机床上的系统对应结合，其特征在于主轴箱31内部同心由外 至内安装有水套12、内置电机11和主轴32，主轴32内孔安装有拉刀机构10，拉刀机构10 前端安装拉刀套2，拉刀机构10后端连接连接套30及卸刀机构；主轴32两端外壁安装的 前轴承37、后轴承15分别构成轴承变预紧结构；主轴32后端的锁紧螺母27上安装圆光栅 16 ；三齿盘机构安装在拉刀套2的外周，由套筒3、浮动齿盘4和前端盖39形成松开油缸6， 由浮动齿盘4和前端盖39构成锁紧油缸5 ；连接套30的后端安装密封套组件M，最后端安 装有无级开关20 ；主轴32后端的卸载油缸18和打刀缸套23通过后端盖21、大法兰沈安 装在主轴箱31上，进、出油口分别与机床的液压系统相连接。轴承变预紧结构前轴承37通过前法兰36安装在主轴箱31上，前轴承37左侧 安置拉刀套2，右侧安置套筒33和小端盖34，前轴承37内环安装在主轴32外周上，外环由 前法兰36支撑，前法兰36内安装有热和振动传感器9，与拉刀套2、套筒33及小端盖34构 成前预紧结构；主轴后轴承15右侧安置螺母27，内环安装在主轴32外周上，外环靠后轴承 套观支撑，同心安装在后轴承15外周的后轴承套观左端面有6个直径10mm、深9mm的孔， 孔内安装有压电件14，后轴承套观与后法兰13之间形成预紧油缸四，通过螺母27实现预 紧。前轴承卸载油缸结构安装在后法兰13右侧的大法兰沈和与连接套30端同轴固 定的小法兰22构成前轴承卸载油缸18，在大法兰沈内环安装缸套17，缸套17在大法兰沈 和小法兰22之间作为油缸活塞；缸套17左端的推进安装在主轴32上螺母25。卸刀油缸及卸刀力平衡结构小法兰22、后端盖21和打刀缸套23构成卸刀油缸 19，打刀缸套23同心安置在小法兰22和后端盖21之间作为油缸活塞，打刀缸套23前端伸 入主轴中心孔内。定齿盘8和前法兰36内安置开关触杆38，与位于主轴箱31壁内的限位 开关35相通。三齿盘机构安装在主轴32前端的拉刀套2外周安装有三齿盘机构的动齿盘7， 定齿盘8固定在前法兰36内，浮动齿盘4安置在前端盖39内，通过调整垫1调整定齿盘8 的高度；三齿盘的松开油缸6位于浮动齿盘4和套筒3之间，锁紧油缸5位于前端盖39和 浮动齿盘4之间，前端盖39与拉刀套2之间安置迷宫套41，前端盖39上还有冷却喷嘴40。液压部分如图2所示，为确保电主轴装置各个动作顺利实施，配置了 2个必要的 液压回路。P 口为高压油入口，T 口为回油口。P 口和T 口分别与液压站上的P 口和T 口连 接。三齿盘锁紧松开油缸42，为可靠执行三齿盘机构的锁紧和松开，液压回路中配置了电磁 换向阀46，进行锁紧、松开功能的切换，通过减压阀45调整机构压力值到合适的大小，单向 节流阀44负责调整浮动齿盘的执行速度，通过数字压力继电器43可有效监控系统的压力 状态，确保三齿盘机构工作可靠，电磁阀46、减压阀45、单向节流阀44及压力继电器43成组安装在一起，其液压出口分别与三齿盘锁紧松开油缸42的出入口相通。卸刀油缸47的 液压原理与三齿盘锁紧松开油缸42类似，也是通过电磁换向阀51、减压阀50、单向节流阀 49、数字压力继电器48相互配合，来保证装刀、卸刀动作的顺利完成。气动部分如图3所示，该装置配有主轴中心吹气56和主轴头气密封58。该装置 为高精密装置，对空气的要求比较高，因此配备了气动处理单元52，过滤掉空气中的杂质， 气动处理单元由过滤器、保护开关、电磁阀、消音器组成，各执行元件分别与电气系统连接， 自动控制其工作状态。过滤器53进一步过滤掉空气中的水份，获得清洁、干燥的气源。减 压阀M根据电主轴装置工作情况调整气源压力。因为主轴中心只有在换刀时吹气，因此设 计有一个电磁阀阳，控制气源的开关，而主轴头气密封在机床供电情况下要一直供气，所以 只有一个减压阀57。冷却部分如图1所示，刀具上的短锥刀柄和动力主轴连接后，切削时所用的冷却 液，可通过拉刀机构中心孔到达短锥刀柄，进入刀杆直喷切削部位，实现刀具的内部冷却； 而刀具的外部冷却经过电主轴装置主轴箱31、前法兰36、前端盖39中的通道，最终由喷嘴 40喷出。电机的冷却经过电主轴装置的主轴箱31，由水套12的进水口流入，循环一周后由 出水口流出水套12，完成对电机11的冷却。电器部分为实现机床加工中心对本装置的自动控制，在液压、气动、冷却系统中 都按设备自动化操作技本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．高速车铣复合加工动力电主轴装置，装备在高速五轴车铣复合加工机床上，可实现高刚性车削加工和高转速铣削等复合加工，并有配套的电气、液压、控制部分与机床上的系统对应结合，其特征在于主轴箱（３１）内部同心由外至内安装有水套（１２）、内置电机（１１）和主轴（３２），主轴３２内孔安装有拉刀机构（１０），拉刀机构（１０）前端安装拉刀套（２），拉刀机构（１０）后端连接连接套（３０）及卸刀机构；主轴（３２）两端外壁安装的前轴承（３７）、后轴承（１５）分别构成轴承变预紧结构；三齿盘机构安装在拉刀套（２）的外周，由打刀缸套（２３）形成卸刀油缸（１９），主轴（３２）后端的锁紧螺母（２７）上安装圆光栅（１６）；主轴（３２）后端的卸载油缸（１８）和打刀缸套（２３）通过后端盖（２１）、大法兰（２６）安装在主轴箱（３１）上，进、出油口分别与机床的液压系统相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王家兴，盖立亚，刘守胜，白平，徐海东，李德珍，赵尚福，李晓峰，韦峰，刘志坤，
申请(专利权)人：沈阳第一机床厂，
类型：实用新型
国别省市：89