[实用新型]数控车床大规格精密直驱主轴结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种机械工程技术领域的可应用于全功能数控车床上的较大规格高速精密直驱式主轴结构。

背景技术

数控机床是机床工业的主流产品，高速精密数控机床是国内外装备制造业的技术基础和发展趋势，是装备制造业的战略性产业。高速精密数控机床的工作性能，取决于其关键部件之一主轴的性能，高速精密主轴系统是数控机床关键技术之一。

目前，在国内外数控车床中，高速精密主轴单元中主要应用的是滚动轴承，但这些轴承与动静压轴承相比承载能力小，精度低，使用寿命短。虽有部分使用液体动静压轴承、气体动静压轴承和磁悬浮轴承的外置式或内置式动静压电主轴结构，但此类结构在设计及制造或实际应用中存在许多问题。对于外置式结构，轴向尺寸大，容易造成负荷偏载，导致主轴受力情况差，不利于提高回转速度和精度；对于内置式结构，冷却或密封效果不好，容易造成电主轴的温升过高或污染，亦不利于提高回转速度。它们的共同特点只是将传统的动静压主轴和内置电机简单组合，但并不能满足全功能数控车床车削零件的要求。对于数控车床，主轴单元要求比磨床苛刻得多，它要求速度范围广，可以正反转，前端设有大直径的主轴头结构，因此需要合理设计动静压轴承的结构和轴系的布局，并且解决冷却和密封问题。

为了提高主轴速度和工作精度，动静压轴承内装式电主轴单元就成为数控车床主轴系统的最好选择之一。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号CN101060262，该发明名称为：电机内装式动静压电主轴。该专利的部分自述内容为：“一种电机内装式动静压电主轴，前轴承装设于壳体前端内，后轴承座与壳体后端相连，后轴承装设于后轴承座中，主轴的两端分别支承于前轴承和后轴承中，电机定子和电机转子装设于主轴的中部，后轴承后端装设止推轴承，止推轴承通过锁紧螺母固定于主轴上，止推轴承后端设有后端盖，后端盖固定于后轴承座上，止推轴承前端与后轴承之间设有前端间隙，止推轴承后端与后端盖之间设有后端间隙，前端间隙与后端间隙内充满有流体介质。该电机内装式动静压电主轴可实现机床高速精密加工，它具有装配维修工艺性好、制造成本低、使用寿命长、结构合理、冷却效果好等显著优点。”该专利将止推轴承设置于后轴承后端，止推面与主轴分体制造，虽然便于维修，但这种结构不易保证止推面与主轴的垂直度，且热变形时主轴只能向前伸长，进而影响主轴的工作精度。因此，这种专利的主轴结构对于车床等主轴轴向精度要求较高的数控机床是不能应用的。另一方面，该专利的动静压轴承密封结构为沟槽式自然回流密封，此结构在较大规格动静压轴承高速回转时很难密封或回收油雾油气。中国专利公开号CN201303269Y，该发明名称为：电主轴油雾/油气全密封回收装置。该专利的部分自述内容为：“在现有电主轴的结构基础上，在电主轴的端部设置端盖，该端盖与主轴的连接部位为密封气环，在端盖上设有压缩气体气道和环形气槽，压缩气体气道经进气气道与外部气源连通，其出气端分别与环型气道和密封气环连通。本实用新型采用环型气槽气堵法将油雾／油气密封在主轴内部，在保证电主轴的高速运转性能的同时可回收油雾／油气，消除了污染，避免浪费。”该专利气密封结构为一个进气孔进入环型沟槽的密封型式，此结构在圆周上气压压力是不均匀的，密封效果较差。

在进一步的文献检索中，尚未发现与本实用新型主题“大规格精密直驱主轴结构”相同或者类似的报道。

发明内容

本实用新型的目的在于设计一种数控车床大规格精密直驱主轴结构，将液体动静压轴承技术与电主轴技术两者有机结合，应用气密封结构，将止推轴承结构设置于主轴前部，解决了动静压轴承电机内装式主轴技术上的不足，实现了数控车床较大规格高速精密主轴结构，不仅可确保主轴很高的回转精度、刚度和转速，而且结构简单，零件数量少，可大大降低主轴箱体轴承或轴承座安装孔的机械加工难度，降低加工成本，提高整体结构的使用寿命和实踐应用的可操作性。