[实用新型]数控机床的后置直驱高速静压主轴结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械制造设备，机床中的数控车床的高速静压主轴。

背景技术

主轴部件是数控机床最重要的部件之一，是机床的圆度基准，也是保证机床加工精度的核心。因此对机床的主轴有很高的要求，要求条件如下：振摆回转精度要好、动态特性良好、精度寿命长、不产生振动、刚度和载荷量具有与使用条件十分相称的值、发热量小和维护方便等。要使主轴系统达到极高的回转精度、转动平稳、无振动，其关键在于所用的主轴轴承。现在大多数机床主轴都选用滚动轴承，而使用滚动轴承的主轴要使机床加工精度达1μm、表面粗糙度为Ra0.04-Ra0.02μm是极为困难的。因此，采用液体静压轴承是提高机床精度的重要改进措施之一。

另外，主轴的驱动方式直接影响精密机床的主轴回转精度，是一个很关键的环节。现在机床主轴主要有下面三种驱动方式：电机带轮驱动、电动机通过柔性联轴器驱动机床主轴和内装式同轴电动机驱动主轴即电动机轴为机床主轴，其中第三种方式的主轴启动快且工作效率高，由于没有齿轮、皮带故噪声低，没有带的拉力从而使主轴的受力更合理，减少振动，提高工作精度。使用该种驱动方式需解决内装式电机定子和转子散热、冷却问题，这种驱动方式结构简单、紧凑。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种数控机床的后置直驱高速静压主轴，实现机床的高速、高精密运转。

数控机床的后置直驱高速静压主轴结构，包括箱体上方有方孔，前、后两立壁有圆通孔主轴箱体，其特征在于在主轴箱体前、后端立壁孔内安装前、后径向静压轴承，主轴置于两轴承内孔中，并且前径向轴承的轴瓦与主轴的前法兰和法兰盘形成前后止推轴承；莫氏6号锥度的电机主轴前端与主轴后端相应锥度内腔刚性连接，两锥体间有调整垫，电机主轴中部外壁凸台后由内至外同轴固定转子、定子、水套及电主轴箱，电主轴箱前端与主轴箱体后端凸阶处结合，水套后端由法兰与电主轴箱后部内凹台固定，通过法兰盘将圆光栅和工件卡盘驱动油缸安装在电机主轴后端。

本设计的机床主轴最高转速5000r/min，主轴轴承选用液体静压轴承形式，这种轴承结构刚度高，抗振性好，并且具有纠正轴本身误差的作用，可提高主轴的回转精度，还具有磨损小、寿命长的优点；该主轴静压系统选用的反馈元件反应灵敏，阶跃载荷下的过渡过程时间短，保证主轴系统有极高的动态精度。内装式电主轴的同步转子和定子采用高精度永磁体励磁，转子温度低，具有降低低速时转子中的功率损失、轴承发热和主轴膨胀小及加速、制动时间极短等优点，可满足精密主轴的高回转精度要求。本设计结构使主轴高转速和高精度得到了完美的统一，成功解决了一个关键问题，即传统静压主轴驱动方式单一老化、与现代技术发展脱钩的历史性问题，实现了先进驱动方式与传统静压主轴结构的融合。

附图说明

图1是后置直驱高速静压主轴单元结构示意图；

具体实施方式

本设计数控机床的后置直驱高速静压主轴结构，安装在卧式数控车床上，如图1所示，主轴箱体1为全封闭式箱体，箱体上方有一个用来安装调试主轴的工艺方孔，前、后两立壁有圆通孔，其特征在于在主轴箱体1前端立壁孔内安装前径向轴承2，并且处于主轴4前端大径台肩处的前径向轴承2轴瓦前、后的两个端面分别与主轴4的前法兰后端面和法兰盘3形成前、后止推轴承，主轴4后端安装后径向静压轴承5。电机主轴6以莫氏6号锥度插入主轴4后端相应锥度内腔形成刚性连接，并通过调整垫来保证两锥体的接触率达到80％以上。电机主轴6中部外壁凸台后同轴由内至外固定转子8、定子9、水套10及电主轴箱7，电主轴箱7前端与主轴箱体1后端凸阶处结合，水套10后端由法兰11与电主轴箱7后部内凹台固定，并将圆光栅12通过法兰盘13安装在电机主轴6后端壁外，法兰盘13将工件卡盘驱动油缸螺钉连接在电机主轴6后端壁上。

作业状态：内装式电主轴的转子8和定子9通过带动电机主轴5旋转从而带动主轴4高速转动，水套10在电机主轴6运转时通过循环恒温冷却水带走高速旋转产生的热量，由圆光栅12作为主轴旋转速度和精度的反馈元件，实现主轴高精度回转。

主轴4在前、后静压轴承2和5提供的液体压力润滑油层的作用下浮起；通过对后止推静压轴承3的控制油路进行高低压转换控制，在车削时启动低压，起承受轴向负荷的作用，钻铣时启动高压，形成推力油缸，起刹车作用。

组装次序：首先前、后两径向静压轴承2和5与主轴箱体1中孔内径以过盈配合公差组合，采用冷装轴瓦的方式进行装配。在装配后静压轴承2的轴瓦牢固无间隙地与主轴箱体1内径组合在一起，以保证静压油通过时的密封性；接着在高精度坐标镗床上对前后径向静压轴承2和5的孔进行精加工，保证前后轴承孔的同轴度和自身的形状公差精度等级极高；然后将精磨后的主轴4串装到主轴箱体1里后，再将通过热装方式组合在一起的电主轴转子8和电机主轴6整体通过莫氏6号锥度与主轴4配合，形成刚性连接；最后将电机主轴的定子8、水套9装进已与主轴箱体1固定在一起的电主轴箱7里，完成静压主轴结构两箱的装配。