[发明专利]一种超低温冷却介质内喷式机械主轴

权利要求书

1.一种超低温冷却介质内喷式机械主轴，其特征在于，该超低温冷却介质内喷式机械主轴主要由主轴头结构和主轴主体结构组成；

所述的主轴主体结构包括真空芯轴(3.1)、主轴体(3.2)、主轴外壳(4.6)以及内外双层回转支承轴承；静止的真空芯轴(3.1)为超低温冷却介质提供传输通道，同时其真空结构具有良好的隔热作用，限制了主轴主体内的低温传递；内层回转支承轴承的内圈与真空芯轴(3.1)配合，内层回转支承轴承的外圈与旋转的主轴体(3.2)配合，该轴承起到辅助支承与芯轴定位的功能；外层回转支承轴承的内圈与主轴体(3.2)配合，外层回转支承轴承的外圈与主轴外壳(4.6)配合；

所述的主轴主体结构装配时，首先将作为内层回转支承轴承的芯轴前轴承一(3.3)与芯轴前轴承二(3.4)依次装配于真空芯轴(3.1)的芯轴前端面(3.b)，采用锁紧螺母一(3.5)将芯轴前轴承一(3.3)与芯轴前轴承二(3.4)锁紧；然后将真空芯轴(3.1)从主轴体(3.2)的前端推入到主轴体(3.2)内部，该过程中芯轴前轴承一(3.3)与芯轴前轴承二(3.4)的外圈与主轴体前端内表面(2.b)呈过渡配合；接下来将芯轴后轴承一(3.6)与芯轴后轴承二(3.7)依次装配于真空芯轴(3.1)的芯轴后端面(3.c)，该过程中芯轴后轴承一(3.6)与芯轴后轴承二(3.7)的外圈与主轴体后端内表面(2.c)呈过渡配合，随后用锁紧螺母二(3.8)将该芯轴后轴承一(3.6)与芯轴后轴承二(3.7)内圈锁紧，并通过螺钉二(2.2)使得主轴后端盖(3.9)压紧芯轴后轴承一(3.6)与芯轴后轴承二(3.7)的外圈；至此，主轴体(3.2)内部装配完成；

所述的主轴体(3.2)与主轴外壳(4.6)装配时，将作为外层回转支承轴承的主轴前轴承一(4.1)、主轴前轴承二(4.2)、主轴前轴承三(4.3)和主轴前轴承四(4.4)依次装配于主轴体前端外表面(2.d)，采用锁紧螺母三(4.5)将上述四个主轴前轴承内圈锁紧；将主轴体(3.2)从主轴外壳(4.6)的前端推入到主轴外壳(4.6)内部，该过程中四个主轴前轴承的外圈与主轴外壳前端内表面(4.a)呈过渡配合，随后通过螺钉三(2.3)使得主轴外壳前端盖(4.7)压紧四个主轴前轴承的外圈；将主轴后轴承一(4.8)与主轴后轴承二(4.9)依次装配于主轴体后端外表面(2.e)，该过程中主轴后轴承一(4.8)与主轴后轴承二(4.9)的外圈与主轴外壳后端内表面(4.b)呈过渡配合，随后用锁紧螺母四(4.10)将主轴后轴承一(4.8)与主轴后轴承二(4.9)的内圈锁紧，并通过螺钉四(2.4)将主轴外壳后端盖(4.11)固定在主轴外壳(4.6)的后端，起防尘作用；至此，主轴主体结构装配完成；

所述的主轴头结构内部安装有具有隔热能力的密封结构，与真空芯轴(3.1)的外圆周表面形成径向旋转密封，防止超低温介质泄漏回流至主轴内部，遏止泄漏流对主轴前端的低温影响；

所述的主轴头结构包括主轴头(1.1)、隔热迷宫密封(1.2)和唇形密封(1.3)；主轴头结构装配时，依次将隔热迷宫密封(1.2)齿向朝内、唇形密封(1.3)开口朝内以过渡配合的方式装配到主轴头内孔(1.a)中，然后用螺钉一(2.1)将密封端盖(1.4)安装于主轴头(1.1)上，以压紧密封结构；

所述的主轴头结构与主轴主体结构装配时，将已装配完成的主轴头(1.1)的主轴头外表面(1.b)通过过盈配合与主轴体前端内孔(2.a)装配在一起，然后采用螺钉五(2.5)固定，此时隔热迷宫密封(1.2)、密封端盖(1.4)与芯轴前端外圆面(3.a)呈间隙配合，唇形密封(1.3)与芯轴前端外圆面(3.a)呈过盈配合；至此，超低温冷却介质内喷式机械主轴装配完成；

主轴工作时，首先将中空刀柄(5.1)插入到主轴头锥孔(1.c)中，然后用螺钉六(2.6)将中空刀柄(5.1)与主轴头(1.1)紧固，此时刀柄隔热层(5.2)与真空芯轴(3.1)留有端面间隙(4.c)，该间隙满足了中空刀柄(5.1)转动和真空芯轴(3.1)静止的要求；液氮从芯轴末端口(6.1)进入，流经真空芯轴(3.1)、刀柄隔热层(5.2)和内冷刀具(6.2)，最终从刀具尖端(6.3)射流而出。

2.根据权利要求1所述的超低温冷却介质内喷式机械主轴，其特征在于，所述的真空芯轴(3.1)是静止的，主轴体(3.2)是旋转的，主轴外壳(4.6)是静止的，共同构成了具有“静-动-静”结构特征的主轴。