一种高速主轴箱结构的制作方法
一种高速主轴箱结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机床部件装置领域，尤其与一种高速主轴箱结构有关。
【背景技术】
[0002]现有的主轴箱结构一般包括包括主轴箱体、主轴装置、前轴承座、后轴承座和主轴驱动机构，所述的主轴箱体上设置有主轴孔，所述的主轴装置包括中空主轴、拉刀杆、拉刀爪和蝶簧组，主轴穿装于主轴孔中，前轴承座、后轴承座分别安装于所述主轴孔的前、后两端，前、后轴承座均设置有与主轴孔同心的轴向通孔，主轴前端通过前轴承支撑安装于前轴承座的轴向通孔上，主轴后端通过后轴承支撑安装于后轴承座的轴向通孔上，通常情况下前轴承和后轴承的预紧方式为固定预紧力，使得主轴在高速旋转过程中轴承的温升将逐步升高，对主轴的旋转精度、寿命、阻尼及噪音都产生影响，而且只在主轴箱体上设置冷却机构，使得轴承上的较高温度无法降低，影响转速以及轴承的使用寿命。
【发明内容】
[0003]本发明的目的旨在克服现有主轴箱机构存在冷却效果欠佳、轴承容易温升而影响转速和加工精度的缺陷，提供一种冷却和润滑效果好、加工精度高、轴承使用寿命长的高速主轴箱结构。
[0004]为此，本发明采用以下技术方案:一种高速主轴箱结构，包括主轴箱体、主轴装置、前轴承座、后轴承座、主轴驱动机构和动平衡调节机构，所述的主轴箱体上设置有主轴孔，所述的主轴装置包括中空主轴、拉刀杆、拉刀爪和蝶簧组，主轴穿装于所述的主轴孔中，所述的蝶簧组、拉刀爪和拉刀杆容置于主轴的中空内腔中，所述拉刀爪套装于拉刀杆前端，拉刀爪与主轴前端的内腔壁之间固定设有拉刀爪套，所述蝶簧组套装于拉刀杆后半段上，拉刀杆后端悬伸出所述的主轴的内腔后端，拉刀杆后端固定套装有一顶套，顶套外套有一连接套，连接套的前端面抵靠于所述的主轴后端端面上并通过螺钉固定连接，所述的前轴承座、后轴承座分别安装于所述主轴孔的前、后两端，前、后轴承座均设置有轴向通孔，所述的轴向通孔和所述主轴孔同心，主轴前端通过前轴承组件支撑安装于所述的前轴承座的轴向通孔上，前轴承座前端固定设置有前端盖，主轴后端通过后轴承组件支撑安装于所述的后轴承座的轴向通孔上，后轴承座后端固定连接有一后法兰，后法兰后端设置有一压盖，压盖后端设置有后端盖，后端盖抵靠于所述的连接套后端，所述的主轴驱动机构包括转子、转子连接套、定子和定子连接套，转子固定套装于转子连接套，转子连接套固定套装于主轴，使得转子和主轴相互固定，随主轴一起转动，所述的定子固定嵌装于定子连接套，定子连接套固定安装于所述主轴孔内腔壁，使得定子和主轴箱体相互固定，定子外套于转子并且两者之间相互有间隙；
其特征是，所述的前轴承组件包括两对间隔一定距离设置的前球轴承和后球轴承以及设置于所述两对球轴承之间的前内隔套和前外隔套，每对所述球轴承由背靠背的两个角接触球轴承以及该两个角接触球轴承之间的第一前挡圈和第一前隔环组成，第一前挡圈固定套装于所述的主轴，第一前挡圈两端分别抵靠于所述两个角接触球轴承的内圈相对的端面上，所述的第一前隔环间隙套装于所述的第一前挡圈外，第一前隔环两端分别抵靠于所述两个角接触球轴承的外圈相对的端面上，所有所述的角接触球轴承固定套装于所述的主轴前段，所述的前内隔套固定套装于所述主轴外，前内隔套的两端分别设置有轴向向外凸起的抵靠环，抵靠环的两端分别抵靠于其两侧相对设置的角接触球轴承内圈的端部，所述的前外隔套间隙套装于所述的前内隔套，前外隔套的两端分别抵靠于其两侧相对设置的角接触球轴承外圈的端部，所述抵靠环的宽度与所述前外隔套的宽度相等，所述的前轴承组件前端设置有第二前挡圈、第二前隔环和迷宫套，第二前挡圈固定套装于所述的主轴上，第二前挡圈前端抵靠于所述主轴前端设置的台阶端面上，后端抵靠于所述最前端的角接触球轴承的内圈前端面，第二前隔环间隙套装于所述的第二前挡圈外，第二前隔环前端抵靠于所述的前端盖后端面上，所述的前轴承组件后端设置有第三前挡圈、第三前隔环和第一锁紧螺母，第三前挡圈固定套装于所述的主轴，第三前挡圈的前端抵靠于所述最后端的角接触球轴承的内圈后端面，所述第一锁紧螺母固定套装于所述主轴上，第一锁紧螺母的前端抵靠于所述第三前挡圈的后端端面上，所述的第三前隔环间隙套装于所述的第三前挡圈外且两者形成迷宫结构，第三前隔环的前端抵靠于所述的最后端的角接触球轴承的外圈后端面，后端抵靠于所述的前轴承座轴向通孔内设置的内台阶端面上，
所述的后轴承组件包括滚柱轴承、后挡圈、后内隔套、外压套和第二锁紧螺母，滚柱轴承套装于所述的主轴上，所述滚柱轴承的内圈的内圆面为圆锥面，所述的主轴上设置有与所述滚柱轴承内圈的内圆面对应的圆锥外圆面，所述的后挡圈和后内隔套分别设置于所述滚柱轴承内圈的前后两端，所述的后挡圈的前端抵靠于所述主轴后端设置的端面靠肩上，所述的第二锁紧螺母设置于所述后内隔套的后端，第二锁紧螺母与所述的主轴螺纹固定连接，通过旋紧第二锁紧螺母对滚柱轴承的内圈起到轴向限位作用，所述的后轴承座的轴向通孔上设置有朝向后端的环形端面靠肩，所述的外压套间隙套装于所述的后内隔套外，所述的滚柱轴承的外圈前端和后端分别抵靠于该端面靠肩和外压套的前端面上，外压套后端通过所述的后法兰限位，通过后法兰和外压套对所述滚柱轴承的外圈起到轴向限位作用；所述的主轴箱结构还包括冷却系统和润滑系统，所述的冷却系统包括主轴冷却机构和轴承冷却机构，轴承冷却机构包括轴承冷却套、轴承冷却油通道、轴承冷却油进口、主轴冷却油出口和第一密封机构，轴承冷却套固定套装于所述的前轴承座外圈，所述的轴承冷却油通道由设于所述前轴承座外圆面上的若干个轴承环形凹槽组成，所述相邻两个轴承环形凹槽之间相互连通，所述的第一密封机构包括两个第一密封圈，两个第一密封圈分别设置于所述前轴承座外圆面的两端，使所有所述的轴承环形凹槽位于所述两个第一密封圈之间，所述的轴承冷却油进口和轴承冷却油出口均设置于所述的前轴承座上；主轴冷却机构包括主轴冷却套、主轴冷却油通道、主轴冷却油进口、主轴冷却油出口和第二密封机构，主轴冷却套固定嵌装于所述的主轴孔内腔壁和所述定子连接套的外壁之间，所述的主轴冷却油通道由设于所述主轴冷却套内腔壁上的若干个主轴环形凹槽组成，相邻两个主轴环形凹槽之间相互连通，所述的第二密封机构包括两个第二密封圈，两个第二密封圈分别设置于所述定子连接套外圆面上的两端，使所有所述的主轴环形凹槽位于所述两个第二密封圈之间，所述的主轴冷却油进口和主轴冷却油出口均设置于所述的主轴箱体上，且主轴冷却油进口与所述轴承冷却油出口连接； 所述的润滑系统包括前轴承润滑机构和后轴承润滑机构，前轴承润滑机构包括四条前润滑油输入通道、第一回油通道和前润滑油输出通道，四条前润滑油输入通道分别一一对应所述的四个角接触球轴承，每条前润滑油输入通道的进口设置于所述的前轴承座上部，每条所述前润滑油输入通道的出口各设置有一个喷嘴，喷嘴的喷射口朝向各自对应的所述角接触球轴承内腔，每一个所述的角接触球轴承下方对应的所述前轴承座内腔壁上设置有第一回油槽，每个所述的角接触球轴承的内腔通过所述的第一回油通道与所述的第一回油槽连通，第一回油槽与所述的前润滑油输出通道连通，所述的前润滑油输出通道设置于所述的前轴承座的下部，前润滑油输出通道的出口端设置于所述的前轴承座的 外圆面上，工作时，润滑油从每条前润滑油输入通道的进口进入，通过前润滑油输入通道出口的喷嘴将润滑油喷射入角接触球轴承的内腔中进行润滑，每个角接触球轴承内腔中多余的润滑油通过第一回油通道和各个第一回油槽流入前润滑油输出通道，进而从前润滑油输出通道的出口端回收；所述的后轴承润滑机构包括后润滑油输入通道、第二回油通道和后润滑油输出通道，后润滑油输入通道由分别设置于所述后轴承座和外压套上的两个通孔连通组成，后润滑油输入通道的进口设置于所述的后轴承座上部，后润滑油输入通道的出口设置于所述的外压套的前端面上且朝向所述滚柱轴承的内腔，所述后轴承座内腔壁上与所述的滚柱轴承下方对应处设置有第二回油槽，滚柱轴承的内腔通过所述的第二回油通道与所述的第二回油槽连通，第二回油槽与所述的后润滑油输出通道连通，后润滑油输出通道设置于所述的后轴承座上，后润滑油输出通道的出口端设置于所述的后轴承座下部并位于所述后轴承座的外圆面上，工作时，润滑油从后润滑油输入通道的进口进入，通过外压套上的后润滑油输入通道的出口进入滚柱轴承的内腔中进行润滑，滚柱轴承内腔中多余的润滑油通过第二回油通道和第二回油槽流入后润滑油输出通道，进而从后润滑油输出通道的出口端回收；能有效防止过多的润滑油在各个轴承附近积聚，使轴承升温；所述的动平衡调节机构包括前动平衡螺钉孔和后动平衡螺钉孔，所述的后动平衡螺钉孔设置于所述的顶套后端端面上，所述的前动平衡螺钉孔设置于所述的主轴前段的外圆面上，前动平衡螺钉孔和后动平衡螺钉孔均设置有调节螺钉，通过对调整螺钉的调节，保证主轴旋转的动平衡系数。
[0005]本发明可以达到以下有益效果:1、通过将主轴两端的轴承分别设置成后端固定前端游动的方式，保证主轴在高速旋转的情况下，主轴随温度上升膨胀而不发生弯曲变形，使得主轴顺畅的高速旋转；2、通过将后轴承采用内外圈分离圈的超高速单列圆柱滚柱轴承，且该轴承的内圈具有一定的锥度结构，通过锁紧螺母、内隔套挤压轴承内圈使其膨胀，通过后挡圈设定合理的轴承游隙，保证主轴旋转精度；3、通过将前轴承采用两对超高速角接触球轴承，并两两组合成背靠背布局，且两对角接触球轴承之间的预紧是通过锁紧螺母和等宽的前内、外隔套作用实现预定的轻预压方式，能有效提高转速和加工精度，且角接触球轴承采用外圈引导方式，有利于润滑油进入引导面及滚道，提高了转速；4、通过采用油气润滑方式对前轴承后轴承进行润滑，通过回油槽和输出通道将多余的润滑油排出箱体外，有效防止过多的油在轴承附近积聚，而使轴承升温，影响转速；5、通过在主轴箱结构内设置轴承冷却和主轴箱冷却的结构，使主轴箱内始终处于一个封闭冷却系统，能避免了主轴在高速加工时，主轴轴承温升过高而烧坏，同时又很好的控制了整个主轴箱处于恒温状态，保证加工精度6、通过在主轴的前后分别设置前动平衡螺钉孔和后动平衡螺钉孔进行调整，比原有只有一处动平衡螺钉孔提高了精度。
【附图说明】
[0006]图1是本发明的轴向剖面示意图。
[0007]图2是图1中a处的放大示意图。
[0008]图3是本发明中所述的前轴承座上设置的前润滑油输入通道的进口和轴承冷却油进口的不意图。
[0009]图4是本发明中其中一处所述前润滑油输入通道和喷嘴的结构示意图。
[0010]图5是本发明中所述的第一回油通道和前润滑油输出通道的示意图。
[0011]图6是本发明中另一个方向的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细描述。
[0013]如图1~图6所示，本发明包括主轴箱体8、主轴装置、前轴承座6、后轴承座16、主轴驱动机构和动平衡调节机构，所述的主轴箱体8上设置有主轴孔，所述的主轴装置包括中空主轴34、拉刀杆33、拉刀爪和蝶簧组32，主轴34穿装于所述的主轴孔中，所述的蝶簧组32、拉刀爪39和拉刀杆33容置于主轴34的中空内腔中，所述拉刀爪套42装于拉刀杆33前端，拉刀爪39与主轴34前端的内腔壁之间固定设有拉刀爪套42，所述蝶簧组32套装于拉刀杆33后半段上，拉刀杆33后端悬伸出所述的主轴34的内腔后端，拉刀杆33后端固定套装有一顶套20，顶套20外套有一连接套22，连接套22的前端面抵靠于所述的主轴34后端端面上并通过螺钉固定连接，所述的前轴承座6、后轴承座16分别安装于所述主轴孔的前、后两端，前、后轴承座16均设置有轴向通孔，所述的轴向通孔和所述主轴孔同心，主轴34前端通过前轴承组件支撑安装于所述的前轴承座6的轴向通孔上，前轴承座6前端固定设置有前端盖40，所述的前轴承组件包括两对间隔一定距离设置的前球轴承和后球轴承以及设置于所述两对球轴承之间的前内隔套36和前外隔套37，每对所述球轴承由背靠背的两个角接触球轴承I以及该两个角接触球轴承I之间的第一前挡圈2和第一前隔环3组成，第一前挡圈2固定套装于所述的主轴34，第一前挡圈2两端分别抵靠于所述两个角接触球轴承I的内圈相对的端面上，所述的第一前隔环3间隙套装于所述的第一前挡圈2外，第一前隔环3两端分别抵靠于所述两个角接触球轴承I的外圈相对的端面上，所有所述的角接触球轴承I固定套装于所述的主轴34前段，所述的前内隔套36固定套装于所述主轴34外，前内隔套36的两端分别设置有轴向向外凸起的抵靠环，抵靠环的两端分别抵靠于其两侧相对设置的角接触球轴承I内圈的端部，所述的前外隔套37间隙套装于所述的前内隔套36，前外隔套37的两端分别抵靠于其两侧相对设置的角接触球轴承I外圈的端部，所述抵靠环的宽度与所述前外隔套37的宽度相等，所述的前轴承组件前端设置有第二前挡圈46、第二前隔环41和迷宫套45，迷宫套45和第二前挡圈46均固定套装于所述的主轴34上，所述主轴前端设置有朝后的台阶端面，该台阶端面与所述的迷宫套45的后端面齐平，迷宫套45的前端与所述的前端盖40的后端形成第一迷宫结构，第二前挡圈46前端抵靠于所述主轴34前端设置的台阶端面和迷宫套45的后端面上，后端抵靠于所述最前端的角接触球轴承I的内圈前端面，第二前隔环41间隙套装于所述的第二前挡圈46外，第二前隔环41前端抵靠于所述的迷宫套45的后端，防止水或杂质进入轴承内部，所述的前轴承组件后端设置有第三前挡圈、第三前隔环和第一锁紧螺母，第三前挡圈固定套装于所述的主轴34，第三前挡圈的前端抵靠于所述最后端的角接触球轴承I的内圈后端面，所述第一锁紧螺母固定套装于所述主轴34上，第一锁紧螺母的前端抵靠于所述第三前挡圈的后端端面上，所述的第三前隔环间隙套装于所述的第三前挡圈外且两者形成第二迷宫结构，第三前隔环的前端抵靠于所述的最后端的角接触球轴承I的外圈后端面，后端抵靠于所述的前轴承座6轴向通孔内设置的内台阶端面上；所述的主轴34前端与所述的前端盖40内壁之间依次嵌套有第一挡水套筒43和第二挡水套筒44，第一挡水套筒43和第二挡水套筒44之间设置有间隙，第一挡水套筒43前端的外圆面上设置有圆环形凸台，所述的第二挡水套筒44前端的外圆面上径向向外设置有环形凸起，环形凸起的前端面抵靠于所述的圆环形凸台的后端面，环形凸起的后端面抵靠于所述的前端盖40的前端面，能有效起到挡水作用，所述的前端盖40的下部设置有泄水槽47，泄水槽47上端与所述的第一 迷宫结构的迷宫腔连通，可以将少部分进入迷宫结构的水从泄水槽47流出，进一步防止水进入角接触球轴承I轴承内腔，对轴承起到保护作用。
[0014]所述的主轴34后端通过后轴承组件支撑安装于所述的后轴承座16的轴向通孔上，后轴承座16后端固定连接有一后法兰18，所述的后轴承组件包括滚柱轴承27、后挡圈17、后内隔套25、外压套26和第二锁紧螺母，滚柱轴承27套装于所述的主轴34上，所述滚柱轴承27的内圈的内圆面为圆锥面，所述的主轴34上设置有与所述滚柱轴承27内圈的内圆面对应的圆锥外圆面，所述的后挡圈17和后内隔套25分别设置于所述滚柱轴承27内圈的前后两端，所述的后挡圈17的前端抵靠于所述主轴34后端设置的端面靠肩上，所述的第二锁紧螺母设置于所述后内隔套25的后端，第二锁紧螺母与所述的主轴34的螺纹固定连接，通过旋紧第二锁紧螺母对滚柱轴承27的内圈起到轴向限位作用，所述的后轴承座16的轴向通孔上设置有朝向后端的环形端面靠肩，所述的外压套26间隙套装于所述的后内隔套25外，所述的滚柱轴承27的外圈前端和后端分别抵靠于该端面靠肩和外压套26的前端面上，外压套26后端通过所述的后法兰18限位，通过后法兰18和外压套26对所述滚柱轴承27的外圈起到轴向限位作用，后法兰18后端设置有一压盖19，压盖19后端设置有后端盖23，后端盖23抵靠于所述的连接套22后端，使后轴承组件和前轴承组件分别形成后端固定、前端游离的结构方式，提高主轴34的转速和精度；后挡圈17前端面与后轴承座16的环形端面靠肩之间形成一迷宫结构，防止滚柱轴承内的润滑油进入到主轴箱体8内，后轴承座16上设置有进气通道，往进气通道内通气，使主轴箱体8内处于一定压力，进一步防止润滑油进入到主轴箱体8内。
[0015]所述的主轴驱动机构包括转子14、转子连接套31、定子12和定子连接套11，转子14固定套装于转子连接套31，转子连接套31固定套装于主轴34，使得转子14和主轴34相互固定，随主轴34 —起转动，所述的定子12固定嵌装于定子连接套11，定子连接套11固定安装于所述主轴孔内腔壁，使得定子12和主轴箱体8相互固定，定子12外套于转子14并且两者之间相互有间隙，通过在定子12和转子14的磁场力作用下直接驱动主轴34高速旋转，省掉了中间传动环节，实现1:1传动，实现高速旋转。
[0016]所述的冷却系统包括主轴冷却机构和轴承冷却机构，轴承冷却机构包括轴承冷却套5、轴承冷却油通道、轴承冷却油进口 7、主轴冷却油出口 13和第一密封机构30，轴承冷却套5固定套装于所述的前轴承座6外圈，所述的轴承冷却油通道由设于所述前轴承座6外圆面上的若干个轴承环形凹槽4组成，所述相邻两个轴承环形凹槽4之间相互连通，所述的第一密封机构30包括两个第一密封圈，两个第一密封圈分别设置于所述前轴承座6外圆面的两端，使所有所述的轴承环形凹槽4位于所述两个第一密封圈之间，所述的轴承冷却油进口 7和轴承冷却油出口均设置于所述的前轴承座6上；主轴冷却机构包括主轴冷却套10、主轴冷却油通道、主轴冷却油进口、主轴冷却油出口 13和第二密封机15构，主轴冷却套10固定嵌装于所述的主轴孔内腔壁和所述定子连接套11的外壁之间，所述的主轴冷却油通道由设于所述主轴冷却套10内腔壁上的若干个主轴环形凹槽9组成，相邻两个主轴环形凹槽9之间相互连通，所述的第二密封机15构包括两个第二密封圈，两个第二密封圈分别设置于所述定子连接套11外圆面上的两端，使所有所述的主轴环形凹槽9位于所述两个第二密封圈之间，所述的主轴冷却油进口和主轴冷却油出口 13均设置于所述的主轴箱体8上，且主轴冷却油进口与所述轴承冷却油出口连接。
[0017]所述的润滑系统包括前轴承润滑机构和后轴承润滑机构，前轴承润滑机构包括四条前润滑油输入通道51、第一回油通道48和前润滑油输出通道52，四条前润滑油输入通道51分别一一对应所述的四个角接触球轴承1，每条前润滑油输入通道51的进口 49设置于所述的前轴承座6上部，每条所述前润滑油输入通道51的出口各设置有一个喷嘴50，喷嘴50的喷射口朝向各自对应的所述角接触球轴承I内腔，每一个所述的角接触球轴承I下方对应的所述前轴承座6内腔壁上设置有第一回油槽38，所述的第一前挡圈2的后端面、第二前挡圈46两侧端面、前内隔套36两侧端面和第三前挡圈前端面上分别设置有竖直方向的径向通槽作为所述的第一回油通道48，使每个所述的角接触球轴承I的内腔通过所述的第一回油通道48与所述的第一回油槽38连通，第一回油槽38与所述的前润滑油输出通道52连通，所述的前润滑油输出通道52设置于所述的前轴承座6的下部，前润滑油输出通道52的出口端设置于所述的前轴承座6的外圆面上，工作时，润滑油从每条前润滑油输入通道51的进口进入，通过前润滑油输入通道51出口的喷嘴50将润滑油喷射入角接触球轴承I的内腔中进行润滑，每个角接触球轴承I内腔中多余的润滑油通过第一回油通道48和各个第一回油槽38流入前润滑油输出通道52，进而从前润滑油输出通道52的出口端回收；所述的后轴承润滑机构包括后润滑油输入通道53、第二回油通道54和后润滑油输出通道28，后润滑油输入通道53由分别设置于所述后轴承座16和外压套26上的两个通孔连通组成，后润滑油输入通道53的进口设置于所述的后轴承座16上部，后润滑油输入通道53的出口设置于所述的外压套26的前端面上且朝向所述滚柱轴承27的内腔，所述后轴承座16内腔壁上与所述的滚柱轴承27下方对应处设置有第二回油槽55，所述的后挡圈17后端面和后内隔套25的前端面上分别设置有竖直方向的径向通槽作为所述的第二回油通道54，滚柱轴承27的内腔通过所述的第二回油通道54与所述的第二回油槽55连通，第二回油槽55与所述的后润滑油输出通道28连通，后润滑油输出通道28设置于所述的后轴承座16上，后润滑油输出通道28的出口端设置于所述的后轴承座16下部并位于所述后轴承座16的外圆面上，工作时，润滑油从后润滑油输入通道53的进口进入，通过外压套26上的后润滑油输入通道53的出口进入滚柱轴承27的内腔中进行润滑，滚柱轴承27内腔中多余的润滑油通过第二回油通道54和第二回油槽55流入后润滑油输出通道28，进而从后润滑油输出通道28的出口端回收；能有效防止过多的润滑油在各个轴承附近积聚，使轴承升温；所述的动平衡调节机构包括前动平衡螺钉孔35和后动平衡螺钉孔，所述的后动平衡螺钉孔21设置于所述的顶套20后端端面上，所述的前动平衡螺钉孔设置于所述的主轴34前段的外圆面上，前动平衡螺钉孔和后动平衡螺钉孔上分别设置有调节螺钉。
【主权项】
1.一种高速主轴箱结构，包括主轴箱体、主轴装置、前轴承座、后轴承座、主轴驱动机构和动平衡调节机构，所述的主轴箱体上设置有主轴孔，所述的主轴装置包括中空主轴、拉刀杆、拉刀爪和蝶簧组，主轴穿装于所述的主轴孔中，所述的蝶簧组、拉刀爪和拉刀杆容置于主轴的中空内腔中，所述拉刀爪套装于拉刀杆前端，拉刀爪与主轴前端的内腔壁之间固定设有拉刀爪套，所述蝶簧组套装于拉刀杆后半段上，拉刀杆后端悬伸出所述的主轴的内腔后端，拉刀杆后端固定套装有一顶套，顶套外套有一连接套，连接套的前端面抵靠于所述的主轴后端端面上并通过螺钉固定连接， 所述的前轴承座、后轴承座分别安装于所述主轴孔的前、后两端，前、后轴承座均设置有轴向通孔，所述的轴向通孔和所述主轴孔同心，主轴前端通过前轴承组件支撑安装于所述的前轴承座的轴向通孔上，前轴承座前端固定设置有前端盖，主轴后端通过后轴承组件支撑安装于所述的后轴承座的轴向通孔上，后轴承座后端固定连接有一后法兰，后法兰后端设置有一压盖，压盖后端设置有后端盖，后端盖抵靠于所述的连接套后端，所述的主轴驱动机构包括转子、转子连接套、定子和定子连接套，转子固定套装于转子连接套，转子连接套固定套装于主轴，使得转子和主轴相互固定，随主轴一起转动，所述的定子固定嵌装于定子连接套，定子连接套固定安装于所述主轴孔内腔壁，使得定子和主轴箱体相互固定，定子外套于转子并且两者之间相互有间隙； 其特征在于:所述的前轴承组件包括两对间隔一定距离设置的前球轴承和后球轴承以及设置于所述两对球轴承之间的前内隔套和前外隔套，每对所述球轴承由背靠背的两个角接触球轴承以及该两个角接触球轴承之间的第一前挡圈和第一前隔环组成，第一前挡圈固定套装于所述的主轴，第一前挡圈两端分别抵靠于所述两个角接触球轴承的内圈相对的端面上，所述的第一前隔环间隙套装于所述的第一前挡圈外，第一前隔环两端分别抵靠于所述两个角接触球轴承的外圈相对的端面上，所有所述的角接触球轴承固定套装于所述的主轴前段，所述的前内隔套固定套装于所述主轴外，前内隔套的两端分别设置有轴向向外凸起的抵靠环，抵靠环的两端分别抵靠于其两侧相对设置的角接触球轴承内圈的端部，所述的前外隔套间隙套装于所述的前内隔套，前外隔套的两端分别抵靠于其两侧相对设置的角接触球轴承外圈的端部，所述抵靠环的宽度与所述前外隔套的宽度相等，所述的前轴承组件前端设置有第二前挡圈、第二前隔环和迷宫套，第二前挡圈固定套装于所述的主轴上，第二前挡圈前端抵靠于所述主轴前端设置的台阶端面上，后端抵靠于所述最前端的角接触球轴承的内圈前端面，第二前隔环间隙套装于所述的第二前挡圈外，第二前隔环前端抵靠于所述的前端盖后端面上，所述的前轴承组件后端设置有第三前挡圈、第三前隔环和第一锁紧螺母，第三前挡圈固定套装于所述的主轴，第三前挡圈的前端抵靠于所述最后端的角接触球轴承的内圈后端面，所述第一锁紧螺母固定套装于所述主轴上，第一锁紧螺母的前端抵靠于所述第三前挡圈的后端端面上，所述的第三前隔环间隙套装于所述的第三前挡圈外且两者形成迷宫结构，第三前隔环的前端抵靠于所述的最后端的角接触球轴承的外圈后端面，后端抵靠于所述的前轴承座轴向通孔内设置的内台阶端面上， 所述的后轴承组件包括滚柱轴承、后挡圈、后内隔套、外压套和第二锁紧螺母，滚柱轴承套装于所述的主轴上，所述滚柱轴承的内圈的内圆面为圆锥面，所述的主轴上设置有与所述滚柱轴承内圈的内圆面对应的圆锥外圆面，所述的后挡圈和后内隔套分别设置于所述滚柱轴承内圈的前后两端，所述的后挡圈的前端抵靠于所述主轴后端设置的端面靠肩上，所述的第二锁紧螺母设置于所述后内隔套的后端，第二锁紧螺母与所述的主轴螺纹固定连接，所述的后轴承座的轴向通孔上设置有朝向后端的环形端面靠肩，所述的外压套间隙套装于所述的后内隔套外，所述的滚柱轴承的外圈前端和后端分别抵靠于该端面靠肩和外压套的前端面上，外压套后端通过所述的后法兰限位； 所述的主轴箱结构还包括冷却系统和润滑系统，所述的冷却系统包括主轴冷却机构和轴承冷却机构，轴承冷却机构包括轴承冷却套、轴承冷却油通道、轴承冷却油进口、主轴冷却油出口和第一密封机构，轴承冷却套固定套装于所述的前轴承座外圈，所述的轴承冷却油通道由设于所述前轴承座外圆面上的若干个轴承环形凹槽组成，所述相邻两个轴承环形凹槽之间相互连通，所述的第一密封机构包括两个第一密封圈，两个第一密封圈分别设置于所述前轴承座外圆面的两端，使所有所述的轴承环形凹槽位于所述两个第一密封圈之间，所述的轴承冷却油进口和轴承冷却油出口均设置于所述的前轴承座上；所述主轴冷却机构包括主轴冷却套、主轴冷却油通道、主轴冷却油进口、主轴冷却油出口和第二密封机构，主轴冷却套固定嵌装于所述的主轴孔内腔壁和所述定子连接套的外壁之间，所述的主轴冷却油通道由设于所述主轴冷却套内腔壁上的若干个主轴环形凹槽组成，相邻两个主轴环形凹槽之间相互连通，所述的第二密封机构包括两个第二密封圈，两个第二密封圈分别设置于所述定子连接套外圆面上的两端，使所有所述的主轴环形凹槽位于所述两个第二密封圈之间，所述的主轴冷却油进口和主轴冷却油出口均设置于所述的主轴箱体上，且主轴冷却油进口与所述轴承冷却油出口连接； 所述的润滑系统包括前轴承润滑机构和后轴承润滑机构，前轴承润滑机构包括四条前润滑油输入通道、第一回油通道和前润滑油输出通道，四条前润滑油输入通道分别一一对应所述的四个角接触球轴承，每条前润滑油输入通道的进口设置于所述的前轴承座上部，每条所述前润滑油输入通道的出口各设置有一个喷嘴，喷嘴的喷射口朝向各自对应的所述角接触球轴承内腔，每一个所述的角接触球轴承下方对应的所述前轴承座内腔壁上设置有第一回油槽，每个所述的角接触球轴承的内腔通过所述的第一回油通道与所述的第一回油槽连通，第一回油槽与所述的前润滑油输出通道连通，所述的前润滑油输出通道设置于所述的前轴承座的下部，前润滑油输出通道的出口端设置于所述的前轴承座的外圆面上；所述的后轴承润滑机构包括后润滑油输入通道、第二回油通道和后润滑油输出通道，后润滑油输入通道由分别设置于所述后轴承座和外压套上的两个通孔连通组成，后润滑油输入通道的进口设置于所述的后轴承座上部，后润滑油输入通道的出口设置于所述的外压套的前端面上且朝向所述滚柱轴承的内腔，所述后轴承座内腔壁上与所述的滚柱轴承下方对应处设置有第二回油槽，滚柱轴承的内腔通过所述的第二回油通道与所述的第二回油槽连通，第二回油槽与所述的后润滑油输出通道连通，后润滑油输出通道设置于所述的后轴承座上，后润滑油输出通道的出口端设置于所述的后轴承座下部并位于所述后轴承座的外圆面上；所述的动平衡调节机构包括前动平衡螺钉孔和后动平衡螺钉孔，所述的后动平衡螺钉孔设置于所述的顶套后端端面上，所述的前动平衡螺钉孔设置于所述的主轴前段的外圆面上，前动平衡螺钉孔和后动平衡螺钉孔上分别设置有调节螺钉。
【专利摘要】一种高速主轴箱结构，属于机床部件装置领域。本发明包括主轴箱体、主轴装置、前轴承座、后轴承座、主轴驱动机构、冷却系统、润滑系统和动平衡调节机构，主轴装置的主轴通过前轴承组件和后轴承组件支撑安装于主轴箱体的主轴孔中，前轴承组件的轴承为两对间隔一定距离设置的前球轴承和后球轴承，后轴承组件的轴承为滚柱轴承，冷却系统包括主轴冷却机构和轴承冷却机构，分别对主轴和轴承内部起到冷却作用，润滑系统包括前轴承润滑机构和后轴承润滑机构，分别对前轴承组件和后轴承组件起到润滑作用。解决了现有主轴箱机构冷却效果欠佳、轴承容易温升而影响转速和加工精度的问题。
【IPC分类】B23Q11/12, B23B19/02
【公开号】CN104889425
【申请号】CN201510323303
【发明人】石鑫江, 周德润, 汤海锋
【申请人】浙江日发精密机械股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月11日
【技术领域】
[0001]本发明属于机床部件装置领域，尤其与一种高速主轴箱结构有关。
【背景技术】
[0002]现有的主轴箱结构一般包括包括主轴箱体、主轴装置、前轴承座、后轴承座和主轴驱动机构，所述的主轴箱体上设置有主轴孔，所述的主轴装置包括中空主轴、拉刀杆、拉刀爪和蝶簧组，主轴穿装于主轴孔中，前轴承座、后轴承座分别安装于所述主轴孔的前、后两端，前、后轴承座均设置有与主轴孔同心的轴向通孔，主轴前端通过前轴承支撑安装于前轴承座的轴向通孔上，主轴后端通过后轴承支撑安装于后轴承座的轴向通孔上，通常情况下前轴承和后轴承的预紧方式为固定预紧力，使得主轴在高速旋转过程中轴承的温升将逐步升高，对主轴的旋转精度、寿命、阻尼及噪音都产生影响，而且只在主轴箱体上设置冷却机构，使得轴承上的较高温度无法降低，影响转速以及轴承的使用寿命。
【发明内容】
[0003]本发明的目的旨在克服现有主轴箱机构存在冷却效果欠佳、轴承容易温升而影响转速和加工精度的缺陷，提供一种冷却和润滑效果好、加工精度高、轴承使用寿命长的高速主轴箱结构。
[0004]为此，本发明采用以下技术方案:一种高速主轴箱结构，包括主轴箱体、主轴装置、前轴承座、后轴承座、主轴驱动机构和动平衡调节机构，所述的主轴箱体上设置有主轴孔，所述的主轴装置包括中空主轴、拉刀杆、拉刀爪和蝶簧组，主轴穿装于所述的主轴孔中，所述的蝶簧组、拉刀爪和拉刀杆容置于主轴的中空内腔中，所述拉刀爪套装于拉刀杆前端，拉刀爪与主轴前端的内腔壁之间固定设有拉刀爪套，所述蝶簧组套装于拉刀杆后半段上，拉刀杆后端悬伸出所述的主轴的内腔后端，拉刀杆后端固定套装有一顶套，顶套外套有一连接套，连接套的前端面抵靠于所述的主轴后端端面上并通过螺钉固定连接，所述的前轴承座、后轴承座分别安装于所述主轴孔的前、后两端，前、后轴承座均设置有轴向通孔，所述的轴向通孔和所述主轴孔同心，主轴前端通过前轴承组件支撑安装于所述的前轴承座的轴向通孔上，前轴承座前端固定设置有前端盖，主轴后端通过后轴承组件支撑安装于所述的后轴承座的轴向通孔上，后轴承座后端固定连接有一后法兰，后法兰后端设置有一压盖，压盖后端设置有后端盖，后端盖抵靠于所述的连接套后端，所述的主轴驱动机构包括转子、转子连接套、定子和定子连接套，转子固定套装于转子连接套，转子连接套固定套装于主轴，使得转子和主轴相互固定，随主轴一起转动，所述的定子固定嵌装于定子连接套，定子连接套固定安装于所述主轴孔内腔壁，使得定子和主轴箱体相互固定，定子外套于转子并且两者之间相互有间隙；
其特征是，所述的前轴承组件包括两对间隔一定距离设置的前球轴承和后球轴承以及设置于所述两对球轴承之间的前内隔套和前外隔套，每对所述球轴承由背靠背的两个角接触球轴承以及该两个角接触球轴承之间的第一前挡圈和第一前隔环组成，第一前挡圈固定套装于所述的主轴，第一前挡圈两端分别抵靠于所述两个角接触球轴承的内圈相对的端面上，所述的第一前隔环间隙套装于所述的第一前挡圈外，第一前隔环两端分别抵靠于所述两个角接触球轴承的外圈相对的端面上，所有所述的角接触球轴承固定套装于所述的主轴前段，所述的前内隔套固定套装于所述主轴外，前内隔套的两端分别设置有轴向向外凸起的抵靠环，抵靠环的两端分别抵靠于其两侧相对设置的角接触球轴承内圈的端部，所述的前外隔套间隙套装于所述的前内隔套，前外隔套的两端分别抵靠于其两侧相对设置的角接触球轴承外圈的端部，所述抵靠环的宽度与所述前外隔套的宽度相等，所述的前轴承组件前端设置有第二前挡圈、第二前隔环和迷宫套，第二前挡圈固定套装于所述的主轴上，第二前挡圈前端抵靠于所述主轴前端设置的台阶端面上，后端抵靠于所述最前端的角接触球轴承的内圈前端面，第二前隔环间隙套装于所述的第二前挡圈外，第二前隔环前端抵靠于所述的前端盖后端面上，所述的前轴承组件后端设置有第三前挡圈、第三前隔环和第一锁紧螺母，第三前挡圈固定套装于所述的主轴，第三前挡圈的前端抵靠于所述最后端的角接触球轴承的内圈后端面，所述第一锁紧螺母固定套装于所述主轴上，第一锁紧螺母的前端抵靠于所述第三前挡圈的后端端面上，所述的第三前隔环间隙套装于所述的第三前挡圈外且两者形成迷宫结构，第三前隔环的前端抵靠于所述的最后端的角接触球轴承的外圈后端面，后端抵靠于所述的前轴承座轴向通孔内设置的内台阶端面上，
所述的后轴承组件包括滚柱轴承、后挡圈、后内隔套、外压套和第二锁紧螺母，滚柱轴承套装于所述的主轴上，所述滚柱轴承的内圈的内圆面为圆锥面，所述的主轴上设置有与所述滚柱轴承内圈的内圆面对应的圆锥外圆面，所述的后挡圈和后内隔套分别设置于所述滚柱轴承内圈的前后两端，所述的后挡圈的前端抵靠于所述主轴后端设置的端面靠肩上，所述的第二锁紧螺母设置于所述后内隔套的后端，第二锁紧螺母与所述的主轴螺纹固定连接，通过旋紧第二锁紧螺母对滚柱轴承的内圈起到轴向限位作用，所述的后轴承座的轴向通孔上设置有朝向后端的环形端面靠肩，所述的外压套间隙套装于所述的后内隔套外，所述的滚柱轴承的外圈前端和后端分别抵靠于该端面靠肩和外压套的前端面上，外压套后端通过所述的后法兰限位，通过后法兰和外压套对所述滚柱轴承的外圈起到轴向限位作用；所述的主轴箱结构还包括冷却系统和润滑系统，所述的冷却系统包括主轴冷却机构和轴承冷却机构，轴承冷却机构包括轴承冷却套、轴承冷却油通道、轴承冷却油进口、主轴冷却油出口和第一密封机构，轴承冷却套固定套装于所述的前轴承座外圈，所述的轴承冷却油通道由设于所述前轴承座外圆面上的若干个轴承环形凹槽组成，所述相邻两个轴承环形凹槽之间相互连通，所述的第一密封机构包括两个第一密封圈，两个第一密封圈分别设置于所述前轴承座外圆面的两端，使所有所述的轴承环形凹槽位于所述两个第一密封圈之间，所述的轴承冷却油进口和轴承冷却油出口均设置于所述的前轴承座上；主轴冷却机构包括主轴冷却套、主轴冷却油通道、主轴冷却油进口、主轴冷却油出口和第二密封机构，主轴冷却套固定嵌装于所述的主轴孔内腔壁和所述定子连接套的外壁之间，所述的主轴冷却油通道由设于所述主轴冷却套内腔壁上的若干个主轴环形凹槽组成，相邻两个主轴环形凹槽之间相互连通，所述的第二密封机构包括两个第二密封圈，两个第二密封圈分别设置于所述定子连接套外圆面上的两端，使所有所述的主轴环形凹槽位于所述两个第二密封圈之间，所述的主轴冷却油进口和主轴冷却油出口均设置于所述的主轴箱体上，且主轴冷却油进口与所述轴承冷却油出口连接； 所述的润滑系统包括前轴承润滑机构和后轴承润滑机构，前轴承润滑机构包括四条前润滑油输入通道、第一回油通道和前润滑油输出通道，四条前润滑油输入通道分别一一对应所述的四个角接触球轴承，每条前润滑油输入通道的进口设置于所述的前轴承座上部，每条所述前润滑油输入通道的出口各设置有一个喷嘴，喷嘴的喷射口朝向各自对应的所述角接触球轴承内腔，每一个所述的角接触球轴承下方对应的所述前轴承座内腔壁上设置有第一回油槽，每个所述的角接触球轴承的内腔通过所述的第一回油通道与所述的第一回油槽连通，第一回油槽与所述的前润滑油输出通道连通，所述的前润滑油输出通道设置于所述的前轴承座的下部，前润滑油输出通道的出口端设置于所述的前轴承座的 外圆面上，工作时，润滑油从每条前润滑油输入通道的进口进入，通过前润滑油输入通道出口的喷嘴将润滑油喷射入角接触球轴承的内腔中进行润滑，每个角接触球轴承内腔中多余的润滑油通过第一回油通道和各个第一回油槽流入前润滑油输出通道，进而从前润滑油输出通道的出口端回收；所述的后轴承润滑机构包括后润滑油输入通道、第二回油通道和后润滑油输出通道，后润滑油输入通道由分别设置于所述后轴承座和外压套上的两个通孔连通组成，后润滑油输入通道的进口设置于所述的后轴承座上部，后润滑油输入通道的出口设置于所述的外压套的前端面上且朝向所述滚柱轴承的内腔，所述后轴承座内腔壁上与所述的滚柱轴承下方对应处设置有第二回油槽，滚柱轴承的内腔通过所述的第二回油通道与所述的第二回油槽连通，第二回油槽与所述的后润滑油输出通道连通，后润滑油输出通道设置于所述的后轴承座上，后润滑油输出通道的出口端设置于所述的后轴承座下部并位于所述后轴承座的外圆面上，工作时，润滑油从后润滑油输入通道的进口进入，通过外压套上的后润滑油输入通道的出口进入滚柱轴承的内腔中进行润滑，滚柱轴承内腔中多余的润滑油通过第二回油通道和第二回油槽流入后润滑油输出通道，进而从后润滑油输出通道的出口端回收；能有效防止过多的润滑油在各个轴承附近积聚，使轴承升温；所述的动平衡调节机构包括前动平衡螺钉孔和后动平衡螺钉孔，所述的后动平衡螺钉孔设置于所述的顶套后端端面上，所述的前动平衡螺钉孔设置于所述的主轴前段的外圆面上，前动平衡螺钉孔和后动平衡螺钉孔均设置有调节螺钉，通过对调整螺钉的调节，保证主轴旋转的动平衡系数。
[0005]本发明可以达到以下有益效果:1、通过将主轴两端的轴承分别设置成后端固定前端游动的方式，保证主轴在高速旋转的情况下，主轴随温度上升膨胀而不发生弯曲变形，使得主轴顺畅的高速旋转；2、通过将后轴承采用内外圈分离圈的超高速单列圆柱滚柱轴承，且该轴承的内圈具有一定的锥度结构，通过锁紧螺母、内隔套挤压轴承内圈使其膨胀，通过后挡圈设定合理的轴承游隙，保证主轴旋转精度；3、通过将前轴承采用两对超高速角接触球轴承，并两两组合成背靠背布局，且两对角接触球轴承之间的预紧是通过锁紧螺母和等宽的前内、外隔套作用实现预定的轻预压方式，能有效提高转速和加工精度，且角接触球轴承采用外圈引导方式，有利于润滑油进入引导面及滚道，提高了转速；4、通过采用油气润滑方式对前轴承后轴承进行润滑，通过回油槽和输出通道将多余的润滑油排出箱体外，有效防止过多的油在轴承附近积聚，而使轴承升温，影响转速；5、通过在主轴箱结构内设置轴承冷却和主轴箱冷却的结构，使主轴箱内始终处于一个封闭冷却系统，能避免了主轴在高速加工时，主轴轴承温升过高而烧坏，同时又很好的控制了整个主轴箱处于恒温状态，保证加工精度6、通过在主轴的前后分别设置前动平衡螺钉孔和后动平衡螺钉孔进行调整，比原有只有一处动平衡螺钉孔提高了精度。
【附图说明】
[0006]图1是本发明的轴向剖面示意图。
[0007]图2是图1中a处的放大示意图。
[0008]图3是本发明中所述的前轴承座上设置的前润滑油输入通道的进口和轴承冷却油进口的不意图。
[0009]图4是本发明中其中一处所述前润滑油输入通道和喷嘴的结构示意图。
[0010]图5是本发明中所述的第一回油通道和前润滑油输出通道的示意图。
[0011]图6是本发明中另一个方向的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细描述。
[0013]如图1~图6所示，本发明包括主轴箱体8、主轴装置、前轴承座6、后轴承座16、主轴驱动机构和动平衡调节机构，所述的主轴箱体8上设置有主轴孔，所述的主轴装置包括中空主轴34、拉刀杆33、拉刀爪和蝶簧组32，主轴34穿装于所述的主轴孔中，所述的蝶簧组32、拉刀爪39和拉刀杆33容置于主轴34的中空内腔中，所述拉刀爪套42装于拉刀杆33前端，拉刀爪39与主轴34前端的内腔壁之间固定设有拉刀爪套42，所述蝶簧组32套装于拉刀杆33后半段上，拉刀杆33后端悬伸出所述的主轴34的内腔后端，拉刀杆33后端固定套装有一顶套20，顶套20外套有一连接套22，连接套22的前端面抵靠于所述的主轴34后端端面上并通过螺钉固定连接，所述的前轴承座6、后轴承座16分别安装于所述主轴孔的前、后两端，前、后轴承座16均设置有轴向通孔，所述的轴向通孔和所述主轴孔同心，主轴34前端通过前轴承组件支撑安装于所述的前轴承座6的轴向通孔上，前轴承座6前端固定设置有前端盖40，所述的前轴承组件包括两对间隔一定距离设置的前球轴承和后球轴承以及设置于所述两对球轴承之间的前内隔套36和前外隔套37，每对所述球轴承由背靠背的两个角接触球轴承I以及该两个角接触球轴承I之间的第一前挡圈2和第一前隔环3组成，第一前挡圈2固定套装于所述的主轴34，第一前挡圈2两端分别抵靠于所述两个角接触球轴承I的内圈相对的端面上，所述的第一前隔环3间隙套装于所述的第一前挡圈2外，第一前隔环3两端分别抵靠于所述两个角接触球轴承I的外圈相对的端面上，所有所述的角接触球轴承I固定套装于所述的主轴34前段，所述的前内隔套36固定套装于所述主轴34外，前内隔套36的两端分别设置有轴向向外凸起的抵靠环，抵靠环的两端分别抵靠于其两侧相对设置的角接触球轴承I内圈的端部，所述的前外隔套37间隙套装于所述的前内隔套36，前外隔套37的两端分别抵靠于其两侧相对设置的角接触球轴承I外圈的端部，所述抵靠环的宽度与所述前外隔套37的宽度相等，所述的前轴承组件前端设置有第二前挡圈46、第二前隔环41和迷宫套45，迷宫套45和第二前挡圈46均固定套装于所述的主轴34上，所述主轴前端设置有朝后的台阶端面，该台阶端面与所述的迷宫套45的后端面齐平，迷宫套45的前端与所述的前端盖40的后端形成第一迷宫结构，第二前挡圈46前端抵靠于所述主轴34前端设置的台阶端面和迷宫套45的后端面上，后端抵靠于所述最前端的角接触球轴承I的内圈前端面，第二前隔环41间隙套装于所述的第二前挡圈46外，第二前隔环41前端抵靠于所述的迷宫套45的后端，防止水或杂质进入轴承内部，所述的前轴承组件后端设置有第三前挡圈、第三前隔环和第一锁紧螺母，第三前挡圈固定套装于所述的主轴34，第三前挡圈的前端抵靠于所述最后端的角接触球轴承I的内圈后端面，所述第一锁紧螺母固定套装于所述主轴34上，第一锁紧螺母的前端抵靠于所述第三前挡圈的后端端面上，所述的第三前隔环间隙套装于所述的第三前挡圈外且两者形成第二迷宫结构，第三前隔环的前端抵靠于所述的最后端的角接触球轴承I的外圈后端面，后端抵靠于所述的前轴承座6轴向通孔内设置的内台阶端面上；所述的主轴34前端与所述的前端盖40内壁之间依次嵌套有第一挡水套筒43和第二挡水套筒44，第一挡水套筒43和第二挡水套筒44之间设置有间隙，第一挡水套筒43前端的外圆面上设置有圆环形凸台，所述的第二挡水套筒44前端的外圆面上径向向外设置有环形凸起，环形凸起的前端面抵靠于所述的圆环形凸台的后端面，环形凸起的后端面抵靠于所述的前端盖40的前端面，能有效起到挡水作用，所述的前端盖40的下部设置有泄水槽47，泄水槽47上端与所述的第一 迷宫结构的迷宫腔连通，可以将少部分进入迷宫结构的水从泄水槽47流出，进一步防止水进入角接触球轴承I轴承内腔，对轴承起到保护作用。
[0014]所述的主轴34后端通过后轴承组件支撑安装于所述的后轴承座16的轴向通孔上，后轴承座16后端固定连接有一后法兰18，所述的后轴承组件包括滚柱轴承27、后挡圈17、后内隔套25、外压套26和第二锁紧螺母，滚柱轴承27套装于所述的主轴34上，所述滚柱轴承27的内圈的内圆面为圆锥面，所述的主轴34上设置有与所述滚柱轴承27内圈的内圆面对应的圆锥外圆面，所述的后挡圈17和后内隔套25分别设置于所述滚柱轴承27内圈的前后两端，所述的后挡圈17的前端抵靠于所述主轴34后端设置的端面靠肩上，所述的第二锁紧螺母设置于所述后内隔套25的后端，第二锁紧螺母与所述的主轴34的螺纹固定连接，通过旋紧第二锁紧螺母对滚柱轴承27的内圈起到轴向限位作用，所述的后轴承座16的轴向通孔上设置有朝向后端的环形端面靠肩，所述的外压套26间隙套装于所述的后内隔套25外，所述的滚柱轴承27的外圈前端和后端分别抵靠于该端面靠肩和外压套26的前端面上，外压套26后端通过所述的后法兰18限位，通过后法兰18和外压套26对所述滚柱轴承27的外圈起到轴向限位作用，后法兰18后端设置有一压盖19，压盖19后端设置有后端盖23，后端盖23抵靠于所述的连接套22后端，使后轴承组件和前轴承组件分别形成后端固定、前端游离的结构方式，提高主轴34的转速和精度；后挡圈17前端面与后轴承座16的环形端面靠肩之间形成一迷宫结构，防止滚柱轴承内的润滑油进入到主轴箱体8内，后轴承座16上设置有进气通道，往进气通道内通气，使主轴箱体8内处于一定压力，进一步防止润滑油进入到主轴箱体8内。
[0015]所述的主轴驱动机构包括转子14、转子连接套31、定子12和定子连接套11，转子14固定套装于转子连接套31，转子连接套31固定套装于主轴34，使得转子14和主轴34相互固定，随主轴34 —起转动，所述的定子12固定嵌装于定子连接套11，定子连接套11固定安装于所述主轴孔内腔壁，使得定子12和主轴箱体8相互固定，定子12外套于转子14并且两者之间相互有间隙，通过在定子12和转子14的磁场力作用下直接驱动主轴34高速旋转，省掉了中间传动环节，实现1:1传动，实现高速旋转。
[0016]所述的冷却系统包括主轴冷却机构和轴承冷却机构，轴承冷却机构包括轴承冷却套5、轴承冷却油通道、轴承冷却油进口 7、主轴冷却油出口 13和第一密封机构30，轴承冷却套5固定套装于所述的前轴承座6外圈，所述的轴承冷却油通道由设于所述前轴承座6外圆面上的若干个轴承环形凹槽4组成，所述相邻两个轴承环形凹槽4之间相互连通，所述的第一密封机构30包括两个第一密封圈，两个第一密封圈分别设置于所述前轴承座6外圆面的两端，使所有所述的轴承环形凹槽4位于所述两个第一密封圈之间，所述的轴承冷却油进口 7和轴承冷却油出口均设置于所述的前轴承座6上；主轴冷却机构包括主轴冷却套10、主轴冷却油通道、主轴冷却油进口、主轴冷却油出口 13和第二密封机15构，主轴冷却套10固定嵌装于所述的主轴孔内腔壁和所述定子连接套11的外壁之间，所述的主轴冷却油通道由设于所述主轴冷却套10内腔壁上的若干个主轴环形凹槽9组成，相邻两个主轴环形凹槽9之间相互连通，所述的第二密封机15构包括两个第二密封圈，两个第二密封圈分别设置于所述定子连接套11外圆面上的两端，使所有所述的主轴环形凹槽9位于所述两个第二密封圈之间，所述的主轴冷却油进口和主轴冷却油出口 13均设置于所述的主轴箱体8上，且主轴冷却油进口与所述轴承冷却油出口连接。
[0017]所述的润滑系统包括前轴承润滑机构和后轴承润滑机构，前轴承润滑机构包括四条前润滑油输入通道51、第一回油通道48和前润滑油输出通道52，四条前润滑油输入通道51分别一一对应所述的四个角接触球轴承1，每条前润滑油输入通道51的进口 49设置于所述的前轴承座6上部，每条所述前润滑油输入通道51的出口各设置有一个喷嘴50，喷嘴50的喷射口朝向各自对应的所述角接触球轴承I内腔，每一个所述的角接触球轴承I下方对应的所述前轴承座6内腔壁上设置有第一回油槽38，所述的第一前挡圈2的后端面、第二前挡圈46两侧端面、前内隔套36两侧端面和第三前挡圈前端面上分别设置有竖直方向的径向通槽作为所述的第一回油通道48，使每个所述的角接触球轴承I的内腔通过所述的第一回油通道48与所述的第一回油槽38连通，第一回油槽38与所述的前润滑油输出通道52连通，所述的前润滑油输出通道52设置于所述的前轴承座6的下部，前润滑油输出通道52的出口端设置于所述的前轴承座6的外圆面上，工作时，润滑油从每条前润滑油输入通道51的进口进入，通过前润滑油输入通道51出口的喷嘴50将润滑油喷射入角接触球轴承I的内腔中进行润滑，每个角接触球轴承I内腔中多余的润滑油通过第一回油通道48和各个第一回油槽38流入前润滑油输出通道52，进而从前润滑油输出通道52的出口端回收；所述的后轴承润滑机构包括后润滑油输入通道53、第二回油通道54和后润滑油输出通道28，后润滑油输入通道53由分别设置于所述后轴承座16和外压套26上的两个通孔连通组成，后润滑油输入通道53的进口设置于所述的后轴承座16上部，后润滑油输入通道53的出口设置于所述的外压套26的前端面上且朝向所述滚柱轴承27的内腔，所述后轴承座16内腔壁上与所述的滚柱轴承27下方对应处设置有第二回油槽55，所述的后挡圈17后端面和后内隔套25的前端面上分别设置有竖直方向的径向通槽作为所述的第二回油通道54，滚柱轴承27的内腔通过所述的第二回油通道54与所述的第二回油槽55连通，第二回油槽55与所述的后润滑油输出通道28连通，后润滑油输出通道28设置于所述的后轴承座16上，后润滑油输出通道28的出口端设置于所述的后轴承座16下部并位于所述后轴承座16的外圆面上，工作时，润滑油从后润滑油输入通道53的进口进入，通过外压套26上的后润滑油输入通道53的出口进入滚柱轴承27的内腔中进行润滑，滚柱轴承27内腔中多余的润滑油通过第二回油通道54和第二回油槽55流入后润滑油输出通道28，进而从后润滑油输出通道28的出口端回收；能有效防止过多的润滑油在各个轴承附近积聚，使轴承升温；所述的动平衡调节机构包括前动平衡螺钉孔35和后动平衡螺钉孔，所述的后动平衡螺钉孔21设置于所述的顶套20后端端面上，所述的前动平衡螺钉孔设置于所述的主轴34前段的外圆面上，前动平衡螺钉孔和后动平衡螺钉孔上分别设置有调节螺钉。
【主权项】
1.一种高速主轴箱结构，包括主轴箱体、主轴装置、前轴承座、后轴承座、主轴驱动机构和动平衡调节机构，所述的主轴箱体上设置有主轴孔，所述的主轴装置包括中空主轴、拉刀杆、拉刀爪和蝶簧组，主轴穿装于所述的主轴孔中，所述的蝶簧组、拉刀爪和拉刀杆容置于主轴的中空内腔中，所述拉刀爪套装于拉刀杆前端，拉刀爪与主轴前端的内腔壁之间固定设有拉刀爪套，所述蝶簧组套装于拉刀杆后半段上，拉刀杆后端悬伸出所述的主轴的内腔后端，拉刀杆后端固定套装有一顶套，顶套外套有一连接套，连接套的前端面抵靠于所述的主轴后端端面上并通过螺钉固定连接， 所述的前轴承座、后轴承座分别安装于所述主轴孔的前、后两端，前、后轴承座均设置有轴向通孔，所述的轴向通孔和所述主轴孔同心，主轴前端通过前轴承组件支撑安装于所述的前轴承座的轴向通孔上，前轴承座前端固定设置有前端盖，主轴后端通过后轴承组件支撑安装于所述的后轴承座的轴向通孔上，后轴承座后端固定连接有一后法兰，后法兰后端设置有一压盖，压盖后端设置有后端盖，后端盖抵靠于所述的连接套后端，所述的主轴驱动机构包括转子、转子连接套、定子和定子连接套，转子固定套装于转子连接套，转子连接套固定套装于主轴，使得转子和主轴相互固定，随主轴一起转动，所述的定子固定嵌装于定子连接套，定子连接套固定安装于所述主轴孔内腔壁，使得定子和主轴箱体相互固定，定子外套于转子并且两者之间相互有间隙； 其特征在于:所述的前轴承组件包括两对间隔一定距离设置的前球轴承和后球轴承以及设置于所述两对球轴承之间的前内隔套和前外隔套，每对所述球轴承由背靠背的两个角接触球轴承以及该两个角接触球轴承之间的第一前挡圈和第一前隔环组成，第一前挡圈固定套装于所述的主轴，第一前挡圈两端分别抵靠于所述两个角接触球轴承的内圈相对的端面上，所述的第一前隔环间隙套装于所述的第一前挡圈外，第一前隔环两端分别抵靠于所述两个角接触球轴承的外圈相对的端面上，所有所述的角接触球轴承固定套装于所述的主轴前段，所述的前内隔套固定套装于所述主轴外，前内隔套的两端分别设置有轴向向外凸起的抵靠环，抵靠环的两端分别抵靠于其两侧相对设置的角接触球轴承内圈的端部，所述的前外隔套间隙套装于所述的前内隔套，前外隔套的两端分别抵靠于其两侧相对设置的角接触球轴承外圈的端部，所述抵靠环的宽度与所述前外隔套的宽度相等，所述的前轴承组件前端设置有第二前挡圈、第二前隔环和迷宫套，第二前挡圈固定套装于所述的主轴上，第二前挡圈前端抵靠于所述主轴前端设置的台阶端面上，后端抵靠于所述最前端的角接触球轴承的内圈前端面，第二前隔环间隙套装于所述的第二前挡圈外，第二前隔环前端抵靠于所述的前端盖后端面上，所述的前轴承组件后端设置有第三前挡圈、第三前隔环和第一锁紧螺母，第三前挡圈固定套装于所述的主轴，第三前挡圈的前端抵靠于所述最后端的角接触球轴承的内圈后端面，所述第一锁紧螺母固定套装于所述主轴上，第一锁紧螺母的前端抵靠于所述第三前挡圈的后端端面上，所述的第三前隔环间隙套装于所述的第三前挡圈外且两者形成迷宫结构，第三前隔环的前端抵靠于所述的最后端的角接触球轴承的外圈后端面，后端抵靠于所述的前轴承座轴向通孔内设置的内台阶端面上， 所述的后轴承组件包括滚柱轴承、后挡圈、后内隔套、外压套和第二锁紧螺母，滚柱轴承套装于所述的主轴上，所述滚柱轴承的内圈的内圆面为圆锥面，所述的主轴上设置有与所述滚柱轴承内圈的内圆面对应的圆锥外圆面，所述的后挡圈和后内隔套分别设置于所述滚柱轴承内圈的前后两端，所述的后挡圈的前端抵靠于所述主轴后端设置的端面靠肩上，所述的第二锁紧螺母设置于所述后内隔套的后端，第二锁紧螺母与所述的主轴螺纹固定连接，所述的后轴承座的轴向通孔上设置有朝向后端的环形端面靠肩，所述的外压套间隙套装于所述的后内隔套外，所述的滚柱轴承的外圈前端和后端分别抵靠于该端面靠肩和外压套的前端面上，外压套后端通过所述的后法兰限位； 所述的主轴箱结构还包括冷却系统和润滑系统，所述的冷却系统包括主轴冷却机构和轴承冷却机构，轴承冷却机构包括轴承冷却套、轴承冷却油通道、轴承冷却油进口、主轴冷却油出口和第一密封机构，轴承冷却套固定套装于所述的前轴承座外圈，所述的轴承冷却油通道由设于所述前轴承座外圆面上的若干个轴承环形凹槽组成，所述相邻两个轴承环形凹槽之间相互连通，所述的第一密封机构包括两个第一密封圈，两个第一密封圈分别设置于所述前轴承座外圆面的两端，使所有所述的轴承环形凹槽位于所述两个第一密封圈之间，所述的轴承冷却油进口和轴承冷却油出口均设置于所述的前轴承座上；所述主轴冷却机构包括主轴冷却套、主轴冷却油通道、主轴冷却油进口、主轴冷却油出口和第二密封机构，主轴冷却套固定嵌装于所述的主轴孔内腔壁和所述定子连接套的外壁之间，所述的主轴冷却油通道由设于所述主轴冷却套内腔壁上的若干个主轴环形凹槽组成，相邻两个主轴环形凹槽之间相互连通，所述的第二密封机构包括两个第二密封圈，两个第二密封圈分别设置于所述定子连接套外圆面上的两端，使所有所述的主轴环形凹槽位于所述两个第二密封圈之间，所述的主轴冷却油进口和主轴冷却油出口均设置于所述的主轴箱体上，且主轴冷却油进口与所述轴承冷却油出口连接； 所述的润滑系统包括前轴承润滑机构和后轴承润滑机构，前轴承润滑机构包括四条前润滑油输入通道、第一回油通道和前润滑油输出通道，四条前润滑油输入通道分别一一对应所述的四个角接触球轴承，每条前润滑油输入通道的进口设置于所述的前轴承座上部，每条所述前润滑油输入通道的出口各设置有一个喷嘴，喷嘴的喷射口朝向各自对应的所述角接触球轴承内腔，每一个所述的角接触球轴承下方对应的所述前轴承座内腔壁上设置有第一回油槽，每个所述的角接触球轴承的内腔通过所述的第一回油通道与所述的第一回油槽连通，第一回油槽与所述的前润滑油输出通道连通，所述的前润滑油输出通道设置于所述的前轴承座的下部，前润滑油输出通道的出口端设置于所述的前轴承座的外圆面上；所述的后轴承润滑机构包括后润滑油输入通道、第二回油通道和后润滑油输出通道，后润滑油输入通道由分别设置于所述后轴承座和外压套上的两个通孔连通组成，后润滑油输入通道的进口设置于所述的后轴承座上部，后润滑油输入通道的出口设置于所述的外压套的前端面上且朝向所述滚柱轴承的内腔，所述后轴承座内腔壁上与所述的滚柱轴承下方对应处设置有第二回油槽，滚柱轴承的内腔通过所述的第二回油通道与所述的第二回油槽连通，第二回油槽与所述的后润滑油输出通道连通，后润滑油输出通道设置于所述的后轴承座上，后润滑油输出通道的出口端设置于所述的后轴承座下部并位于所述后轴承座的外圆面上；所述的动平衡调节机构包括前动平衡螺钉孔和后动平衡螺钉孔，所述的后动平衡螺钉孔设置于所述的顶套后端端面上，所述的前动平衡螺钉孔设置于所述的主轴前段的外圆面上，前动平衡螺钉孔和后动平衡螺钉孔上分别设置有调节螺钉。
【专利摘要】一种高速主轴箱结构，属于机床部件装置领域。本发明包括主轴箱体、主轴装置、前轴承座、后轴承座、主轴驱动机构、冷却系统、润滑系统和动平衡调节机构，主轴装置的主轴通过前轴承组件和后轴承组件支撑安装于主轴箱体的主轴孔中，前轴承组件的轴承为两对间隔一定距离设置的前球轴承和后球轴承，后轴承组件的轴承为滚柱轴承，冷却系统包括主轴冷却机构和轴承冷却机构，分别对主轴和轴承内部起到冷却作用，润滑系统包括前轴承润滑机构和后轴承润滑机构，分别对前轴承组件和后轴承组件起到润滑作用。解决了现有主轴箱机构冷却效果欠佳、轴承容易温升而影响转速和加工精度的问题。
【IPC分类】B23Q11/12, B23B19/02
【公开号】CN104889425
【申请号】CN201510323303
【发明人】石鑫江, 周德润, 汤海锋
【申请人】浙江日发精密机械股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月11日
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