一种铣车复合主轴及其工作方法与流程

本发明涉及机床领域，具体地讲，涉及一种铣车复合主轴及其工作方法。

背景技术：

复合机床是当前世界机床技术发展的潮流。复合加工在保持工序集中和消除（或减少）工件重新安装定位的总的发展趋势中，使更多的不同加工过程复合在一台机床上，从而达到减少机床和夹具，免去工序间的搬运和储存，提高工件加工精度，缩短加工周期和节约作业面积的目的。

铣车复合机床的两个基本而重要的加工成型方式为车削和铣削，车削，即车床加工，车床加工主要是用车刀对旋转的工件进行车削加工；铣削是用旋转的刀具对工件进行切削；因此，铣车复合机床的核心是既具备铣削能力还具备车削能力的铣车复合主轴，当铣车复合机床处于铣削加工状态时，复合主轴可旋转，当铣车复合机床处于车削加工状态时，复合主轴需处于锁紧不旋转状态，现有复合主轴存在结构复杂、锁紧时刚性不足的缺点，其制造成本和维护成本高，不适合应用于经济型机床上，应用范围不广泛，例如授权公告号为cn205519685u的中国专利：铣车复合加工中心的一体化复合主轴，就存在上述缺点，因此，有必要对现有的复合主轴进行改进和优化。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、简单、刚性好、能高速旋转、经济适用性好的铣车复合主轴，并给出其工作方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种铣车复合主轴，包括主轴外壳、主轴、前端盖、后端盖、前轴承、后轴承、前轴承嵌套、前轴承端盖和后轴承端盖；其特征在于：还包括主轴驱动装置和主轴松开锁紧装置；

所述主轴外壳具有一贯通孔，所述贯通孔从前端至后端依次分为第一安装腔、第二安装腔、第三安装腔、第四安装腔和第五安装腔；所述第一安装腔的内径大于第二安装腔的内径，所述第二安装腔的内径大于第三安装腔的内径，所述第三安装腔的内径小于第四安装腔的内径，所述第四安装腔的内径大于第五安装腔的内径；所述第一安装腔和第二安装腔的过渡连接面形成第一限位端面，第二安装腔和第三安装腔的过渡连接面形成第二限位端面；

所述前端盖、后端盖、前轴承嵌套和后轴承端盖均具有与贯通孔同轴的轴向通孔；所述前端盖安装在贯通孔的前端，位于第一安装腔内；所述前轴承嵌套安装在前端盖的轴向通孔内；所述前轴承位于前轴承嵌套的轴向通孔内；所述轴承端盖安装在前轴承嵌套的轴向通孔内，用于对前轴承的内圈进行轴向定位并对前轴承嵌套进行密封；所述后端盖安装在贯通孔的后端，位于第五安装腔内，所述后轴承位于后端盖的轴向通孔内，所述后轴承端盖安装在后端盖的轴向通孔内，用于对后轴承进行轴向定位；所述主轴位于贯通孔内，主轴的前端通过前轴承进行支撑定位，主轴的后端通过后轴承进行支撑定位，并且主轴的后端从贯通孔伸出作为与刀具连接的动力输出端；

所述主轴驱动装置安装在贯通孔内，位于第四安装腔和第五安装腔内，用于驱动主轴转动，主轴驱动装置包括定子、定子支撑套、转子和转子固定套；所述定子支撑套套装在贯通孔内，并与贯通孔孔壁固定连接；所述转子固定套套设并固定在主轴上，所述转子套设并固定在转子固定套上；所述定子套设于转子，并与转子留有间隙，定子与定子支撑套固定连接；

所述主轴松开锁紧装置包括齿盘一、齿盘二、齿盘三、左活塞盘和右活塞盘；所述齿盘一固定套设于主轴上，位于第二安装腔内；所述齿盘二套设在齿盘一外围，并且齿盘二的右端面贴合固定在第二限位端面上，即齿盘二与主轴外壳固定连接在一起，所述齿盘二的外圆面与第二安装腔的周向壁面之间留有间隙；所述齿盘三套设在主轴上，位于齿盘一左侧，所述齿盘三上的齿与齿盘二上的齿以及齿盘一上的齿能啮合；所述右活塞盘套设固定在齿盘三外围，且位于第一安装腔内；所述左活塞盘套设在主轴上，位于齿盘三左侧，与齿盘三、右活塞盘均固定连接；所述右活塞盘的右端面与第一限位端面之间形成一环状腔体，该环状腔体为主轴松开油腔，右活塞盘的右端面上具有一凸缘，该凸缘的端部插入齿盘二的外圆面与第二安装腔的周向壁面之间留有的间隙里；所述前端盖的右端面上具有凸缘，所述左活塞盘的左端面与前端盖的右端面之间形成一环状腔体，该环状腔体为主轴锁紧油腔，所述主轴外壳上分别开设有与主轴锁紧油腔、主轴松开油腔相通连接的通油孔。

优选的，本发明所述前轴承和后轴承均为角接触球轴承。

优选的，本发明所述主轴为中空主轴。

优选的，本发明所述主轴的后端连接有刀具连接座。

优选的，本发明所述主轴的后端处设置有用于对刀具连接座进行轴向定位的轴端挡圈。

优选的，本发明所述主轴外壳的后端处套设用用于使后端盖紧固安装在贯通孔后端的抱箍。

优选的，本发明所述后轴承端盖与主轴的接触面处设置密封圈进行密封。

为解决上述技术问题，本发明还提供另一技术方案：一种铣车复合主轴的工作方法为：

1、往主轴锁紧油腔内通入液压油，在油压作用下，齿盘三、左活塞盘和右活塞盘作为一个整体向右移动，并且右活塞盘右端面上的凸缘沿着齿盘二的外圆面与第二安装腔的周向壁面之间留有的间隙里进行导向移动，然后齿盘三与齿盘一、齿盘二啮合在一起，由于齿盘二和主轴外壳固定连接，此时主轴被锁紧，不发生转动，刀具连接座可安装车刀，进行车削加工；

2、往主轴松开油腔内通入液压油，在油压作用下，齿盘三、左活塞盘和右活塞盘作为一个整体向左移动，并且右活塞盘右端面上的凸缘沿着齿盘二的外圆面与第二安装腔的周向壁面之间留有的间隙里进行导向移动，然后齿盘三与齿盘一、齿盘二脱离，此时主轴驱动装置通电即可驱动主轴转动，刀具连接座可安装铣刀，进行铣削加工。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、主轴驱动装置采用定转子通电驱动，主轴能实现高速旋转，且精度高；2、主轴外壳内部设置限位端面，其中第一限位端面用于和右活塞盘的右端面形成油腔，并对右活塞盘向右移动进行限位，防止过渡向右移动，第二限位端面对右活塞盘的凸缘进行限位，利用结构设计控制齿盘三的移动距离，不用借助其他的位置测量器件，简化了整个复合主轴的设计，不易发生故障；3、齿盘二的外圆面与第二安装腔的周向壁面之间留有间隙，当主轴锁紧时，右活塞盘右端面上的凸缘插入所述间隙中，增强了主轴锁紧时的稳固性，提高了主轴刚性；4、复合主轴结构简单、发生故障率低、既能用于车削加工又能用于铣削加工，经济适用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的主视结构示意图。

图2是图1中a-a剖视结构示意图。

图3是图2中局部结构示意图。

图4是图2中主轴外壳的结构示意图。

附图标记说明：主轴外壳1、贯通孔101、第一安装腔1011、第二安装腔1012、第三安装腔1013、第四安装腔1014、第五安装腔1015、前端盖2、齿盘一3、齿盘二4、齿盘三5、左活塞盘51、右活塞盘52、主轴6、前轴承嵌套7、前轴承端盖8、前轴承9、抱箍10、刀具连接座11、定子12、转子13、定子支撑套14、转子固定套15、后端盖16、后轴承端盖17、后轴承18、轴端挡圈19、主轴锁紧油腔a、主轴松开油腔b、第一限位端面c、第二限位端面d。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图4。

本实施例为一种铣车复合主轴，包括主轴外壳1、主轴6、前端盖2、后端盖16、前轴承9、后轴承18、前轴承嵌套7、前轴承端盖8、后轴承端盖17、主轴驱动装置和主轴松开锁紧装置。前轴承9和后轴承18均为角接触球轴承，主轴6为中空主轴。

本实施例中，主轴外壳1具有一贯通孔101，贯通孔101从前端至后端依次分为第一安装腔1011、第二安装腔1012、第三安装腔1013、第四安装腔1014和第五安装腔1015，其中第一安装腔1011的内径大于第二安装腔1012的内径，第二安装腔1012的内径大于第三安装腔1013的内径，第三安装腔1013的内径小于第四安装腔1014的内径，第四安装腔1014的内径大于第五安装腔1015的内径。第一安装腔1011和第二安装腔1012的过渡连接面形成第一限位端面c，第二安装腔1012和第三安装腔1013的过渡连接面形成第二限位端面d。

本实施例中，前端盖2、后端盖16、前轴承嵌套7和后轴承端盖17均具有与贯通孔101同轴的轴向通孔。前端盖2安装在贯通孔101的前端，位于第一安装腔1011内；前轴承嵌套7安装在前端盖2的轴向通孔内。

本实施例中，前轴承9位于前轴承嵌套7的轴向通孔内；轴承端盖8安装在前轴承嵌套7的轴向通孔内，用于对前轴承9的内圈进行轴向定位并对前轴承嵌套7进行密封。后端盖16安装在贯通孔101的后端，位于第五安装腔1015内，后轴承18位于后端盖16的轴向通孔内。后轴承端盖17安装在后端盖16的轴向通孔内，用于对后轴承18进行轴向定位。主轴外壳1的后端处套设用用于使后端盖16紧固安装在贯通孔101后端的抱箍10。后轴承端盖17与主轴6的接触面处设置密封圈进行密封。

本实施例中，主轴6位于贯通孔101内，主轴6的前端通过前轴承9进行支撑定位，主轴6的后端通过后轴承18进行支撑定位，并且主轴6的后端从贯通孔101伸出作为与刀具连接的动力输出端，主轴6的后端连接有刀具连接座11，刀具连接座11用于固定刀具，主轴6的后端处还设置有用于对刀具连接座11进行轴向定位的轴端挡圈19。

本实施例中，主轴驱动装置安装在贯通孔101内，位于第四安装腔1014和第五安装腔1015内，用于驱动主轴6转动。主轴驱动装置包括定子12、定子支撑套14、转子13和转子固定套15；定子支撑套14套装在贯通孔101内，并与贯通孔101孔壁固定连接；转子固定套15套设并固定在主轴6上，转子13套设并固定在转子固定套15上；定子12套设于转子13，并与转子13留有间隙，定子12与定子支撑套14固定连接。

本实施例中，主轴松开锁紧装置包括齿盘一3、齿盘二4、齿盘三5、左活塞盘51和右活塞盘52。齿盘一3固定套设于主轴6上，位于第二安装腔1012内；齿盘二4套设在齿盘一3外围，并且齿盘二4的右端面贴合固定在第二限位端面d上，即齿盘二4与主轴外壳1固定连接在一起，齿盘二4的外圆面与第二安装腔1012的周向壁面之间留有间隙。齿盘三5套设在主轴6上，位于齿盘一3左侧，齿盘三5上的齿与齿盘二4上的齿以及齿盘一3上的齿能啮合。

本实施例中，右活塞盘52套设固定在齿盘三5外围，且位于第一安装腔1011内；左活塞盘51套设在主轴6上，位于齿盘三5左侧，与齿盘三5、右活塞盘52均固定连接。右活塞盘52的右端面与第一限位端面c之间形成一环状腔体，该环状腔体为主轴松开油腔b，右活塞盘52的右端面上具有一凸缘，该凸缘的端部插入齿盘二4的外圆面与第二安装腔1012的周向壁面之间留有的间隙里。前端盖2的右端面上具有凸缘，左活塞盘51的左端面与前端盖2的右端面之间形成一环状腔体，该环状腔体为主轴锁紧油腔a，主轴外壳1上分别开设有与主轴锁紧油腔a、主轴松开油腔b相通连接的通油孔。

本实施例的工作方法为：

（1）当往主轴锁紧油腔a内通入液压油时，在油压作用下，齿盘三5、左活塞盘51和右活塞盘52作为一个整体向右移动，并且右活塞盘52右端面上的凸缘沿着齿盘二4的外圆面与第二安装腔1012的周向壁面之间留有的间隙里进行导向移动，然后齿盘三5与齿盘一3、齿盘二4啮合在一起，由于齿盘二4和主轴外壳1固定连接，此时主轴6被锁紧，不发生转动，刀具连接座11可安装车刀，进行车削加工；

（2）当往主轴松开油腔b内通入液压油时，在油压作用下，齿盘三5、左活塞盘51和右活塞盘52作为一个整体向左移动，并且右活塞盘52右端面上的凸缘沿着齿盘二4的外圆面与第二安装腔1012的周向壁面之间留有的间隙里进行导向移动，然后齿盘三5与齿盘一3、齿盘二4脱离，此时主轴驱动装置通电即可驱动主轴6转动，刀具连接座11可安装铣刀，进行铣削加工。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。