专利名称：单主轴主伺服机构的制作方法
技术领域：
本实用新型结构涉及机械制造设备，可应用于平式床身或斜式床身的卧式数控机床 上的单主轴主伺服机构。
背景技术：
数控机床主传动系统，按驱动的动力源分类， 一般分为三类即交流三相异歩电机、 变频电机、主伺服电机。
数控机床用的驱动机构有普通电机加多级手动变档机构、变频电机加电动多级变档 机构或液压多级变档机构、主伺服电机加单主轴机构。现有结构主轴轴承间隙及动平衡调 整麻烦，主轴前端防水效果差，多级变档机构的主轴箱采用齿轮传动，必须采用油润滑， 主轴温升较高，噪声较大，转速较低，加工零件精度较低。 发明内容
本实用新型的目的是提供一套单主轴主伺服机构，装备在数控机床上，实现数控机 床的高速车削加工功能。
单主轴主伺服机构，应用于卧式数控机床上的传动机构，其特征在于主伺服电机置 于机床主轴箱下部的机床底座上，小皮带轮由涨紧套、法兰盘固定在电机轴上；单主轴结 构采用前、后轴承支撑方式，主轴前端采用双列圆柱滚子轴承用法兰盘顶紧、而推力角 40度的角接触球轴承外环靠在主轴前端孔台肩的组合支撑形式，后轴承采用双列圆柱滚 子轴承支承，后轴承外环定位在箱体台肩，用法兰盘内、外顶紧、用锁紧螺母调整；主轴 编码器及一对角接触球轴承、嵌齿形带轮的大隔套用端盖固定在支架上，齿形带轮与主轴 后端的齿形带轮为1:1传动记数。
数控机床的单主轴主伺服传动部件是装备在数控机床上的重要部件，并有配套的电 气、冷却、润滑、控制部分与机床上的系统对应结合，本设计的单主轴主伺服机构最显著 的特点是整套装置结构简单，调整方便，可靠性高，易于装配。而主伺服加单主轴机构使 得机床的机械传动更加简单灵活，传动链短，噪音低，保证主轴实现无级调速和恒线速切 削功能。改进后主轴轴承调整间隙简单化，动平衡调节更方便快捷，主轴前端防水采用多 重迷宫式防水结构，使得整个结构可靠性更好。其优越性如下
1. 传动链短，结构简单，使主轴转速大大提高，主轴箱噪声小，电机空载消耗少。
2. 轴承润滑采用脂润滑，主轴温升低，加工零件精度较高，稳定性好。
3. 主伺服电机安装在带T型槽的底座上，主电机与主轴之间动力传动靠皮带实现，结构简单，操作方便，可靠性高，易于实现。
4. 单主轴结构布局采用前后轴承支承，极大地提高了主轴的支撑刚性，整个支承方 式承载载荷分布均衡合理，前后端的双列圆柱滚子轴承调隙结构简单，前端角接触球轴承 及圆柱滚子轴承的内环用双锁紧螺母进行间隙调整，后轴承外环用法兰盘靠紧，内环一侧 用法兰盘顶紧，另一侧用锁紧螺母调整；以往的圆柱滚子轴承内环间隙调整采用配磨调整 垫，工人安装比较麻烦，通过改进结构免去了工人配磨工件的麻烦。
5. 动平衡的调整更加容易方便，体现了人性化设计。前端靠近角接触球轴承一侧的 调整挡套上镶嵌活动平衡块，通过调整平衡块的位置来调整平衡，后端的平衡调整是在大 皮带轮上增加螺纹孔，用增加螺钉的数量来调整平衡。经测量动平衡的实测值0.3g.cm, 远远低于国家标准，正是良好的动平衡使得整机的振动大大降低，机械传动的噪声明显得 到改善。
6. 主轴箱体前端与法兰盘端面增加密封圈，主轴前端与防水法兰之间，前端调整螺 母与法兰盘之间设计甩水、迷宫形防水结构，同时主轴前端面设计防护罩，使主轴前端有 多重防护，防水性能良好，防护性能大大增强。
7. 由于主传动采用主伺服电机，通过适当的降速比，保证主轴能够准确定位，实现 了整个机床在主轴转速范围内无级变速和恒线速切削，克服了变频电机低速切削扭矩偏小 的弱点，使机床的加工性能得到很大的改善。
上述种种改进，使主伺服电机在很宽的范围内速度连续可调，并在每一种速度下均 能提供足够的切削力，主轴转速高、主轴温升低、切削精度及表面加工精度大大提高，单 主轴结构使得主轴箱与多轴箱体比较噪音大大降低。
图1是主伺服电机与主轴箱联接位置图； 图2是主轴箱截面剖视图；具体实施方式
单主轴主伺服机构，应用在数控机床的主传动系统上，与机床的电气系统、液压系 统、冷却装置、刀架、润滑系统对应结合，其特征是机械部分包括下列两部分结构 1、 便于安装调整的主伺服结构
主伺服电机需要置于通风性好，结构稳固且刚性好的部位，同时要求整体结构紧凑 简单，易于安装、调整及维修。如图l所示主伺服电机1置于机床主轴箱17下部、放 置在机床底座39内，主伺服电机1安装在带滑动T型槽的电机底座2上，四个调整螺栓 5和空心螺柱3穿过固定在机床底座39上的锁紧螺母4，调整电机底座2高低；用螺钉8 将法兰盘9固定在皮带轮6上，并由涨紧套7涨紧将皮带轮6牢固地联接在主伺服电机1轴上。
主伺服电机1的位置调整可沿电机底座2的T型槽滑动，当调整电机皮带时可调整 空心螺柱3来调整电机底座2的高低，整个结构简单易行，操作方便。
2、 高刚性、大主轴通孔、低噪声、密封性能好的单主轴主轴箱结构
单主轴结构布局采用前后轴承支撑，如图2所示其特征在于主轴IO前端采用双列 圆柱滚子轴承11与推力角接触球轴承12组合支撑方式，其中推力角接触球轴承12接触 角选用40度大接触角，极大地提高了主轴10的支撑刚性。后轴承采用双列圆柱滚子轴承 13支承。前后端支承的双列圆柱滚子轴承11、 13间隙调整简单，前端支承采用锁紧螺母 14及专用锁紧螺母15进行调整，特别方便工人安装调整，前支承远离主轴端部一侧将40 度推力角接触球轴承12外环靠在主轴箱体16孔台肩上，内环用隔套17靠紧，通过锁紧 螺母"锁紧；前支承靠近主轴端部一侧用专用锁紧螺母15调整双列圆柱滚子轴承13内 环间隙并锁紧，用带密封槽的法兰盘18顶紧双列圆柱滚子轴承13外环，外加防水法兰盘 19;前端的推力轴承12和滚子轴承11之间增加隔垫21、 22，加长了支撑的有效长度， 从而大大提高支撑刚度。后轴承13的外环一侧定位在主轴箱体16后部孔台肩上，另一侧 用法兰盘23顶紧轴承外环，内环用前后两个隔套24， 25顶紧，轴承间隙用双锁紧螺母 26， 27调整，靠近主轴后端一侧依次是锁紧螺母26、皮带轮29、齿形带轮28，皮带轮 29通过键30联接在主轴10上，皮带轮29用锁紧螺母26固定在主轴10上。
防水设计法兰盘18上设计密封槽及1个回水孔40，锁紧螺母15外环设计甩水槽 38，防水法兰盘19上设计3个回水孔41，法兰盘19外侧设计专用防护罩20，主轴10 前端设计成同心阶梯台，并有双重甩水槽39。
为机床加工螺纹的需要主轴后端还配备主轴编码器31 ，主轴编码器31用螺钉固定在 支架32上，主轴编码器31的轴端通过键33与法兰盘34联接，法兰盘34固定在大隔套 35上，大隔套35与支架32通过一对角接触球轴承36支撑，齿形带轮37固定在大隔套 35上，齿形带轮37与主轴后端的齿形带轮28为1: 1传动，通过齿形带实现传动记数。
权利要求1、单主轴主伺服机构，应用在卧式数控机床上的传动机构，其特征在于主伺服电机置于机床主轴箱下部的机床底座上，小皮带轮由涨紧套、法兰盘固定在电机轴上；单主轴结构采用前、后轴承支撑方式，主轴前端采用双列圆柱滚子轴承用法兰盘顶紧、而推力角40度的角接触球轴承外环靠在主轴前端孔台肩的组合支撑形式，后轴承采用双列圆柱滚子轴承支承，后轴承外环定位在箱体台肩，用法兰盘内、外顶紧、用锁紧螺母调整；主轴编码器及一对角接触球轴承、嵌齿形带轮的大隔套用端盖固定在支架上，齿形带轮与主轴后端的齿形带轮为1∶1传动记数。
2、 根据权利要求1所述的单主轴主伺服机构,其特征在于防水设计法兰盘上设计密 封槽及回水孔，锁紧螺母外环设计甩水槽，防水法兰盘上设计回水孔，法兰盘外侧设计专 用防护罩，主轴前端设计成同心阶梯台，并有双重甩水槽。
3、 根据权利要求1所述的单主轴主伺服机构,其特征在于轴承间隙调整前支承远离 主轴端部一侧将40度推力角接触球轴承外环靠在主轴箱体孔台肩上，内环用隔套靠紧， 通过锁紧螺母锁紧;前支承靠近主轴端部一侧用专用锁紧螺母调整双列圆柱滚子轴承内环 间隙并锁紧，用带密封槽的法兰盘顶紧双列圆柱滚子轴承外环，外加防水法兰盘；前端的 推力轴承和滚子轴承之间增加隔垫，后轴承的外环一侧定位在主轴箱体后部孔台肩上，另 一侧用法兰盘顶紧轴承外环，内环用前后两个隔套顶紧，轴承间隙用双锁紧螺母调整。
专利摘要单主轴主伺服机构，应用在卧式数控机床上的传动机构，其特征在于主伺服电机置于机床主轴箱下部的机床底座上，小皮带轮由涨紧套、法兰盘固定在电机轴上；单主轴结构采用前、后轴承支撑方式，主轴前端采用双列圆柱滚子轴承用法兰盘顶紧、而推力角40度的角接触球轴承外环靠在主轴前端孔台肩的组合支撑形式，后轴承采用双列圆柱滚子轴承支承，后轴承外环定位在箱体台肩，用法兰盘内、外顶紧、用锁紧螺母调整；主轴编码器及一对角接触球轴承、嵌齿形带轮的大隔套用端盖固定在支架上，齿形带轮与主轴后端的齿形带轮为1∶1传动记数。主伺服加单主轴机构使得机床的机械传动更加简单灵活，传动链短，噪音低，保证主轴实现无级调速和恒线速切削功能。改进后主轴轴承调整间隙简单化，动平衡调节更方便快捷，主轴前端防水采用多重迷宫式防水结构，使得整个结构可靠性更好。
文档编号B23B19/00GK201346630SQ20082021960
公开日2009年11月18日 申请日期2008年11月21日 优先权日2008年11月21日
发明者任延伟, 萍 刘, 戴运福, 李艳玲, 杜海龙, 王伟平, 王力斌, 巍 赵, 进 赵, 陈丽文, 陶秀玉 申请人:沈阳机床股份有限公司