[发明专利]车铣复合机床及其主轴锁紧装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工领域，更具体地，涉及一种车铣复合机床及其主轴锁紧装置。

背景技术

车铣复合机床以其普适的加工范围柔性生产能力受到了广泛的关注，其核心为既具备铣削能力还具备广泛的车削能力的铣主轴集成技术。当车铣复合机床处于铣削状态时，主轴可旋转；当车铣复合机床处于车削状态时，需锁紧主轴使主轴不动。当前主要有两种解决方案实现车铣这两种功能的转换。

一种解决方案为使用端齿盘锁紧。即，在主轴前端(主轴的前端指主轴靠近加工刀具的一端)采用端齿盘锁紧装置锁紧。端齿盘锁紧装置包括三片式端齿盘(又称鼠牙盘)，其中一个端齿盘固定在主轴上，一个固定在主轴箱体上，一个可沿主轴轴向滑动，当三个端齿盘啮合在一起时(对应端齿盘的锁紧状态)实现车削加工时对主轴的锁紧；当沿轴向滑动的端齿盘脱离其他两个端齿盘时(对应于端齿盘的解锁状态)实现主轴铣削加工。此方案将端齿盘布置在主轴前轴承前面，只对主轴前端锁紧，使主轴前后受力不均，存在刚性不足、具有反向间隙、不能完全卸载主轴轴承受力和增大主轴轴向力等缺点，一般只适合于小型车铣复合机床使用。

另一解决方案由专利申请号为200720082223.2的专利文献公开，主轴前轴承外侧设置有端齿盘锁紧装置，在主轴的后轴承内侧设置有锥面锁紧装置。锥面锁紧装置包括固定在后轴承座上的静锁紧块和可沿轴向滑动的动锁紧块。当需锁紧主轴时，静锁紧块和动锁紧块的锥面抵压接触产生摩擦力，同时动锁紧块与主轴箱体抵压接触产生摩擦力，静锁紧块的圆锥体部分向内变形收缩并抱死主轴，使得主轴后端锁紧。当静锁紧块和动锁紧块松开，主轴后端解除锁紧。该种方案因主轴前后均锁紧，承受弯矩能力更高刚性更好，适合较大车铣复合机床应用。但是，该方案中，由于静锁紧块固定在后轴承安装座上，当锥面锁紧装置处于锁死状态时，静锁紧块通过后轴承安装座施加给后轴承很大的轴向载荷，后轴承极易损坏，影响主轴的正常工作。

发明内容

本发明旨在提出一种车铣复合机床及其主轴锁紧装置，以解决现有技术中采用锥面锁紧装置的车铣复合机床的后轴承承受很大轴向载荷，后轴承容易损坏的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种车铣复合机床的主轴锁紧装置，主轴穿设在主轴箱体中，且主轴的两端分别通过第一轴承和第二轴承与主轴箱体连接；该主轴锁紧装置包括：端面齿锁紧装置，位于主轴箱体内且靠近第二轴承的外侧设置，该主轴锁紧装置还包括位于主轴箱体内且靠近第一轴承设置的锥面锁紧装置；锥面锁紧装置包括：固定至主轴上的静锁紧环形块，静锁紧环形块的外周呈锥形面；可沿主轴轴向滑动的动锁紧环形块，动锁紧环形块朝向静锁紧环形块的一端的内孔呈锥形面；车铣复合机床处于车削状态时，静锁紧环形块与动锁紧环形块的锥形面互相抵压接触，且动锁紧环形块与主轴箱体抵压接触；车铣复合机床处于铣削状态时，静锁紧环形块与动锁紧环形块的锥形面相分离。

进一步地，动锁紧环形块的两侧形成有两个互相隔离的第一液压腔和第二液压腔，第一液压腔和第二液压腔分别通过设置在主轴箱体上的油路进回油，以推动动锁紧环形块的轴向滑动。

进一步地，锥面锁紧装置位于第一轴承的外侧；静锁紧环形块与主轴一体成型。

进一步地，端面齿锁紧装置包括：第一端面齿，与主轴固定连接；第二端面齿，与主轴箱体固定连接；第三端面齿，可沿主轴轴向滑动；车铣复合机床处于车削状态时，第三端面齿与第一端面齿和第二端面齿相啮合；车铣复合机床处于铣削状态时，第三端面齿与第一端面齿和第二端面齿相分离。

进一步地，第一轴承为前轴承，第二轴承为后轴承。

进一步地，主轴箱体包括：主轴外壳，安装在主轴外壳前端的第一轴承座，安装在第一轴承座上的前盖；安装在主轴外壳后端的连接法兰；安装在连接法兰上的后盖；第一液压腔和第二液压腔形成于前盖、第一轴承座和动锁紧环形块围成的空间内。

进一步地，车铣复合机床处于车削状态时，动锁紧环形块开设锥形面的一端的外周与第一轴承座抵压接触。

进一步地，第一轴承的内侧由主轴外壳内部的第一止挡凸缘限位，第一轴承的外侧由第一轴承座和静锁紧环形块限位。

进一步地，第三端面齿的两侧形成有两个互相隔离的第三液压腔和第四液压腔，第三液压腔和第四液压腔分别通过设置在主轴箱体上的油路进回油，以推动第三端面齿的轴向滑动；第一液压腔、第二液压腔、第三液压腔和第四液压腔共用同一液压系统。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种车铣复合机床，该车铣复合机床设置有上述的主轴锁紧装置。