一种高精密数控走心机床主轴的制作方法

本发明涉及高精密、高效率的数控加工领域，尤其涉及金属及非金属材料的车、钻、镗、雕刻等场合用的数控加工设备主轴。

背景技术：

数控走心自动车床设备是一种经济型车、钻、镗、雕刻等复合机床，可满足一次装夹完成多种复合加工工艺要求，主要用于高精密小型批量五金类零件、轴类异型批量零件等加工，属于精密加工数控设备。早期，该类型设备主要应用于军工器械精密加工行业，随着工业化进程的不断发展，为适应市场需求，该类型设备逐渐的应用于社会各类制造行业产品的加工，特别是批量小型零件的精密加工，可提高加工效率。目前，由于国内数控走心车床设备起步较晚，受技术封闭、政策等限制因素，设备主要还是依靠进口来满足需求，因此配套核心部件特别是主轴等几乎为空白。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高精密数控走心机床主轴，其具有高精密、高刚性、高速运转平稳、使用寿命长等特点。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种高精密数控走心机床主轴，包括主轴机体、轴芯、轴承组件、右端盖和安装于轴芯上的驱动轮；

所述主轴机体的一端通过固定件固定于机床上，另一端通过主轴锁紧块锁紧于机床上；

所述轴承组件套接于所述轴芯上，所述主轴机体套接于所述轴承组件上；

所述轴承组件包括依次并列套设在轴芯上的第一轴承组、轴承隔套、第二轴承组；所述轴承组件的两端分别设有用于抵持所述轴承组件的第一台阶和轴承锁紧块；

所述右端盖套接于轴芯上并与轴芯间隙配合，该右端盖固定于主轴机体的右端面上；所述右端盖的左端面上设有一挡块，所述挡块抵接于第一轴承组的右端面上；

所述主轴机体的内壁上设有一凸壁，该凸壁的右端抵接于第一轴承组的左端面，左端与第二轴承组的右端面间隙配合。

优选的，所述第一轴承组与第二轴承组均由两个球轴承背靠背安装而成。

优选的，所述第一轴承组和第二轴承组中，背靠背安装的两个球轴承之间设有环套于轴芯上的轴承定位套，该轴承定位套分别抵接于所述两个球轴承的端面上。

优选的，所述右端盖绕所述轴芯开凿有第二台阶；所述轴芯设有用于与所述第二台阶相抵接的第一凸块，所述第一凸块的外表面周向地设有第一V形槽。

优选的，所述第二台阶上设有开口水平朝右的第一凹槽，所述第一凸块上设有对应的第一凸起部，且该第一凸起部水平卡接于所述第一凹槽中。

优选的，所述右端盖上设有竖直设置的排水孔，所述排水孔的出水口朝下，且该排水孔与第一V形槽相连通。右端盖上还设有竖直设置的第二排水孔，所述第二排水孔的出水口朝下，且第二排水孔与第一凹槽相连通。

优选的，第一排水孔的进水口的位置和第二排水孔的进水口的位置均设有一扩口。

优选的，所述的高精密数控走心机床主轴还包括安装于主轴机体左端的左端盖，所述左端盖套接于轴芯上并与轴承锁紧块间隙配合；所述左端盖绕所述轴承锁紧块开凿有第三台阶；所述轴承锁紧块设有用于与所述第三台阶相抵接的第二凸块，所述第二凸块的外表面周向地设有第二V形槽。

优选的，所述第三台阶上设有开口水平朝左的第二凹槽，所述第二凸块上设有对应的第二凸起部，该第二凸起部水平卡接于所述第二凹槽中。

优选的，所述轴芯内部开设一轴向通孔，所述轴向通孔与轴芯共轴线；所述轴向通孔用于安装套杠，所述套杠可采用螺纹连接的方式固定于轴芯上。优选的，轴芯上设有定位件，用于快速定位套杠的安装角度，防止异常打滑。

优选的，所述轴芯的右端设有工件夹头转换端盖。

优选的，所述高精密数控走心机床主轴还包括安装于轴芯上的编码齿轮盘，所述编码齿轮盘夹设于轴承锁紧块与驱动轮之间。

优选的，所述主轴机体的右端面上设有密封圈。

优选的，所述轴芯上开有键槽，用于安装定位键，定位键用于定位和固定编码齿轮盘及驱动轮。

优选的，所述轴向通孔的右端设有锥形面，该锥形面用于定位工件夹头。

优选的，所述轴芯的左端安装有工件夹头松拉机构，该机构可根据加工棒料外圆尺寸大小，选择配套的夹头，实现加工棒料的夹紧及输送功能。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1.本发明的高精密数控走心机床主轴，轴承组件套接于轴芯上，轴芯通过轴承组件与主轴机体转动连接，在轴芯上依次并列套设第一轴承组、轴承隔套和第二轴承组，在轴承组件的两端分别设有用于抵持所述轴承组件的第一台阶和轴承锁紧块，轴芯右端盖上设有抵接第一轴承组的挡块，从而在轴向上牢固地固定住轴承组件，使得主轴具有高精密、高刚性、高速运转平稳、使用寿命长、良好的加工优越性等特点。

2.本发明的高精密数控走心机床主轴，左端盖绕所述轴承锁紧块开凿有第三台阶，轴芯设有对应的第一凸块；第二台阶上设有开口水平朝右的第一凹槽，第一凸块上设有对应的第一凸起部，且第一凸起部水平卡接于第一凹槽中。这样的结构设置，使得轴芯与右端盖之间形成迷宫结构，防止灰尘通过轴芯与右端盖之间的缝隙进入第一轴承组；在第一凸块的外表面周向地设有第一V形槽，在高速工作旋转时可形成气流，进一步增加了防尘的能力。

3.本发明的高精密数控走心机床主轴，右端盖上设有竖直设置的排水孔，排水孔的出水口朝下，且该排水孔与第一V形槽和第一凹槽相连通，排水孔的进水口的位置设有扩口，使得排水功能更为安全、可靠。

附图说明

图1为本发明高精密数控走心机床主轴的截面示意图；

图2为图1中A处的放大示意图；

图3为图1中B处的放大示意图；

图中：11、主轴机体；111、密封圈；112、主轴锁紧块；113、凸壁；12、轴芯；121、轴向通孔；122、锥形面；123、第一台阶；124、第一凸块；125、第一凸起部；21、第一轴承组；22、第二轴承组；23、轴承隔套；24、轴承锁紧块；241、第二V形槽；242、第二凸块；243、第二凸起部；25、轴承定位套；31、右端盖；311、第一V形槽；312、第一排水孔；313、扩口；314、挡块；315、第一凹槽；316、第二台阶；317、第二排水孔；32、左端盖；321、第二凹槽；322、第三台阶；40、驱动轮；50、编码齿轮盘；61、定位键；62、定位销；70、工件夹头转换端盖；80、机床。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

以下实施方式中，所述“左”、“右”等描述为相对于图1中的方向所说。

实施例1

如图1-3所示，为本发明的高精密数控走心机床主轴，包括主轴机体11、轴芯12、轴承组件、右端盖31和安装于轴芯12上的驱动轮40；

主轴机体11的一端通过固定件固定于机床80上，另一端设有主轴锁紧块112，通过该主轴锁紧块112将主轴机体11紧密锁紧固定于机床80上。

轴承组件套接于所述轴芯12上，主轴机体11套接于轴承组件上，轴芯12通过该轴承组件与主轴机体11转动连接。

所述轴承组件包括自右至左依次并列套设在轴芯12上的第一轴承组21、轴承隔套23、第二轴承组22；第一轴承组21和第二轴承组22均由两个球轴承采用背靠背方式安装而成，两个球轴承之间设有轴承定位套25；第一轴承组21的右端设有第一台阶123，第一轴承组21的右端面抵接于该第一台阶123处；第二轴承组22的左端设有固定于轴芯12上的轴承锁紧块24，该轴承锁紧块24抵接于第二轴承组22的左端面。轴承隔套23的一端抵接于第一轴承组21的内圈，另一端抵接于第二轴承组22的内圈。主轴机体11的内壁上设有一凸壁113，该凸壁113的右端抵接于第一轴承组21的左端面，左端与第二轴承组22的右端面之间存在一定的间隙，使得第二轴承组22的外圈处于浮动的状态。

右端盖31套接于轴芯12上，并固定于主轴机体11的右端面上，且右端盖31与轴芯12之间存在一定的间隙；所述右端盖31的左端面上设有一挡块314，所述挡块314抵接于第一轴承组21的右端面上；

右端盖31绕所述轴芯12开凿有第二台阶316，轴芯12设有用于与第二台阶316相抵接的第一凸块124；优选的，第二台阶316上设有开口水平朝右的第一凹槽315，第一凸块124上设有对应的第一凸起部125，且该第一凸起部125水平卡接于第一凹槽315中；这样的结构设置，使得轴芯12与右端盖31之间形成迷宫结构，防止灰尘通过轴芯12与右端盖31之间的缝隙进入第一轴承组21；在第一凸块124的外表面周向地设有第一V形槽311，在高速工作旋转时可形成气流，进一步增加了防尘的能力。主轴机体11的右端面上设有密封圈111，该密封圈111对第一轴承组21起到了很好的密封防护。右端盖31上设有竖直设置的第一排水孔312和第二排水孔317，其出水口均朝下，且出水口分别与第一V形槽311和第一凹槽315相连通；第一排水孔和312第二排水孔317的进水口的位置设有扩口313，增加了排水的能力，排水效果更为安全、可靠。

主轴机体11的左端还安装有左端盖32，左端盖32套接于轴芯12上并与轴承锁紧块24间隙配合；左端盖32绕轴承锁紧块24开凿有第三台阶322；轴承锁紧块24设有用于与第三台阶322相抵接的第二凸块242，第二凸块242的外表面周向地设有第二V形槽241。优选的，第三台阶322上设有开口水平朝左的第二凹槽321，第二凸块242上设有对应的第二凸起部243，该第二凸起部243水平卡接于所述第二凹槽321中。

轴芯12内部开设一轴向通孔121，轴向通孔121与轴芯12共轴线；轴向通孔121用于固定套杠，所述套杠用于固定工件夹头，其可采用螺纹联接的方式固定于轴芯12上。轴芯12上设有定位件，用于快速定位套杠的安装角度，防止异常打滑，优选的所述定位件为定位销62。

驱动轮40安装于轴芯12上，用于带动轴芯12旋转；轴芯12上还安装有编码齿轮盘50，编码齿轮盘50夹设于轴承锁紧块24与驱动轮40之间。轴芯12上开有键槽，用于安装定位键61，定位键61用于定位和固定编码齿轮盘50及驱动轮40。

轴向通孔121的右端设有锥形面122，该锥形面122用于定位工件夹头。轴芯12的左端安装有工件夹头松拉机构(图未示)，该工件夹头松拉机构可根据加工棒料外圆尺寸大小，选择配套的夹头，实现加工棒料的夹紧及输送功能。轴芯12的右端设有工件夹头转换端盖70，可实现不同规格型号夹头的匹配。

本发明的高精密数控走心机床主轴在安装时，首先将主轴机体安装到相应匹配的数控机床设备，其右端固定于机床上，左端通过主轴锁紧块将主轴完全锁紧、固定；然后将套杠安装于轴向通孔内，在套杠的右端上安装工件夹头，在轴芯的左端部安装工件夹头松拉机构；然后通过外置电动机驱动驱动轮旋转，同步带动轴芯旋转，从而实现工件的旋转，再通过数控系统调控各类型号加工刀具的进给参数，从而实现零件的车、钻、攻、镗、雕刻等加工。

本发明的高精密数控走心机床主轴，装配于轴芯上的第一轴承组和第二轴承组均为采用背靠背方式安装的高精密球轴承，其中第一轴承组中，轴承外圈轴向过盈紧固，第二轴承组中，轴承外圈浮动；两轴承组内圈轴向过盈紧固，其轴向刚度≥170N/μm，径向刚度≥130N/μm，轴向通孔右端锥形面的回转精度≤0.0015，高速运转振动值≤0.8mm/s。因此，本发明的机床主轴具有高精密、高刚性、高速运转平稳、使用寿命长，良好的加工优越性等特点。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。