[实用新型]高速车铣复合加工动力电主轴装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械制造设备。

背景技术

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。

发明内容

本实用新型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。本发明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24，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。

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28支撑，同心安装在后轴承15外周的后轴承套28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28与后法兰13之间形成预紧油缸29，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26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26内环安装缸套17，缸套17在大法兰26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。