用于机加工的装置和机床的制作方法

本实用新型涉及一种机械设备，尤其涉及一种用于机加工的装置，以及安装了该种装置的机床。

背景技术：

数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件的控制单元，数控机床的操作和监控全部在数控单元中完成。

数控机床一般由主机、数控制装置、驱动装置、辅助装置和其它附属设备等几个部分组成。主机是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。它是用于完成各种切削加工的机械部件。数控装置是数控机床的核心，包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。它在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。辅助装置系数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如：冷却、排屑、润滑、照明和监测等。编程及其他附属设备可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

按控制轴数可分为三轴、四轴和五轴等几种数控机床。对于刀具的制造，其某些形状的加工动作涉及五轴联动功能，必须使用五轴联动机床。

尤其是对于加工精度有较高要求的情况下，需要增加一些定位部件，如：光栅，以判断并确认旋转机构转动的角度等。

高精度计量圆光栅，是近代光电测角仪器和测角技术的重要基础元件。以计量圆光栅为核心部件组成的光电传感器，可将输入的机械量转换成相应的数字量，与数显装置或计算机连接构成测量、控制系统，易于实现机器及仪器的自动测量、数字测量与数字控制。

圆光栅及光电传感器根据防护等级不同，一般分为检测设备用和加工设备用，检测设备用的产品没有特别的防护等级要求而加工设备用的产品自身具有IP64级别以上(含IP64)的防护性，可以在各种恶劣工况中使用，但其价格远高于前者。

机床加工中，机床内部空间充满雾状冷却液，虽然光栅及光电传感器自身已具有环境耐性且位于机床结构件内部，远离冷却液喷射位置，但随着机床使用时间的增加，雾状冷却液会充满整个机床内部。此时，光电传感器及圆光栅表面容易积聚一层冷却液，使得器件无法正常工作。此时，通常的解决方案是打开设备，人为清理光电传感器及圆光栅表面(用溶剂擦拭)，不仅需要花费较多的时间和人力，清洗期间机床必须停机，而影响到生产的连续性和及时性。因此，通常还需要增加防护部件，以提高光栅工作的可靠性。如此，将显著增加部件的体积，使得机床内有限的空间更为拥挤，不利于机加工工序的开展。

另外，现有数控机床，尤其是随着控制轴数量的增加，机床内空间有限。若不对机床规格进行扩大，已经难以再向数控机床内增加其它装置，如：机械手臂和砂轮库等，以进一步提高机床的自动化水平。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的在于提供一种用于机加工的装置，通过一体化的设计，使得整个装置的轴及其铸件连接的外壳体积更小，增大机床内部操作空间，以利于自动化水平的提高。

本实用新型的另一个目的在于提供一种用于机加工的装置，通过一体化的设计，使得装置以防止雾状冷却液在光栅表面和光电传感器积聚，延长光栅和光电传感器的使用周期，降低人工清洗光栅表面和光电传感器的频率。在工件主轴实现沿Z轴运动的同时，防止雾状冷却液在光栅表面和光电传感器积聚，避免数控系统报错而停机。

本实用新型的再一个目的在于提供一种具有用于机加工的装置的机床，有效控制机床的制造成本，降低机床的停机频率。

本实用新型提供的一种用于机加工的装置，包括：

第一盖体，其包括本体和第一轴孔；

套体，其包括第一开口、第二开口和容置腔；

本体覆于第一开口上；

光栅；其位于所述的容置腔内；

工件主轴，其一端置于第一轴孔内；

电机，其包括第一壳体、定子和转子，定子固定于第一壳体的内腔，转子与定子间隙配合；

第二壳体，其一端与第一壳体的一端连接；

第三壳体，其一端与第一壳体的另一端连接，另一端与第二开口连接；

密封部件，其沿工件主轴的径向设置，位于工件主轴与第一盖体、光栅、第三壳体和第二盖体之一处或几处；

转子套设于工件主轴，与工件主轴周沿过盈配合。

本实用新型提供的另一种用于机加工的装置，包括：

第一盖体，其包括本体和第一轴孔；

套体，其包括第一开口、第二开口和容置腔；

本体覆于第一开口上；

光栅；其位于所述的容置腔内；

工件主轴，其一端置于第一轴孔内；

电机，其包括第一壳体、定子和转子，定子固定于第一壳体的内腔，转子与定子间隙配合；

第二壳体，其一端与第一壳体的一端连接；

第三壳体，其一端与第一壳体的另一端连接，另一端与第二开口连接；

转子套设于工件主轴，与工件主轴周沿过盈配合或通过插销固定。

本实用新型提供的用于机加工的装置，光栅应理解为包括光栅尺和读数传感器。

本实用新型提供的用于机加工的装置，还包括第一密封部件，第一密封部件包括第二轴孔，第二轴孔和第一轴孔连通。工件主轴一端的周沿与第一密封部件接触。

本实用新型提供的用于机加工的装置，还包括第二密封部件，第二密封部件设置于第一轴孔的孔内壁上。

本实用新型提供的用于机加工的装置，在第一开口的内壁还设置第三密封部件，第三密封部件与本体的外周过盈配合。

本实用新型提供的用于机加工的装置，在第二开口的内壁还设置第四密封部件。

本实用新型提供的用于机加工的装置，还在第二壳体的另一端设置第二盖体，第二盖体包括第五密封部件，其与工件主轴另一端的周沿接触。

本实用新型提供的用于机加工的装置，还包括正压机构，其保持该装置内腔以正压。

本实用新型提供的一种机床，包括上述各种用于机加工的装置，作为机床的工件夹持轴，将沿直线轴运动驱动部件与第二壳体连接，还同时实现工件主轴装置在直线轴方向的移动。

本实用新型技术方案实现的有益效果：

本实用新型提供的用于机加工的装置，通过一体化的设计，将电机融入轴系，使得整个装置的轴及其铸件连接的外壳体积更小，使得装置的整体体积大大降低，增大机床内部操作空间，以利于自动化水平的提高。

本实用新型提供的用于机加工的装置，通过一体化的设计，能对光栅和光电传感器起到防护作用，防止雾化冷却液在光栅表面和光电传感器积聚，降低了人工清洗的频率，光栅和光电传感器的使用寿命得到显著延长。

在数控机床的开发中，通常工件主轴的一端与电机相连接。本实用新型提供的用于机加工的装置，采用分体式的技术方案，不仅使得工件主轴装置作为机床的工件夹持轴，还同时实现工件主轴装置在直线轴方向的移动，能使设备对工件的加工精度显著提高。

具有本实用新型用于机加工的装置的机床，还具有良好的密封性，停机对光栅和光电传感器进行人工清洗的频次显著降低4倍以上，显著提高了机床的生产效率。

附图说明

图1为本实用新型用于机加工的装置一实施例的示意图；

图2为图1中各个部件拆解示意图；

图3为本实用新型用于机加工的装置的盖体一实施例的示意图；

图4为图3一角度的剖面图；

图5为本实用新型用于机加工的装置的套体一实施例的示意图；

图6为图5一角度的剖面图；

图7为本实用新型用于机加工的装置的盖体另一实施例的剖面示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本实用新型的技术方案。本实用新型实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

图1为本实用新型用于机加工的装置一实施例的示意图，图2为图1中各个部件拆解示意图。如图1和图2所示，本实用新型提供的用于机加工的装置包括第一盖体100、套体200、电机300、工件主轴400、第二壳体600、第三壳体700和第二盖体800。密封部件沿工件主轴400的径向设置，位于所述的工件主轴与第一盖体100、光栅500、第三壳体700和第二盖体800之一处或几处。本实施例中，密封部件如：密封圈或气密机构。

电机300包括第一壳体310、定子(未示出)和转子320，定子固定于第一壳体的内腔，转子320与定子间隙配合。第二壳体600的两端分别与第一壳体310的一端和第二盖体800的一端连接。转子320套设于工件主轴400上，与工件主轴400周沿过盈配合或通过插销固定。

第二盖体800包括第五密封圈810，其与工件主轴400另一端的周沿接触。

将机床上驱动直线轴运动的部件(未示出)与第二壳体600连接，在该部件的驱动下，工件主轴装置可实现沿直线轴的运动。

本实施例提供的保持用于机加工的装置内腔以正压的正压机构包括通孔900，设置于第二壳体600或第三壳体700上，气管(未示出)经由通孔900将气体导入，以使装置的内腔形成正压，进一步防止雾化冷却液在光栅表面和读数传感器上的积聚。

图3为本实用新型用于机加工的装置的盖体一实施例的示意图，图4为图3一角度的剖面图，图5为本实用新型用于机加工的装置的套体一实施例的示意图，图6为图5一角度的剖面图。参见图1和图2，如图3、图4、图5和图6所示，第一盖体100包括本体110、第一轴孔120、第一密封圈130和第二密封圈140，第一密封圈130包括第二轴孔131，第一轴孔120和第二轴孔131连通。工件主轴400一端的周沿与第一密封圈130接触。第二密封圈140设置于第一轴孔120的孔内壁121上。

图7为本实用新型用于机加工的装置的盖体另一实施例的剖面示意图。如图7所示，第一盖体100的密封部件为气密机构150，包括气密隔圈151和气流通道152，气密隔圈151置于第一轴孔120内，气流通道152的一端与第一轴孔120连通，并与气密隔圈151配合形成气密环境。同样的，气密机构150也同样适用于第二盖体800。

套体200包括第一开口210、第二开口220和容置腔230，在第一开口210的内壁设置第三密封圈211。第三壳体700另一端与第二开口220连接，在第二开口220的内壁设置第四密封圈221。本体110覆于第一开口210上，第三密封圈221与本体的外周过盈配合。

本实施例中，第三壳体700的一端置入容置腔230，其周沿与第四密封圈221接触。

第一密封圈130和第二密封圈140还分别与工件主轴400周沿接触，以实现雾状冷却液从转动的工件主轴处渗入而积聚于光栅500表面。

将本实施例提供的光栅防护机构应用于分体式电机装配的工件主轴而成的装置上，以该装置为数控机床的工件夹持轴用于工件的加工。实践后发现，相同工况下，不安装光栅防护机构的机床在工作大约6周就需要停机并清理一次光栅和光电传感器，使用了本实施例光栅防护机构的机床连续工作了6个月以上，仍未出现数控系统报错而需要对光栅和光电传感器进行清理的情形，设备的利用率和生产效能显著提高，机床的生产成本亦得到有效控制。