[发明专利]大型卧式加工中心高速主轴油气润滑系统

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造设备，即大型卧式加工中心高速主轴油气润滑系统。

技术背景

目前国内卧式加工中心110mm主轴额定转速一般为2500r/min，130mm主轴额定转速一般为2000r/min，一般配备在中小型卧式加工中心，160mm主轴额定转速一般为1500r/min，则用于大型卧式加工中心。在国内，中小型卧式加工中心实现高速切削已经有很多年的历史了，而大型大主轴卧式加工中心实现高速切削在国内还是比较鲜见。究其原因主要因为要实现大直径主轴高速旋转就必须攻克主轴轴承润滑、主轴系统冷却、主轴的加工制造、主轴组动平衡、主轴的装配工艺等诸多方面的瓶颈。目前国内还没有厂家生产这类主轴直径为160mm以上高转速大型卧式加工中心，用户只能从国外进口，且价格非常昂贵。因此，开发此类大型卧式加工中心高速主轴系统对于国内机床制造企业来说已经迫在眉睫。

油气润滑是最近几年才发展起来的一种润滑方式。简单地说，将单独供送的润滑剂和压缩空气进行混和并形成紊流状的油气混合流后再供送到润滑点，这个过程就是油气润滑。异质物体或系统中，各存在分界面的独立物质称之为相。自然界常见的物质有三相即固相、液相和气相。油气就是一种两相流。单相流体油和单相流体压缩空气混合后就形成了两相油气混合流，两相油气混合流中油和压缩空气并不真正融合，而是在压缩空气的流动作用下，带动润滑油沿管道内壁不断地螺旋状流动并形成一层连续油膜，最后以精细的连续油滴的方式喷到润滑点。油气润滑与油雾润滑相似，但又不同于油雾润滑。两者都是以压缩空气为动力将稀油输送到轴承，而不同的是油气润滑并不将油撞击为细雾，而是利用压缩空气流动把油沿管路输送到轴承，因此不再需要凝缩。

发明内容

发明的目的在于提供一种大型卧式加工中心高速主轴的油气润滑系统，彻底解决大型卧式加工中心直径为160mm以上的主轴高速旋转时，由于主轴轴承规格尺寸变大而产生的较大的摩擦和发热问题。

大型卧式加工中心高速主轴抽气润滑系统，对直径为160mm以上的高速主轴采用油气润滑，设外置气源和外置油箱，其特征在于由油气发生装置和油气输送装置构成，油气发生装置中的电气控制单元程序控制润滑循环和控制注油泵的作业，通过接线端子与加工中心控制系统连接，实现控制信号的输出和油气润滑的远程控制；油气发生装置中的气源管路和油箱中分别配置电感和压力阀，注油泵接通油气输送装置中的油气混合分配单元，油气混合分配单元有多条输出管路分别连接设在主轴箱底部的油气接口，油气接口与主轴轴承套上的油气通道及环形外隔套上的油气通道连通，分布在轴承小口端的外隔套设有四个喷嘴，喷嘴口对着轴承的润滑点，形成油气进入主轴到排出主轴的油气循环输送通道。

本系统共采用6组油气润滑回路，使油气发生装置分配出来油气在主轴组内部准确无误地直接输送至主轴组中主轴轴承需要润滑的最佳部位，避免中途泄漏、中断和多路相混以及输送部位不准确等异常现象发生，对轴承实行微量、精确定量供油，并有隔套及外套冷却结构设计，提供了两组冷却回路，配以压缩空气进行冷却，使轴承发热量少、升温低、润滑可靠、极限转速提高并延长使用寿命。本发明使大型卧式加工中心高速主轴轴承内外隔套与滚珠之间的摩擦系数可以低到0.001甚至更低，此时的摩擦阻力主要是液体润滑膜内部分子间相互滑移的低剪切阻力。低摩擦系数有效地减少了摩擦热的产生，而且油气润滑了主轴轴承后会由油气出口排出主轴外同时带走大量的热，这样就得到了为主轴轴承降温冷却的效果，使主轴轴承在所要求的温度范围内运转。本发明的自控设计还能保证一旦润滑系统运行出现异常，如：压缩空气的压力不正常，油箱低油位，注油泵工作异常等情况时，机床能够实施自动停车。

附图说明

图1是大型卧式加工中心高速主轴的油气润滑系统示意图；

图2是本油气发生系统的外置气源和油箱及电控器件连接示意图；

图3是主轴轴承套与轴承外隔套的油气润滑回路结构示意图；

图4a是前外隔套17a的局部示意图；

图4b是前外隔套17b的局部示意图；

图4c是前外隔套17c的局部示意图；

图5a是在轴承两侧后外隔套18a的局部示意图；

图5b是在轴承两侧后外隔套18b的局部示意图；

具体实施方式

大型卧式加工中心高速主轴油气润滑系统由两部分组成，第一部分为油气发生装置，第二部分为油气输送装置，其特征在于：

1.大型卧式加工中心高速主轴油气润滑系统中的油气发生装置