CN103878397A - 高速高精密机械式主轴 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的高速高精密机械式主轴，包括：芯轴，所述芯轴内设置有一拉杆，所述拉杆的第一端用于连接刀具，所述拉杆的第二端连接一松刀机构；碟簧，所述碟簧以压缩状态套设于所述拉杆外部；套筒，套设于所述芯轴外部；轴承，所述轴承通过预紧机构固定于所述芯轴与所述套筒之间。其中，所述套筒为主轴外部壳体，是整根主轴的基础部分；所述轴承为超高速精密陶瓷球角接触轴承，是主轴的核心零件；所述芯轴为主轴的中心转子部分；所述碟簧为整个主轴夹刀提供动力，并实现夹刀、松刀功能；预紧机构为轴承提供合适的预紧力度，确保主轴刚性。因此本发明在保证主轴的高转速、高精度的同时，减小了主轴的噪音并且使主轴的转动更加平稳。

Description

高速高精密机械式主轴
技术领域
本发明涉及机械加工领域，尤其是指一种高速高精密机械式主轴。
背景技术
机械主轴(相对于电主轴而言，以下简称主轴)是机床实现切削旋转运动的执行件，是机床上的重要部件；是带动刀具完成工件表面的形成运动，传递运动和动力；主轴还是刀具的支承件、承受切削力、进给力、驱动力和刀具的重量等，并保证刀具与机床其他有关部分由精确的相对位置；保证其回转轴心线位置准确、稳定，以达到预期的加工精度和表面粗造度。
近年来，随着国内装备制造业的蓬勃发展，作为装备制造母机的机床行业为了适应各种不同行业的高速高精密加工需求，大力发展了一批用于高速高精密型机床的主轴。
主轴的运动精度和结构刚度是决定加工质量和切削效率的重要因素。现在国内钻铣类加工中心高速精密机械主轴转速还停留在12000转，远端跳动在0.008mm的水平，这将无法满足电子、3C、通讯等行业的高速、高效、高精密的加工需求。
发明内容
有鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种超高转速、高精度、低噪音的机械式主轴，满足市场对高速高精密加工的需求。
为此，本发明提供了一种高速高精密机械式主轴，包括：
芯轴，所述芯轴内设置有一拉杆，所述拉杆的第一端用于连接刀具，所述拉杆的第二端连接一松刀机构；
碟簧，所述碟簧以压缩状态套设于所述拉杆外部；
套筒，套设于所述芯轴外部；
轴承，所述轴承通过预紧机构固定于所述芯轴与所述套筒之间。
本发明的高速高精密机械式主轴，所述套筒为主轴外部壳体，是整根主轴的基础部分；所述轴承为超高速精密陶瓷球角接触轴承，是主轴的核心零件；所述芯轴为主轴的中心转子部分；所述碟簧为整个主轴夹刀提供动力，并实现夹刀、松刀功能；预紧机构为轴承提供合适的预紧力度，确保主轴刚性。因此本发明在保证主轴的高转速、高精度的同时，减小了主轴的噪音并且使主轴的转动更加平稳。
本发明高速高精密机械式主轴的进一步改进在于，所述芯轴的第一端形成有一锥孔，所述锥孔用于安装所述刀具。
本发明高速高精密机械式主轴的进一步改进在于，所述拉杆靠近所述锥孔的第一端的端部形成有一盲孔，所述盲孔四周壁上均匀布设有多个钢珠，所述刀具的刀柄端部通过一拉钉夹紧于所述多个钢珠内侧，进而将所述刀具安装于所述芯轴上。
本发明高速高精密机械式主轴的进一步改进在于，所述芯轴的第二端设置有一锁紧装置，所述锁紧装置包括第一密封圈与第二密封圈，所述芯轴外部于所述松刀机构的连接处设置有所述第一密封圈，所述拉杆内部于所述松刀机构的连接处设置有所述第二密封圈。所述第一密封圈与第二密封圈保证了主轴内部核心部件的密封，同时也保证了主轴在高速运转过程中的动平衡性。
本发明高速高精密机械式主轴的进一步改进在于，所述拉杆的第一端沿外缘形成有一圈凸槽，所述碟簧的第一端抵靠于所述凸槽，所述碟簧的第二端抵靠于所述第二密封圈。
本发明高速高精密机械式主轴的进一步改进在于，所述芯轴与所述套筒之间设置有两组所述轴承，所述预紧机构包括设置于所述两组轴承之间的轴承隔套以及抵靠于所述两组轴承之间的预紧弹簧。所述预紧机构内置的模具弹簧均布于芯轴外侧，保证了主轴在高速运转过程中主轴轴承始终保持足够的预紧力，进一步提高了主轴的刚性以及加工精度。
本发明高速高精密机械式主轴的进一步改进在于，所述套筒的两端与所述芯轴之间设置有密封结构，防止了轴承润滑脂的泄露及外界油污的侵入，为保护轴承、延长使用寿命提供保障。
本发明高速高精密机械式主轴的所述拉杆、碟簧、锁紧装置以及夹刀钢柱组合在一起形成机械主轴的拉刀机构，保证了主轴在抓刀时具有足够的拉刀力，确保刀具工作可靠。
附图说明
图1是本发明高速高精密机械式主轴的结构示意图。
图2是本发明高速高精密机械式主轴的拉杆第一端的放大示意图。
图3是本发明高速高精密机械式主轴的拉杆第二端的放大示意图。
图4是本发明高速高精密机械式主轴的套筒与芯轴连接处的放大示意图。
图5是本发明高速高精密机械式主轴的拉刀机构的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
配合参看图1所示，本发明的高速高精密机械式主轴1，包括：
芯轴10，所述芯轴10的中部形成有一容置空间，所述容置空间内设置有一拉杆20，所述芯轴10的第一端形成有一锥孔110，所述锥孔110用于安装刀具的刀柄。结合图2所示，所述拉杆20靠近所述芯轴10的锥孔110的第一端沿外缘形成有一圈凸槽210，所述拉杆20靠近所述芯轴10的锥孔110的第一端的端部形成有一盲孔220，所述盲孔220的四周壁上均匀布设有多个钢珠240（所述钢珠240的数量优选为三个），所述刀具的刀柄端部通过一拉钉230夹紧于所述多个钢珠240内侧，进而将刀具安装于所述芯轴10上。另外，本发明的高速高精密机械式主轴，在结构设计时充分考虑了高速、高精密加工的性能要求，在刀柄锥面及刀柄拉钉处设计了两路吹气功能，保证主轴在换刀过程中始终保持锥孔吹气清理，保证刀柄与锥孔锥面完全贴合，避免了超精密加工过程中的换刀定位误差。
配合参看图3所示，所述芯轴10的第二端设置有一锁紧装置30，该锁紧装置30与所述芯轴10之间设置有第一密封圈310，所述拉杆20的第二端通过一连接杆330连接有一松刀机构340，在如图所述的实施例中，所述松刀机构340为一联轴器。松刀机构340负责在主轴电机动力源的带动下做高速旋转。所述拉杆20的第二端于该松刀机构340处进一步设置有第二密封圈320，所述第一密封圈310与第二密封圈320保证了主轴内部核心部件的密封，同时也保证了主轴在高速运转过程中的动平衡性。
碟簧70，套设于所述拉杆20外部，作为夹刀、松刀的动力机构。结合图1～图3所示，所述碟簧70的第一端710抵靠于所述拉杆20的凸槽210，所述碟簧70的第二端720抵靠于所述第二密封圈320。由于加工不同的金属毛坯件，需要用到不同形状的刀具，所以把刀具夹在刀具座上，就是夹刀。需要换用不同的刀具，需要先将原先的刀具卸下，卸下就需要松刀。
套筒40，配合参看图4所示，所述芯轴10安装于所述套筒40内，所述套筒40的两端与所述芯轴10之间设置有密封结构410；
轴承50，所述芯轴10与所述套筒40之间设置有两组轴承，每组包括两个轴承50，轴承50的内圈与芯轴10配合，轴承50的外圈与套筒40配合，所述密封结构410防止了轴承润滑脂的泄露及外界油污的侵入，为保护轴承、延长使用寿命提供了保障。所述两组轴承之间设置有预紧机构510，该预紧机构510包括轴承隔套以及抵靠于轴承之间的预紧弹簧。预紧机构510内置的模具弹簧均布于芯轴10外侧，保证了主轴在高速运转过程中主轴轴承始终保持足够的预紧力，进一步提高了主轴的刚性以及加工精度。
再次参看图4所示，本发明的高速高精密机械式主轴还设计了气幕密封及迷宫密封的密封方式60，保证了高速、高精加工过程中主轴的加工稳定性和可靠性。
配合参看图5所示，本发明的高速高精密机械式主轴的所述拉杆20、碟簧70、锁紧装置30以及钢珠240组合在一起形成机械主轴的拉刀机构，保证了主轴在抓刀时具有足够的拉刀力，确保刀具工作可靠。
本发明的高速高精密机械式主轴，所述套筒为主轴外部壳体，是整根主轴的基础部分；所述轴承为超高速精密陶瓷球角接触轴承，是主轴的核心零件；所述芯轴为主轴的中心转子部分；所述碟簧为整个主轴夹刀提供动力，并实现夹刀、松刀功能；密封结构为保护轴承、延长使用寿命提供保障；预紧机构为轴承提供合适的预紧力度，确保主轴刚性。
本发明的高速高精密机械式主轴，整个装配过程均在恒温、洁净室中进行，关键零部件在装配时采用了严格的测量和现场配研等工序。碟簧材料采用优质特殊弹簧钢材制作，碟簧的组合方式以及弹力通过了严格的模拟计算，在碟簧拉杆和主轴芯轴配合面增加了密封装置，防止外界油污侵入碟簧与碟簧之间的缝隙内，拉刀机构采用了钢珠反弹式结构，实现了主轴拉刀的稳定性，保证了刀具加工的高精度要求，同时也保证了主轴换刀的可靠性。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种高速高精密机械式主轴，其特征在于包括：
芯轴，所述芯轴内设置有一拉杆，所述拉杆的第一端用于连接刀具，所述拉杆的第二端连接一松刀机构；
碟簧，所述碟簧以压缩状态套设于所述拉杆外部；
套筒，套设于所述芯轴外部；
轴承，所述轴承通过预紧机构固定于所述芯轴与所述套筒之间。
2.如权利要求1所述的高速高精密机械式主轴，其特征在于所述芯轴的第一端形成有一锥孔，所述锥孔用于安装所述刀具。
3.如权利要求2所述的高速高精密机械式主轴，其特征在于所述拉杆靠近所述锥孔的第一端的端部形成有一盲孔，所述盲孔四周壁上均匀布设有多个钢珠，所述刀具的刀柄端部通过一拉钉夹紧于所述多个钢珠内侧，进而将所述刀具安装于所述芯轴上。
4.如权利要求1所述的高速高精密机械式主轴，其特征在于所述芯轴的第二端设置有一锁紧装置，所述锁紧装置包括第一密封圈与第二密封圈，所述芯轴外部于所述松刀机构的连接处设置有所述第一密封圈，所述拉杆内部于所述松刀机构的连接处设置有所述第二密封圈。
5.如权利要求4所述的高速高精密机械式主轴，其特征在于所述拉杆的第一端沿外缘形成有一圈凸槽，所述碟簧的第一端抵靠于所述凸槽，所述碟簧的第二端抵靠于所述第二密封圈。
6.如权利要求1所述的高速高精密机械式主轴，其特征在于所述芯轴与所述套筒之间设置有两组所述轴承，所述预紧机构包括设置于所述两组轴承之间的轴承隔套以及抵靠于所述两组轴承之间的预紧弹簧。
7.如权利要求1至6中任一项所述的高速高精密机械式主轴，其特征在于所述套筒的两端与所述芯轴之间设置有密封结构。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105965516A (zh) * 2016-06-08 2016-09-28 武汉理工大学 适用于去毛刺的浮动快换式末端操作器
CN106112020A (zh) * 2016-08-22 2016-11-16 张民胜 一种数控机床主轴
CN107414567A (zh) * 2017-08-07 2017-12-01 江苏思维福特机械科技股份有限公司 一种加工中心高精度主轴
CN107617974A (zh) * 2017-09-26 2018-01-23 高勇 一种打磨机
CN109759607A (zh) * 2018-12-25 2019-05-17 陕西科技大学 传动主轴
CN117415343A (zh) * 2023-12-06 2024-01-19 无锡阳光精机股份有限公司 电机内装式主轴

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02284802A (ja) * 1989-04-27 1990-11-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 工作機械
JPH05138408A (ja) * 1991-11-13 1993-06-01 Hitachi Seiko Ltd 高速主軸装置
CN1947904A (zh) * 2006-11-02 2007-04-18 沈阳建筑大学 一种热等静压氮化硅全陶瓷电主轴及其制造方法
CN201124239Y (zh) * 2007-11-28 2008-10-01 山东博特精工股份有限公司 转子可拆装的电主轴
TW201000232A (en) * 2008-06-27 2010-01-01 Femto Technology Co Ltd Main shaft device capable of improving transient equilibrium
CN101697435A (zh) * 2009-10-28 2010-04-21 沈阳建筑大学 一种钢轴承外圈与陶瓷轴承内圈混合使用的高速电主轴
CN201482990U (zh) * 2009-07-06 2010-05-26 厦门精合电气自动化有限公司 高速主轴轴承定压预紧装置
CN201902463U (zh) * 2010-12-29 2011-07-20 广州市昊志机电有限公司 一种滚珠高速主轴的轴承座组件
CN201988726U (zh) * 2011-03-28 2011-09-28 广州市昊志机电有限公司 一种高速电主轴的轴承预紧结构
CN102794469A (zh) * 2012-08-31 2012-11-28 绍兴文理学院 一种高精度高速电主轴
CN102825268A (zh) * 2012-09-17 2012-12-19 长沙金岭机床有限责任公司 一种数控钻铣床变速箱主轴结构
CN102962480A (zh) * 2012-11-06 2013-03-13 广州市昊志机电股份有限公司 一种机床皮带主轴
CN203170984U (zh) * 2012-12-28 2013-09-04 大连瓦特重机床有限公司 一种数控车床主轴部件
CN103658691A (zh) * 2013-11-20 2014-03-26 广州市昊志机电股份有限公司 一种滚珠高速电主轴

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02284802A (ja) * 1989-04-27 1990-11-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 工作機械
JPH05138408A (ja) * 1991-11-13 1993-06-01 Hitachi Seiko Ltd 高速主軸装置
CN1947904A (zh) * 2006-11-02 2007-04-18 沈阳建筑大学 一种热等静压氮化硅全陶瓷电主轴及其制造方法
CN201124239Y (zh) * 2007-11-28 2008-10-01 山东博特精工股份有限公司 转子可拆装的电主轴
TW201000232A (en) * 2008-06-27 2010-01-01 Femto Technology Co Ltd Main shaft device capable of improving transient equilibrium
CN201482990U (zh) * 2009-07-06 2010-05-26 厦门精合电气自动化有限公司 高速主轴轴承定压预紧装置
CN101697435A (zh) * 2009-10-28 2010-04-21 沈阳建筑大学 一种钢轴承外圈与陶瓷轴承内圈混合使用的高速电主轴
CN201902463U (zh) * 2010-12-29 2011-07-20 广州市昊志机电有限公司 一种滚珠高速主轴的轴承座组件
CN201988726U (zh) * 2011-03-28 2011-09-28 广州市昊志机电有限公司 一种高速电主轴的轴承预紧结构
CN102794469A (zh) * 2012-08-31 2012-11-28 绍兴文理学院 一种高精度高速电主轴
CN102825268A (zh) * 2012-09-17 2012-12-19 长沙金岭机床有限责任公司 一种数控钻铣床变速箱主轴结构
CN102962480A (zh) * 2012-11-06 2013-03-13 广州市昊志机电股份有限公司 一种机床皮带主轴
CN203170984U (zh) * 2012-12-28 2013-09-04 大连瓦特重机床有限公司 一种数控车床主轴部件
CN103658691A (zh) * 2013-11-20 2014-03-26 广州市昊志机电股份有限公司 一种滚珠高速电主轴

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105965516A (zh) * 2016-06-08 2016-09-28 武汉理工大学 适用于去毛刺的浮动快换式末端操作器
CN105965516B (zh) * 2016-06-08 2018-10-09 武汉理工大学 适用于去毛刺的浮动快换式末端操作器
CN106112020A (zh) * 2016-08-22 2016-11-16 张民胜 一种数控机床主轴
CN106112020B (zh) * 2016-08-22 2018-11-27 南陵旺科知识产权运营有限公司 一种数控机床主轴
CN107414567A (zh) * 2017-08-07 2017-12-01 江苏思维福特机械科技股份有限公司 一种加工中心高精度主轴
CN107617974A (zh) * 2017-09-26 2018-01-23 高勇 一种打磨机
CN107617974B (zh) * 2017-09-26 2023-12-08 深圳市富信泰科技有限公司 一种打磨机
CN109759607A (zh) * 2018-12-25 2019-05-17 陕西科技大学 传动主轴
CN117415343A (zh) * 2023-12-06 2024-01-19 无锡阳光精机股份有限公司 电机内装式主轴
CN117415343B (zh) * 2023-12-06 2024-04-26 无锡阳光精机股份有限公司 电机内装式主轴

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