一种车床主轴单元的制作方法

本发明涉及涉及一种主轴单元，尤其涉及一种车床主轴单元。

背景技术：

现今市场上数控走轴式车铣复合中心主轴多采用电动主轴和套筒式主轴。高端机床的电动主轴是日本人的天下。fanuc和mitsubishi公司在他们先进的伺服电机技术的基础上与nsk等著名轴承公司合作生产的电动主轴性能优良，高速可达30000转，角度定位精密，运行平稳。特别是fanuc公司几乎垄断了中国数控车床电动主轴的市场。但是日本电主轴供应中国市场价格都高的离谱，高的一支18万人民币，而且交货期还长达三四个月，甚至半年。中小机床很难与之合作。国内也有山东博特等数控车床用电主轴但因为他们与著名品牌的控制系统不兼容，一般都是采用变频器控制的。允许转速也不高，说是允许6000转，但实际上至4000多转就温升较高，震动较大对加工产品的精度影响较大。再加上定位精度不很高，因此还不能被广泛接受。

中国专利授权公告号为cn201086132y，授权公告日为2008年7月16日的实用新型专利公开了一种车床主轴单元，其有主轴，安装于主轴上的前后两轴承，套于轴承外的套筒，主轴内有拉杆，拉杆前端固定有夹头套，夹头置于夹头套内且两者之间设有弹性件，夹头开口端与夹头套均设有相互适应的锥面，端盖将夹头和夹头套盖压于主轴内。

上述装置可使得加工刚性增强，并且加工更加精密，但由于走心式数控切削中心具有c轴分度功能，光靠同步拉紧力是不够的，该装置在切削时主轴肯定会抖动，这时候定位精度就跑了，就无法保证加工零件的精密度，导致废品的出现几率增加。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有装置主轴定位效果差的问题，提供一种主轴定位效果好的车床主轴单元。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种车床主轴单元，包括主轴、安装在主轴上的前轴承和后轴承、导套以及花键部分，所述主轴安装在轴承座上，所述主轴内设置有顶杆，顶杆前端固定有夹头套，所述夹头套内设置有夹头，所述夹头与夹头套之间设有弹性件，所述主轴的后端安装有主轴定位装置，所述主轴定位装置包括定位轮、定位销和定位汽缸。

所述主轴座上安装有主轴伺服电机，所述主轴伺服电机的传动轴上安装有同步带轮，所述同步带轮和主轴通过同步带连接。

所述主轴上安装有开闭爪、锥度环套和调节螺母，开闭爪上安装有旋转轴芯。

所述花键部分包括花键轴和花键轴承外套，所述花键轴承外套与轴承座之间通过硬板相连接，花键轴与主轴、导套之间通过同步带连接。

所述前轴承与主轴为过盈配合，过盈值为0.002～0.004mm，所述后轴承与主轴为间隙配合，配合间隙为0.002～0.006mm。

与现有技术相比，本发明具有以下好处：

1、本发明增加了主轴定位装置，提高了主轴的定位精度，降低了次品出产率，提高了生产效率，降低了成本。

2、本发明中采用主轴、主轴伺服电机安装在同一主轴座上的结构，这样既保证了主轴刚性，有保证了主轴伺服电机轴心轴线与主轴中心轴线的平行度。

3、本发明中前轴承与主轴为过盈配合，后轴承与主轴为间隙配合，这样安装利于夹头的精度保证和运转发热时后面有涨大间隙。

4、本发明在传动上采用主轴伺服电机带3gt同步带轮，传动效率高，传动比准确且传动平稳。

5、本发明中的前、后轴承采用高速主轴轴承专用润滑脂，一次填充适量可三年不换，并且主轴座采取开放式结构，通风性能好，实际8000转时温升都在25℃以内。

附图说明

图1是本发明的结构示意图（剖视）。

图2是图1的a-a面剖视图。

图3是图1的b-b面剖视图。

图中：主轴1，前轴承2，后轴承3，导套4，轴承座5，顶杆6，夹头套7，夹头8，弹性件9，主轴定位装置10，定位轮11，定位销12，定位气缸13，主轴伺服电机14，同步带轮15，开闭爪16，锥度环套17，调节螺母18，旋转轴芯19，花键轴20，花键轴承外套21，硬板22，拨叉23，轴承24。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

参见图1、图3，一种车床主轴单元，包括主轴1、安装在主轴1上的前轴承2和后轴承3、导套4以及花键部分，所述花键部分包括花键轴20和花键轴承外套21，所述主轴1和主轴伺服电机14均安装在轴承座5上，所述主轴1内设置有顶杆6，顶杆6前端固定有夹头套7，所述夹头套7内设置有夹头8，所述夹头8与夹头套7之间设有弹性件9，主轴1前端的端盖将夹头8与夹头套7盖压于主轴1内，所述主轴1的后端安装有主轴定位装置10，所述主轴定位装置10包括定位轮11、定位销12和定位汽缸13，所述主轴伺服电机14的传动轴上安装有同步带轮15，所述同步带轮1和主轴1通过同步带连接，所述花键轴承外套21与轴承座5之间通过硬板22相连接，花键轴20与主轴1、导套4之间通过同步带连接，可以实现主轴1与导套4的同步运转。

所述前轴承2与主轴1为过盈配合，过盈值为0.002～0.004mm，所述后轴承3与主轴1为间隙配合，配合间隙为0.002～0.006mm，如此安装利于夹头的精度保证和运转发热时后面有涨大间隙。

所述主轴1上安装有开闭爪16、锥度环套17和调节螺母18，开闭爪16上安装有旋转轴芯19。

参见图1-图2，主轴夹头锁紧材料的过程为：开闭气缸通过鱼眼接头连接拨叉23及拨叉23上的轴承24,当开闭气缸向前推动时，拨叉23及轴承24会带动锥度环套17沿轴向向上移位，锥度环套17会顶开开闭爪16，使得开闭爪16绕旋转轴芯19作拉杆运动，将顶杆6和夹头套7推向前行，压迫夹头8锁紧材料；主轴夹头松开材料的过程为：当开闭气缸向后推动时，拨叉23及轴承24会带动锥度环套17沿轴向向下移位，会带动锥度环套17与开闭爪16脱离，靠夹头套7内的弹性件9将夹头套7与夹头8分开，从而松开材料。

参见图3，当车床启动c轴分度功能，主轴1分度后停住，定位气缸13得到信号推动定位销12卡住定位轮11，从而将主轴1与后轴承3的径向间隙消除掉，达到定位效果。铣销完后，c轴分度功能停止，定位气缸13带动定位销12回拉，完成定位过程。

技术特征：

技术总结
一种车床主轴单元，包括主轴、安装在主轴上的前轴承和后轴承、导套以及花键部分，所述主轴安装在轴承座上，所述主轴内设置有顶杆，顶杆前端固定有夹头套，所述夹头套内设置有夹头，所述夹头与夹头套之间设有弹性件，所述主轴的后端安装有主轴定位装置，所述主轴定位装置包括定位轮、定位销和定位汽缸。本发明提高了主轴的定位精度，降低了次品出产率，提高了生产效率，而且温升低，对加工产品的精度影响小。

技术研发人员：冯星宇
受保护的技术使用者：冯星宇
技术研发日：2017.05.25
技术公布日：2017.11.03