[实用新型]数值控制加工机主轴轴承切换装置

说明书

本实用新型涉及一种数值控制加工机高速切削用主轴，特别涉及一种数值控制加工机主轴轴承切换装置。

由于数值控制(CNC)加工机高速切削(主轴转速超过1万rpm)具有可减少切削所需时间以提高生产效率并且可降低切削阻抗与降低加工中的热影响的优点，因此，现今已是高速切削时代，又因主轴是用来固定刀具以借旋转进行切削加工的元件，因此主轴可说是数值控制加工机的精华所在。如图1所示，已有技术的第一种主轴10的轴孔101内穿设有一心轴11，所述心轴11后端套装有一碟形弹簧组111，且套结有一定位块112，前端螺结有一拉杆113，所述拉杆113外端再组设有一中心出水螺栓114。一四瓣爪12置入主轴10的轴孔101内，并且一刀把13置于主轴10的前端面外，其扣接部131伸入轴孔101且可与四瓣爪12的肩部121扣结，以使刀把13与主轴10紧密结合。此外，所述主轴10与壳体14之间轴装有主轴轴承15，它由同一规格的前轴承组151、中轴承组152及(小规格)后轴承组153所组成，以使主轴10可顺畅转动。所述壳体14的前、后端面锁结有前端盖141、后端盖142。如果所述主轴10为高转速设计，则主轴轴承15的预压为较轻的预压值且呈固定式设计，这样就会导致主轴10低转速时钢性不足的缺失，因此有必要提供一种可调整主轴轴承预压的主轴。

如图2所示，已有技术的第二种主轴20的构成大体与前述主轴10相同，唯一的不同之处是其主轴轴承25具有一前轴承组251和一后轴承组252。此外，壳体24内先置入一活塞26，所述活塞26由一后挡块261和一前挡块262组成，且可使主轴轴承25的前轴承组251容置其内。所述后挡块261与壳体24之间设有一后流道27。前挡块262与壳体24之间则设有一前流道28。这样，当主轴20处于低转速时，入力源是由后流道27注入并将后挡块261往前推进以增加前轴承组251的预压，可使前轴承组251处于低转速以具预定钢性。另当主轴20处于高转速状态时，将入力源由前流道28注入以减低前轴承组251的预压，使前轴承组251可因应主轴20的高转速。

如图3所示，它示出了已有技术的一种具有三段调整预压功能的主轴30，其主要构成大体与前述主轴10、20相同，区别在于其主轴轴承31的后轴承组311与壳体32之间设有三流道33，可借入力源由不同流道33注入以调整后轴承组311的预压。

上述主轴10、20、30的主轴轴承15、25、31虽皆具有可随主轴10、20、30运转的功效，但是仍存有以下缺点：

一、不论主轴10、20、30处于低转速还是高转速时，因其主轴轴承15、25、31的轴承组皆为同一规格轴承，所以是由相同规格的主轴轴承15、25、31进行低转速、高转速转动，但是因轴承的圆周速度=轴承的节圆径度(dm)×主轴的转速(N)，在主轴轴承15、25、31的轴承组为同一规格，也就是说dm为固定值的情况下，主轴轴承15、25、31的圆周速度必然随主轴10、20、30的转速增加而相对增加，因此，就有当主轴10、20、30处于高转速状态时，主轴轴承15、25、31的圆周速度就会过高而易生高温进而缩短使用寿命的缺点，或当主轴10、20、30处于低转速重切削状态时，有主轴轴承15、25、31的钢性不足进而影响切削品质的缺点。

举例来说，假设主轴轴承15、25、31为大轴承之7014轴承(外环径φ=110，内环径φ=70，dm=90)，虽然因为钢性较佳而适用于主轴10、20、30低转速重切削状态，但是当主轴10、20、30处于高转速状态(假设N=15000rpm)，则主轴轴承15、25、31的圆周速度=(90×15000rpm)=1350000rpm，由于大轴承的周长较长，所以高转速时易生高温，从而导致使用寿命缩短。

二、由于四瓣爪12、22为分离式设计，所以具有高转速时因无束缚性，易因离心力作用而造成四瓣爪12、22偏位，并造成主轴10、20转动不平衡。

三、由于碟形弹簧组111、211相当长，且无法获得有效支撑，所以当高速转动时，就会造成主轴10、20不平衡。

四、由于松刀时必须施打定位块112、212以对碟形弹簧组111、211施加打刀，由于所述打刀力相当大，所以常产生后端盖142、242伤及后轴承组153、252，导致后轴承组153、252的使用寿命缩短。

本实用新型的目的在于提供这样一种数值控制加工机主轴轴承切换装置，它可转换主轴轴承的预压以根据主轴的低转速、高转速而选择主轴轴承的适当轴承组运转，并且可有效降低主轴轴承的圆周速度以延长主轴轴承的使用寿命。