一种铣床主轴的制作方法

本发明涉及铣床设备技术领域，具体涉及一种铣床主轴。

背景技术：

数控铣床主轴部件是铣床的核心功能部件之一，目前常用的主要有机械主轴和电主轴两大类，其中主轴部件在加工过程中的质量直接影响到铣床整机的加工性能；关于铣床主轴性能参数的介绍，可参见：白向娟等，数控铣床主轴部件综合性能检测技术研究[j]，制造业自动化，2018(no.8).5-9。

目前铣床主轴在加工工件的过程中，高速旋转的刀具在铣削时与驱动的主轴作用力相叠加，造成主轴本体的振动，同时主轴在长时间的运转后，轴体自身积攒的温度升高，对轴体造成热变形，最终影响到主轴的加工精度。

现有技术中也出现了一些数控铣床主轴的技术方案，如申请号为2018106500042的一项中国专利公开了一种数控铣床主轴箱结构，包括第一箱体、第二箱体、导轨和滑块，其中，所述第一箱体的后端面安装在立柱上，所述导轨和所述第二箱体均安装在所述第一箱体的前端面，所述滑块的一端固定在所述第二箱体上，所述滑块的另一端与所述导轨连接，所述滑块随着所述第二箱体的旋转沿所述导轨滑动；该技术方案中通过导轨和滑块的连接，使主轴箱具有较高的抗倾覆能力，增强了主轴箱整体结构的刚度；同时有助于刀具颤振情况的改善，降低了叶片的表面粗糙度和波纹度，从而提高了提高机床的加工精度，进而提高叶片的加工质量；但是该技术方案中未解决铣床主轴上的刀具在加工工件时的振动及主轴本体产生的热变形问题，使得该技术方案中的铣床加工精度受到影响。

鉴于此，为了克服上述技术问题，本公司设计研发了一种铣床主轴，采用了特殊的主轴结构，解决了上述技术问题。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种铣床主轴，通过设置在通过设置在从动轴顶端的的配重盘，设置在从动轴与配重盘之间的同轴锥齿组，在从动轴驱动刀具进行铣削时，使得配重盘产生与从动轴旋向相反的旋转，来平衡从动轴自身旋转时的作用力，进而降低从动轴上的刀具在铣削时产生的振动效应，以保护从动轴驱动的刀具的铣削精度。

本发明所述的一种铣床主轴，包括轴体和壳体；所述轴体的端部设置有锥齿轮，轴体的周向上设置有转向齿组；所述壳体内设置有轴承，轴承使得轴体转动安装在壳体的内部；所述壳体包括桁架壳、转动壳和保护壳；所述桁架壳固定在铣床的立柱上，桁架壳的顶端设有转动壳，转动壳的顶端设有保护壳；所述保护壳、转动壳和桁架壳之间转动连接；所述桁架壳内设有传动轴，传动轴转动安装在铣床的驱动轴上；所述转动壳内设有转动轴；所述保护壳内设有从动轴；所述从动轴、转动轴和传动轴之间通过锥齿轮啮合传动；所述从动轴的底端设置有刀具夹持装置，从动轴的顶端设置有配重盘；所述配重盘转动安装在从动轴上，配重盘与从动轴之间设置有同轴锥齿组；所述传动轴和转动轴上分别设置有转向齿组；工作时，铣床的驱动轴通过锥齿轮的啮合传动使从动轴上的刀具进行铣削，通过调节传动轴上的转向齿组，使转动轴和从动轴共同相对传动轴旋转，调节转动轴上的转向齿组，使得从动轴相对传向轴旋转，进而使得从动轴上的刀具可自由的调整铣削角度，由于在刀具旋转铣削作用在工件上时，配合从动轴旋转的作用力会对自身产生相应的反作用力，进而造成从动轴自身的振动，影响到刀具铣削的加工精度；通过设置在从动轴顶端的的配重盘，设置在从动轴与配重盘之间的同轴锥齿组，在从动轴驱动刀具进行铣削时，使得配重盘产生与从动轴旋向相反的旋转，来平衡从动轴自身旋转时的作用力，进而降低从动轴上的刀具在铣削时产生的振动效应；本发明利用了设置在从动轴上的配重盘，使配重盘产生反向的旋转来平衡从动轴上的刀具铣削时的反作用力，从而降低刀具铣削时对从动轴产生的振动效应，以保护从动轴驱动的刀具的铣削精度。

优选的，所述配重盘包括中心盘和环状盘，环状盘环绕在中心盘的外侧；所述中心盘与环状盘之间的空隙设置有鳍片；所述鳍片环状分布于中心盘与环状盘之间，鳍片将中心盘与环状盘相连接；工作时，从动轴旋转驱动刀具铣削工件的反作用力，造成了从动轴的振动，为使配重盘旋转产生的反向作用力平衡刀具对从动轴的反作用力，需要配重盘的匹配从动轴的转速，降低了配重盘结构的稳定性，同时在从动轴的高速旋转过程中，会逐渐产生并积累热量，使从动轴的温度升高而产生热变形，使其尺寸精度受影响，降低了从动轴的使用寿命；通过设置的环状盘，使旋转中的配重盘重心向外侧偏移，继而增加了配重盘旋转的作用力力矩，易于平衡从动轴高速旋转产生的反作用力，避免了配重盘的高速旋转，保护了从动轴上配重盘结构的稳定性；通过设置在中心盘与环状盘之间的鳍片，使从动轴导向中心盘的热量传递至鳍片上，设置的鳍片增加了与空气的接触面积，加速了热量的散失，保持了从动轴的温度处于合适范围；从而确保从动轴上刀具的铣削精度。

优选的，所述配重盘的上方设置有散热扇，散热扇上方的保护壳上设置有气孔，散热扇将从动轴顶部外侧的冷风吸入，通过配重盘的环状鳍片吹向从动轴；工作时，在刀具的铣削过程中，从动轴产生积攒的热量通过中心盘传递至鳍片上，分布于中心盘外侧的鳍片之间的空气温度随之升高，使得保护壳内处于较高的温度水平下，最终不利于从动轴的散热；通过设置在中心盘上的散热扇，散热扇将保护壳外部的空气吹向鳍片，增强了鳍片的散热效果，继而保持了从动轴的温度处于合适范围内，使从动轴上刀具的铣削精度得到保证。

优选的，所述从动轴的外侧设置有导流壳，导流壳将从动轴包裹起来；所述导流壳与从动轴之间构成的间隙设为导流层，导流层的底端通向夹持的铣刀刀具底部；工作时，从动轴上积攒的热量来源于刀具的铣削作用，在使用冷却液对铣削区域进行降温时，会有部分热量从刀具传递至从动轴上；通过设置的导流壳构成的导流层，将散热扇吹出的冷风导向刀具，提升了刀具的散热效果，同时在拆卸刀具时，从导流层吹出的风量对铣削中产生的刀屑起到清理作用，保持了从动轴端部夹具的尺寸精度和整洁，从而维持从动轴对刀具的夹持精度。

优选的，所述锥齿轮的外侧设有导热环，导热环为部分环状结构；所述锥齿轮对应的壳体内部设置有单独的腔体，腔体将啮合的锥齿轮区域包裹起来，腔体内填充有齿轮油；工作时，通过啮合传动的锥齿轮驱动刀具进行铣削，腔体中的齿轮油对啮合传动的锥齿轮起到润滑和导热的作用，锥齿轮之间的高速转动会产生大量的热量，腔体与壳体采用高强度的刚性材料，自身的热传递效率较低，内部的齿轮油的热量无法及时快速的传递，使得传动的锥齿轮处于较高的温度中，降低了锥齿轮和齿轮油的使用寿命；通过设置在锥齿轮外侧的导热环，导热环将腔体内齿轮油中的热量向外挥发，稳定了腔体内部的温度，使得啮合传动中锥齿轮产生的热量快速向外传导，从而使得腔体中的温度处于合理范围内，确保锥齿轮的传动精度。

优选的，所述导热环上设置有支杆，导热环通过支杆固定安装在锥齿轮对应的腔体中；工作时，刀具进行角度调整，从动轴与转动轴会相对传动轴产生对应的角度变化，使得锥齿轮相对导热环的位置发生变化，影响导热环对锥齿轮的散热效果；通过设置的支杆将导热环固定在锥齿轮对应的腔体中，在从动轴与转动轴进行转动时，导热环随转动的腔体改变位置，使得导热环与锥齿轮的相对位置不产生改变，维持了导热环对锥齿轮的散热效果，继而保护了锥齿轮的传动精度。

本发明的有益效果如下：

1.本发明通过设置在设置在从动轴上的配重盘，使配重盘产生反向的旋转来平衡从动轴上的刀具铣削时的反作用力，从而降低刀具铣削时对从动轴产生的振动效应；设置的环状盘使旋转中的配重盘重心向外侧偏移，增加了配重盘旋转的作用力力矩，易于平衡从动轴高速旋转产生的反作用力，保护了从动轴上配重盘结构的稳定性；设置在中心盘与环状盘之间的鳍片，增加了与空气的接触面积，加速了热量的散失；设置在中心盘上的散热扇将保护壳外部的空气吹向鳍片，增强了鳍片的散热效果；设置的导流壳构成导流层，提升了刀具的散热效果，从而维持从动轴对刀具的夹持精度。

2.本发明通过设置在锥齿轮外侧的导热环，将腔体内齿轮油中的热量向外挥发，稳定了腔体内部的温度，从而使得腔体中的温度处于合理范围内，确保锥齿轮的传动精度；设置的支杆将导热环固定在锥齿轮对应的腔体中，在从动轴与转动轴进行转动时，导热环随转动的腔体改变位置，使得导热环与锥齿轮的相对位置不产生改变，维持了导热环对锥齿轮的散热效果，继而保护了锥齿轮的传动精度。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明中铣床主轴的立体图；

图2是本发明中铣床主轴的侧视图；

图3是本发明中铣床主轴的部件立体图；

图4是图2中a-a的剖视图；

图中：轴体1、锥齿轮11、导热环111、支杆112、转向齿组12、壳体2、桁架壳21、转动壳22、保护壳23、腔体24、传动轴3、转动轴4、从动轴5、配重盘51、同轴锥齿组511、中心盘52、环状盘53、鳍片54、散热扇55、导流壳56。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图4所示，本发明所述的一种铣床主轴，包括轴体1和壳体2；所述轴体1的端部设置有锥齿轮11，轴体1的周向上设置有转向齿组12；所述壳体2内设置有轴承，轴承使得轴体1转动安装在壳体2的内部；所述壳体2包括桁架壳21、转动壳22和保护壳23；所述桁架壳21固定在铣床的立柱上，桁架壳21的顶端设有转动壳22，转动壳22的顶端设有保护壳23；所述保护壳23、转动壳22和桁架壳21之间转动连接；所述桁架壳21内设有传动轴3，传动轴3转动安装在铣床的驱动轴上；所述转动壳22内设有转动轴4；所述保护壳23内设有从动轴5；所述从动轴5、转动轴4和传动轴3之间通过锥齿轮11啮合传动；所述从动轴5的底端设置有刀具夹持装置，从动轴5的顶端设置有配重盘51；所述配重盘51转动安装在从动轴5上，配重盘51与从动轴5之间设置有同轴锥齿组511；所述传动轴3和转动轴4上分别设置有转向齿组12；工作时，铣床的驱动轴通过锥齿轮11的啮合传动使从动轴5上的刀具进行铣削，通过调节传动轴3上的转向齿组12，使转动轴4和从动轴5共同相对传动轴3旋转，调节转动轴4上的转向齿组12，使得从动轴5相对传向轴旋转，进而使得从动轴5上的刀具可自由的调整铣削角度，由于在刀具旋转铣削作用在工件上时，配合从动轴5旋转的作用力会对自身产生相应的反作用力，进而造成从动轴5自身的振动，影响到刀具铣削的加工精度；通过设置在从动轴5顶端的的配重盘51，设置在从动轴5与配重盘51之间的同轴锥齿组511，在从动轴5驱动刀具进行铣削时，使得配重盘51产生与从动轴5旋向相反的旋转，来平衡从动轴5自身旋转时的作用力，进而降低从动轴5上的刀具在铣削时产生的振动效应；本发明利用了设置在从动轴5上的配重盘51，使配重盘51产生反向的旋转来平衡从动轴5上的刀具铣削时的反作用力，从而降低刀具铣削时对从动轴5产生的振动效应，以保护从动轴5驱动的刀具的铣削精度。

作为本发明的一种实施方式，所述配重盘51包括中心盘52和环状盘53，环状盘53环绕在中心盘52的外侧；所述中心盘52与环状盘53之间的空隙设置有鳍片54；所述鳍片54环状分布于中心盘52与环状盘53之间，鳍片54将中心盘52与环状盘53相连接；工作时，从动轴5旋转驱动刀具铣削工件的反作用力，造成了从动轴5的振动，为使配重盘51旋转产生的反向作用力平衡刀具对从动轴5的反作用力，需要配重盘51的匹配从动轴5的转速，降低了配重盘51结构的稳定性，同时在从动轴5的高速旋转过程中，会逐渐产生并积累热量，使从动轴5的温度升高而产生热变形，使其尺寸精度受影响，降低了从动轴5的使用寿命；通过设置的环状盘53，使旋转中的配重盘51重心向外侧偏移，继而增加了配重盘51旋转的作用力力矩，易于平衡从动轴5高速旋转产生的反作用力，避免了配重盘51的高速旋转，保护了从动轴5上配重盘51结构的稳定性；通过设置在中心盘52与环状盘53之间的鳍片54，使从动轴5导向中心盘52的热量传递至鳍片54上，设置的鳍片54增加了与空气的接触面积，加速了热量的散失，保持了从动轴5的温度处于合适范围；从而确保从动轴5上刀具的铣削精度。

作为本发明的一种实施方式，所述配重盘51的上方设置有散热扇55，散热扇55上方的保护壳23上设置有气孔，散热扇55将从动轴5顶部外侧的冷风吸入，通过配重盘51的环状鳍片54吹向从动轴5；工作时，在刀具的铣削过程中，从动轴5产生积攒的热量通过中心盘52传递至鳍片54上，分布于中心盘52外侧的鳍片54之间的空气温度随之升高，使得保护壳23内处于较高的温度水平下，最终不利于从动轴5的散热；通过设置在中心盘52上的散热扇55，散热扇55将保护壳23外部的空气吹向鳍片54，增强了鳍片54的散热效果，继而保持了从动轴5的温度处于合适范围内，使从动轴5上刀具的铣削精度得到保证。

作为本发明的一种实施方式，所述从动轴5的外侧设置有导流壳56，导流壳56将从动轴5包裹起来；所述导流壳56与从动轴5之间构成的间隙设为导流层，导流层的底端通向夹持的铣刀刀具底部；工作时，从动轴5上积攒的热量来源于刀具的铣削作用，在使用冷却液对铣削区域进行降温时，会有部分热量从刀具传递至从动轴5上；通过设置的导流壳56构成的导流层，将散热扇55吹出的冷风导向刀具，提升了刀具的散热效果，同时在拆卸刀具时，从导流层吹出的风量对铣削中产生的刀屑起到清理作用，保持了从动轴5端部夹具的尺寸精度和整洁，从而维持从动轴5对刀具的夹持精度。

作为本发明的一种实施方式，所述锥齿轮11的外侧设有导热环111，导热环111为部分环状结构；所述锥齿轮11对应的壳体2内部设置有单独的腔体24，腔体24将啮合的锥齿轮11区域包裹起来，腔体24内填充有齿轮油；工作时，通过啮合传动的锥齿轮11驱动刀具进行铣削，腔体24中的齿轮油对啮合传动的锥齿轮11起到润滑和导热的作用，锥齿轮11之间的高速转动会产生大量的热量，腔体24与壳体2采用高强度的刚性材料，自身的热传递效率较低，内部的齿轮油的热量无法及时快速的传递，使得传动的锥齿轮11处于较高的温度中，降低了锥齿轮11和齿轮油的使用寿命；通过设置在锥齿轮11外侧的导热环111，导热环111将腔体24内齿轮油中的热量向外挥发，稳定了腔体24内部的温度，使得啮合传动中锥齿轮11产生的热量快速向外传导，从而使得腔体24中的温度处于合理范围内，确保锥齿轮11的传动精度。

作为本发明的一种实施方式，所述导热环111上设置有支杆112，导热环111通过支杆112固定安装在锥齿轮11对应的腔体24中；工作时，刀具进行角度调整，从动轴5与转动轴4会相对传动轴3产生对应的角度变化，使得锥齿轮11相对导热环111的位置发生变化，影响导热环111对锥齿轮11的散热效果；通过设置的支杆112将导热环111固定在锥齿轮11对应的腔体24中，在从动轴5与转动轴4进行转动时，导热环111随转动的腔体24改变位置，使得导热环111与锥齿轮11的相对位置不产生改变，维持了导热环111对锥齿轮11的散热效果，继而保护了锥齿轮11的传动精度。

工作时，铣床的驱动轴通过锥齿轮11的啮合传动使从动轴5上的刀具进行铣削，通过调节传动轴3上的转向齿组12，使转动轴4和从动轴5共同相对传动轴3旋转，调节转动轴4上的转向齿组12，使得从动轴5相对传向轴旋转，进而使得从动轴5上的刀具可自由的调整铣削角度；通过设置在从动轴5顶端的的配重盘51，设置在从动轴5与配重盘51之间的同轴锥齿组511，在从动轴5驱动刀具进行铣削时，使得配重盘51产生与从动轴5旋向相反的旋转，来平衡从动轴5自身旋转时的作用力，进而降低从动轴5上的刀具在铣削时产生的振动效应；设置的环状盘53使旋转中的配重盘51重心向外侧偏移，增加了配重盘51旋转的作用力力矩，易于平衡从动轴5高速旋转产生的反作用力，保护了从动轴5上配重盘51结构的稳定性；通过设置在中心盘52与环状盘53之间的鳍片54，使从动轴5导向中心盘52的热量传递至鳍片54上，设置的鳍片54增加了与空气的接触面积，加速了热量的散失，保持了从动轴5的温度处于合适范围；设置在中心盘52上的散热扇55将保护壳23外部的空气吹向鳍片54，增强了鳍片54的散热效果，继而保持了从动轴5的温度处于合适范围内；设置的导流壳56构成的导流层，将散热扇55吹出的冷风导向刀具，提升了刀具的散热效果，同时在拆卸刀具时，从导流层吹出的风量对铣削中产生的刀屑起到清理作用，保持了从动轴5端部夹具的尺寸精度和整洁；设置在锥齿轮11外侧的导热环111，导热环111将腔体24内齿轮油中的热量向外挥发，稳定了腔体24内部的温度，使得啮合传动中锥齿轮11产生的热量快速向外传导，从而使得腔体24中的温度处于合理范围内；设置的支杆112将导热环111固定在锥齿轮11对应的腔体24中，在从动轴5与转动轴4进行转动时，导热环111随转动的腔体24改变位置，使得导热环111与锥齿轮11的相对位置不产生改变，维持了导热环111对锥齿轮11的散热效果，继而保护了锥齿轮11的传动精度。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。