CN102962480A - 一种机床皮带主轴 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机床皮带主轴，具体地说是一种集成滚动轴承、自动换刀系统、电机驱动于一体的机电一体化的机床皮带主轴。它公开了机体组件7顶部上固定有连接法兰6，连接法兰6顶部和铝水套组件3底部之间固定有电机连接座4；所述电机连接座4分为主轴部和电机部，电机部固定有伺服电机12，伺服电机12转动端设置在同步带轮组件13中，主轴部内设置有轴芯组件10的近尾部，伺服电机12通过同步带引致轴芯组件10转动。它可使工作转数0－6000rpm变动，其中最佳转速为1000rpm，在较低转速可提供较高扭矩，满足所需机械加工要求，精度高，扭矩大，使用寿命长，便于推广及应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械加工设备，具体地说是一种集成滚动轴承、自动换刀系统、电机驱动于一体的机电一体化的机床皮带主轴。
背景技术
在现有技术中，主轴的换刀时，由于没有换刀信号感应装置，在拉刀和卸刀时，拉杆的位移往往不容易操控，无论是人手换刀或自动换刀都会造成位移过大或过小的结果，位移过大拉杆则容易损坏，位移过小则换不了刀。气压卸刀机构中的气缸，结构复杂，密封性能低，传动也不平稳，频繁换刀则容易损坏或漏气，使用寿命短，需要频繁更换液气缸。换刀装置均构造复杂，换刀过程繁琐，然而拉紧力又不足，因此厂家们急需要一种换刀装置以取替旧式的主轴换刀装置。电机都是内置于主轴内部的，因此机床装配难度大，噪音大，低转速的情况下扭矩不足，而且电机散热面积不足，会导致主轴温升值高，精确度降低，容易损坏，使用寿命不长。另外，吹尘、卸刀和复位的气道的设计复杂异常，操作也很复杂，容易使操作者误操，使用起来非常局促，不便于广泛的推广及使用。
发明内容
本发明涉及一种机床皮带主轴，它可使工作转数0－6000rpm变动，其中最佳转速为1000rpm，在较低转速可提供较高扭矩，满足所需机械加工要求，精度高，扭矩大，使用寿命长，便于推广及应用。
本发明技术解决方案是在气缸组件1，气缸组件1的底部固定有铝水套组件3，机体组件7，机体组件7内包括有上轴承组件14，隔套组件15，下轴承组件16，机体组件5的底部固定有下端盖11，轴芯组件10和轴芯组件10内部轴向贯通孔设有拉杆组件8的基础上，本发明特别在于机体组件7顶部上固定有连接法兰6，连接法兰6顶部和铝水套组件3底部之间固定有电机连接座4；所述电机连接座4分为主轴部和电机部，电机部固定有伺服电机12，伺服电机12转动端设置在同步带轮组件13中，主轴部内设置有轴芯组件10的近尾部，伺服电机12通过同步带引致轴芯组件10转动。
以上本发明所述的主轴机体中轴芯组件10近尾部设有连接法兰6，连接法兰6上固定有电机连接座8，电机连接座4的电机部设有同步带轮组件12，所述同步带轮组件13包括有主动轮压盖4.1，主动轮压盖4.1上设有主动轮4.2；轴芯组件10的近尾部处固定有从动轮4.3，所述从动轮4.3顶部固定有从动轮压盖4.4固定在轴芯组件10尾部上，从动轮4.3内壁与轴芯组件10外壁间设有胀紧套4.5，从动轮4.3底部设有配重盘5；从动轮4.3由同步带4.6与主动轮4.2连动。
以上所述气缸组件1顶部固定有气缸顶盖1.1，气缸顶盖1.1一侧设有复位气孔17，气缸顶盖4中部设有进气管路联接螺孔18，气缸顶盖1.1下部设有首级活塞1.2，二级活塞1.3，首级缸体1.4，二级缸体1.5；首级缸体1.2外壁内部设有与复位气孔17相通的上缸体进出气孔道1.6，二级缸体1.5外壁内部设置有与上缸体进出气孔道1.6相通的下缸体进出气孔道1.7，气缸顶盖4设有吹尘气孔19，首级缸体1.4外壁内部和二级缸体1.5外壁内部设有吹尘气道。
本发明所述拉杆组件8近顶部的台阶与轴芯组件10的内壁间设有密封圈8.1，拉杆组件8杆身设有复位碟簧8.2和轴芯组件10底部轴向贯通内的拉爪组件9，复位弹簧8.2底部与弹簧垫块8.3相接，拉爪组件9包括有拉爪座8.5和连接杆8.4，连接杆8.4的轴向贯通孔内连接有轴芯组件10底部与拉爪座8.5顶部，拉爪座8.5底端与刀尾相接，拉爪座8.5的中部台阶处底面与拉爪8.6顶端相接，拉爪8.6近顶部的外壁设有环形槽，环形槽内设有拉伸弹簧8.7。
本发明所述铝水套组件3侧壁的近顶端面处设有径向贯通内外壁的拉刀信号传感器3.1，铝水套组件3侧壁的近底端面处设有径向贯通内外壁的卸刀信号传感器3.5，拉杆组件8的尾端设置有感应盘2。
本发明工作原理如下：
冷却方式：由于转速不高，采取自然风冷却形式足以满足性能要求，且节约能源消耗。
吹尘原理：主轴工作时，气缸组件的吹尘进气孔道通入压缩空气，随后压缩空气进入铝水套组件、电机连接座和连接法兰、机体组件，最后从下端盖与轴芯组件之间缝隙中机体外，完成吹尘过程，可吹掉轴芯组件内的尘埃，带走高速旋转的轴承产生的一部分热量，同时，阻止机体外的污水、切削屑、气体等进入主轴。
信号传感器工作原理：当拉杆组件受到外力作用往下移动时，感应盘也随着拉杆向下移动。当感应盘的底部外壁到达卸刀信号传感器所在感应点，卸刀信号传感器则产生一个卸刀信号，反馈给系统，卸刀指示灯亮，操作人员可以卸刀；当外力移去，感应盘和拉杆向上移动，当感应盘的外壁台阶外圆到达拉刀信号感应器所在感应点时，拉刀信号感应器则产生一个拉刀信号，反馈给系统，拉刀完成，操作人员可以继续下面工作。
换刀原理：在拉爪闭合状态时，受拉伸弹簧作用而张开的拉爪受到内孔壁的限制处于闭合状态；通过活塞在拉杆顶部施加一定的向下推压力，使拉杆与连接在拉杆上的拉爪一起往下移动；同时，复位碟簧在拉杆的压力下开始压缩，随着拉杆受压逐步下移，拉爪完全脱离轴芯内壁限制而自由张开最大，此时为拉爪张开状态，可更各式换刀柄。当更换好刀柄后，取消拉杆顶部施加的压力，拉杆受复位碟簧组的自由伸长而与拉爪一起向上移动，同时，拉爪受到轴芯内壁的限制而逐步收缩闭合,直至拉接杆上端面受到碟簧垫块阻止，此时回到拉爪闭合状态；如此重复拉爪闭合、张开动作，即可实现方便、快速、准确的换刀。
气缸工作原理：本气缸设备用作滚珠电主轴用的卸刀机构；卸刀工作时从卸刀进气管路联接螺纹接通符合要求的高压气体，使高压气体进入缸内首级活塞上腔，首级活塞受压力向下移动；同时，首级活塞下腔气体与外界相通从上缸体进出气孔和下缸体进出气孔排出，此过程为“气缸卸刀过程”；拉刀复位工作时，关闭卸刀进气管气压，从复位气孔接通符合要求的高压气体进入腔体，同时，首级活塞和二级活塞下腔受压使活塞向上移动此过程为“气缸复位过程”
本发明的优点在于：
1、工作时利用伺服电机的频率调节，可使工作转数0－6000rpm变动，其中最佳转速为1000rpm，在较低转速可提供较高扭矩，满足所需机械加工要求。
2、主轴内装有传感器，可及时反馈、监控主轴拉刀和卸刀状态。
3、由于主轴优化结构的设计及较低的使用转速要求，主轴温升值较低，可确保主轴在自然风冷条件下满足使用要求，这不但可简化零件结构，也可降低机床制造厂家的生产成本。
4、主轴采用大O型对角接触轴承的支承结构，可提供较高的风度，同时保证主轴在较高转速时预紧力变化小，主轴温升值低，从而满足不同的机械加工环境要求。
5、主轴前端设有气幕密封与迷宫密封双层密封结构，可有效防止机体外的切屑液、污物等进入主轴内部，提高主轴使用寿命。
6、主轴设有自动换刀系统，可实现准确、快速、安全地自动更换各种所需刀具。
附图说明
图1是本发明的剖视构造示意图。
图2是本发明的电机一体化部分的剖面构造示意图。
图3是本发明的A－A剖面构造示意图。
图4是本发明的俯视构造示意图。
图5是本发明的拉刀状态的剖面构造示意图。
图6是本发明的卸刀状态的剖面构造示意图。
图7是本发明的铝水套组件部分卸刀状态的剖面构造示意图。
图8是本发明的铝水套组件部分拉刀状态的剖面构造示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1至图8的各图所示，本发明的在气缸组件1，气缸组件1的底部固定有铝水套组件3，机体组件7，机体组件7内包括有上轴承组件14，隔套组件15，下轴承组件16，机体组件5的底部固定有下端盖11，轴芯组件10和轴芯组件10内部轴向贯通孔设有拉杆组件8的基础上，机体组件7顶部上固定有连接法兰6，连接法兰6顶部和铝水套组件3底部之间固定有电机连接座4；所述电机连接座4分为主轴部和电机部，电机部固定有伺服电机12，伺服电机12转动端设置在同步带轮组件13中，主轴部内设置有轴芯组件10的近尾部，伺服电机12通过同步带引致轴芯组件10转动。
实施例2
同实施例1，只是所述的主轴机体中轴芯组件10近尾部设有连接法兰6，连接法兰6上固定有电机连接座8，电机连接座4的电机部设有同步带轮组件12，所述同步带轮组件13包括有主动轮压盖4.1，主动轮压盖4.1上设有主动轮4.2；轴芯组件10的近尾部处固定有从动轮4.3，所述从动轮4.3顶部固定有从动轮压盖4.4固定在轴芯组件10尾部上，从动轮4.3内壁与轴芯组件10外壁间设有胀紧套4.5，从动轮4.3底部设有配重盘5；从动轮4.3由同步带4.6与主动轮4.2连动。
实施例3
同实施例1，只是所述气缸组件1顶部固定有气缸顶盖1.1，气缸顶盖1.1一侧设有复位气孔17，气缸顶盖4中部设有进气管路联接螺孔18，气缸顶盖1.1下部设有首级活塞1.2，二级活塞1.3，首级缸体1.4，二级缸体1.5；首级缸体1.2外壁内部设有与复位气孔17相通的上缸体进出气孔道1.6，二级缸体1.5外壁内部设置有与上缸体进出气孔道1.6相通的下缸体进出气孔道1.7，气缸顶盖4设有吹尘气孔19，首级缸体1.4外壁内部和二级缸体1.5外壁内部设有吹尘气道。
实施例4
同实施例1，只是所述拉杆组件8近顶部的台阶与轴芯组件10的内壁间设有密封圈8.1，拉杆组件8杆身设有复位碟簧8.2和轴芯组件10底部轴向贯通内的拉爪组件9，复位弹簧8.2底部与弹簧垫块8.3相接，拉爪组件9包括有拉爪座8.5和连接杆8.4，连接杆8.4的轴向贯通孔内连接有轴芯组件10底部与拉爪座8.5顶部，拉爪座8.5底端与刀尾相接，拉爪座8.5的中部台阶处底面与拉爪8.6顶端相接，拉爪8.6近顶部的外壁设有环形槽，环形槽内设有拉伸弹簧8.7。
实施例5
同实施例1，只是所述铝水套组件3侧壁的近顶端面处设有径向贯通内外壁的拉刀信号传感器3.1，铝水套组件3侧壁的近底端面处设有径向贯通内外壁的卸刀信号传感器3.5，拉杆组件8的尾端设置有感应盘2。
Claims (5)
1.一种机床皮带主轴，它包括了气缸组件（1），气缸组件（1）的底部固定有铝水套组件（3），机体组件（7），机体组件（7）内包括有上轴承组件（14），隔套组件（15），下轴承组件（16），机体组件（5）的底部固定有下端盖（11），轴芯组件（10）和轴芯组件（10）内部轴向贯通孔设有拉杆组件（8），其特征在于机体组件（7）顶部上固定有连接法兰（6），连接法兰（6）顶部和铝水套组件（3）底部之间固定有电机连接座（4）；所述电机连接座（4）分为主轴部和电机部，电机部固定有伺服电机（12），伺服电机（12）转动端设置在同步带轮组件（13）中，主轴部内设置有轴芯组件（10）的近尾部，伺服电机（12）通过同步带引致轴芯组件（10）转动。
2. 根据权利要求1所述的一种机床皮带主轴，其特征在于主轴机体中轴芯组件（10）近尾部设有连接法兰（6），连接法兰（6）上固定有电机连接座（8），电机连接座（4）的电机部设有同步带轮组件（12），所述同步带轮组件（13）包括有主动轮压盖（4.1），主动轮压盖（4.1）上设有主动轮（4.2）；轴芯组件（10）的近尾部处固定有从动轮（4.3），所述从动轮（4.3）顶部固定有从动轮压盖（4.4）固定在轴芯组件（10）尾部上，从动轮（4.3）内壁与轴芯组件（10）外壁间设有胀紧套（4.5），从动轮（4.3）底部设有配重盘（5）；从动轮（4.3）由同步带（4.6）与主动轮（4.2）连动。
3.根据权利要求1所述的一种机床皮带主轴，其特征在于所述气缸组件（1）顶部固定有气缸顶盖（1.1），气缸顶盖（1.1）一侧设有复位气孔（17），气缸顶盖（4）中部设有进气管路联接螺孔（18），气缸顶盖（1.1）下部设有首级活塞（1.2），二级活塞（1.3），首级缸体（1.4），二级缸体（1.5）；首级缸体（1.2）外壁内部设有与复位气孔（17）相通的上缸体进出气孔道（1.6），二级缸体（1.5）外壁内部设置有与上缸体进出气孔道（1.6）相通的下缸体进出气孔道（1.7），气缸顶盖（4）设有吹尘气孔（19），首级缸体（1.4）外壁内部和二级缸体（1.5）外壁内部设有吹尘气道。
4.根据权利要求1所述的一种机床皮带主轴，其特征在于所述拉杆组件（8）近顶部的台阶与轴芯组件（10）的内壁间设有密封圈（8.1），拉杆组件（8）杆身设有复位碟簧（8.2）和轴芯组件（10）底部轴向贯通内的拉爪组件（9），复位弹簧（8.2）底部与弹簧垫块（8.3）相接，拉爪组件（9）包括有拉爪座（8.5）和连接杆（8.4），连接杆（8.4）的轴向贯通孔内连接有轴芯组件（10）底部与拉爪座（8.5）顶部，拉爪座（8.5）底端与刀尾相接，拉爪座（8.5）的中部台阶处底面与拉爪（8.6）顶端相接，拉爪（8.6）近顶部的外壁设有环形槽，环形槽内设有拉伸弹簧（8.7）。
5.根据权利要求1所述的一种机床皮带主轴，其特征在于所述铝水套组件（3）侧壁的近顶端面处设有径向贯通内外壁的拉刀信号传感器（3.1），铝水套组件（3）侧壁的近底端面处设有径向贯通内外壁的卸刀信号传感器（3.5），拉杆组件（8）的尾端设置有感应盘（2）。
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