一种机床高速主轴用油气润滑系统的制作方法

1.本发明涉及机床技术领域，尤其涉及一种机床高速主轴用油气润滑系统。


背景技术：

2.电主轴是一种数控机床中的转动部件，属于将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术部件，电主轴由无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱动模块和冷却装置等组成。
3.目前，在电主轴的实际使用过程中，影响电主轴回转精度的主要原因为轴承磨损，为了确保电主轴能够始终保持高精度运转，常需要对轴承进行润滑，来降低轴承相关部位的磨损率，而电主轴轴承普遍采用油气润滑系统进行润滑操作，其润滑原理为：当润滑油和压缩空气在油气混合部件中混合形成油气流后，连续流动的压缩空气在油气管道中间高速向前流动，而在压缩空气的作用下，润滑油以油膜形式粘附在管壁四周，并以缓慢的速度向前移动，在行将到达油气流出口时，油膜变得越来越薄，且连成一片，最后以极其精细的连续油滴流喷射到润滑点。
4.然而，目前的油气润滑系统在对油气进行混合时，虽然能够使得油气快速均匀的混合，但是仍存在以下不足：(1)、在油气混合部件中，通过采用喷头将润滑油喷洒至混合腔中，虽然采用喷洒的方式保证了润滑油的喷洒范围，但是喷洒出来的润滑油粒径较小，且在混合腔内部分散不够均匀，在气体经过时，两者接触时产生的油膜面积较小，并且油膜分散不够均匀，难以快速形成厚度均匀且连续的油膜片，若直接开始对电主轴进行润滑，则导致开始阶段的润滑效果存在一定的偏差，若在油气润滑系统单独运行一段时间后，使得润滑油形成稳定的油膜后再对轴承进行润滑，不仅容易错过了最佳的润滑时间，而且还会导致润滑油资源的浪费。
5.(2)、由于油气润滑系统对电主轴润滑是分多次定时操作的，为了保证润滑油用量精准，润滑油输送装置每次导入混合器中的润滑油量只能完成一次润滑操作，使得在每次进行润滑操作时，均需要润滑油输送装置完成一次润滑油定量输送操作，使得润滑油输送装置处于高负荷运行状态，易导致对润滑油的定量控制出现偏差。


技术实现要素：

6.本发明提供一种机床高速主轴用油气润滑系统，解决了油气润滑系统难以快速形成厚度均匀且连续的油膜片的问题。
7.为解决上述技术问题，本发明提供的机床高速主轴用油气润滑系统，包括：空气过滤压缩器、润滑油输送装置、油气混合装置、电磁阀和喷嘴，所述空气过滤压缩器与所述润滑油输送装置均与所述油气混合装置连接，所述油气混合装置通过所述喷嘴与主轴连接，所述油气混合装置包括混合器主体、两个进油部和用于驱动所述混合器主体变速转动的驱动部，两个所述进油部对称安装在所述混合器主体的外侧面，所述驱动部套设在所述混合器主体的下端。
8.所述进油部包括外部壳体、调节转件、滑动件、多个封堵板、多个隔板、封堵滑块和
压缩弹簧；所述外部壳体与所述混合器主体固定连接，所述外部壳体内设有润滑油腔，所述调节转件螺纹安装在所述外部壳体的顶部，所述调节转件的底端向下延伸至所述润滑油腔内，并与所述滑动件上端面的中间转动连接，而所述滑动件侧端面则与所述润滑油腔内侧壁滑动连接，多个所述封堵板均匀并排固定安装在所述滑动件的下端面，所述封堵板的底端与所述混合器主体的内部滑动连接，而所述封堵板侧面的上端开设有导通孔；多个所述隔板均匀并排垂直固定安装在所述润滑油腔的底壁，且多个所述隔板的上端均与所述滑动件滑动连接，多个所述隔板和多个所述封堵板交错排布且一一相贴合；多个所述隔板的侧面由上至下均匀开设有多个进油通孔，所述导通孔与任意位置的所述进油通孔对齐。
9.多个所述隔板将所述润滑油腔均匀划分成多个大小相同的储油腔，所述外部壳体的内部且位于所述润滑油腔下方设有活动腔，所述活动腔与多个所述储油腔之间分别通过多个通槽连通，所述封堵滑块水平滑动安装在所述活动腔内，所述压缩弹簧固定安装在所述封堵滑块与所述活动腔之间，所述混合器主体内部的中间设有油气混合腔，而所述活动腔与所述混合腔之间通过喷口通道连通，喷口通道设置在油气混合腔内侧壁上端的左右两侧。
10.优选的，所述驱动部包括防护罩、转动电机、变速器、齿轮、齿环和两个轴承，所述防护罩套设在所述混合器主体的下端，所述变速器固定安装在所述防护罩内，而所述转动电机则与所述变速器连接，所述齿轮固定安装在所述变速器的输出端，所述齿环固定套装在所述混合器主体的下端并位于所述防护罩内，所述齿环与所述齿轮相啮合，两个所述轴承上下固定安装在所述防护罩上，而两个所述轴承的内圈均固定套装在所述外部壳体的下端。
11.优选的，所述进油部还包括刻度尺，所述刻度尺固定安装在所述外部壳体的顶部，且所述调节转件的顶端与所述刻度尺上任意刻度平齐。
12.优选的，所述油气混合腔的中间固定安装有气体分流件，所述气体分流件与油气混合腔之间形成环形的混合区。
13.优选的，所述的机床高速主轴用油气润滑系统，还包括油液导入装置，所述油液导入装置包括三通管件和两个连接部，所述三通管件的主路管与所述润滑油输送装置的输出端连接，而所述三通管件的两个支路管分别与两个所述连接部连接，而两个所述连接部分别与两个所述进油部连接。
14.优选的，所述连接部包括l型的伸缩管、支撑件、弹簧杆和两个电磁铁，所述伸缩管与所述三通管件的支路管上端连接，所述支撑件水平固定套装在所述三通管件支路管的上端，且支撑件位于所述伸缩管的下方；所述弹簧杆固定安装在所述支撑件远离所述伸缩管竖直段的一端，所述伸缩管水平段的下端面通过连接件与所述弹簧杆滑动连接；两个所述电磁铁分别固定安装在所述伸缩管靠近所述外部壳体一侧的上端和所述外部壳体的外侧壁上，且两个所述电磁铁的磁极相反。
15.优选的，所述伸缩管靠近所述进油部的一端固定安装有导通插入管，所述外部壳体的外侧设有进油口，所述进油口内固定安装有带有插入缝的密封塞，而所述导通插入管贯穿所述密封塞延伸至所述进油口内。
16.优选的，所述混合器主体的上下两端均转动安装有转动连接头，而两个所述转动连接头均匀通过管道分别与所述空气过滤压缩器以及所述喷嘴连接。
17.与相关技术相比较，本发明实施例提供的机床高速主轴用油气润滑系统具有如下有益效果：(1)、通过设置油气混合装置，主要用于对润滑油以及气体进行混合，通过控制混合器主体转动，可将润滑油以较大油滴形式甩入油气混合腔中，而较大的油滴能够充分的与高速气体接触，从而产生更大面积的油膜，同时，随着混合器主体不断的转动，可使得油滴均匀的甩入油气混合腔不同位置，并可在油气混合腔内不同位置均匀的形成油膜，由于油膜分布均匀且面积更大，因此可以在油气混合腔内快速形成厚度均匀且连续的油膜，进一步提高了形成的油膜质量，并缩短了成型时间，保证对电主轴起到最佳的润滑效果。
18.(2)、通过设置进油部，主要用于向混合器主体提供润滑油，其中，通过设置多个隔板将润滑油腔分隔成多个储油腔，可分别储存多次润滑操作所需润滑油量，并配合封堵滑块和压缩弹簧使用，通过控制混合器主体的转速，使得封堵滑块在离心力的作用下活动至设定位置，可使得指定位置的储油腔与活动腔之间导通，进而实现了对润滑油的定量使用，只需添加一次润滑油，便可以完成多次定量润滑操作，省去了频繁的润滑油添加操作，降低润滑油输送装置运行次数，避免因高负荷运转而导致润滑油定量控制出现偏差问题，同时，由于每个储油腔相互独立，使得每次的出油量不会受到影响，即便在连续多次润滑时，也不易出现润滑油用量偏差问题，进一步提高了润滑油用量的精准度。
19.(3)、通过设置调节转件、滑动件配合使用，可实现对润滑油腔容积调节功能，在单次润滑油用量需要调整时，可通过转动调节转件，使得滑动件在润滑油腔内部滑动，从而同步调整储油腔的容积，以满足不同用油量需求，使用起来更加灵活。
附图说明
20.图1为本发明实施例提供的机床高速主轴用油气润滑系统的结构示意图。
21.图2为图1所示的油气混合装置内部结构的示意图。
22.图3为图2所示的a区域的局部放大图。
23.图4为图3所示的b区域的局部放大图。
24.图5为图2所示的c区域的局部放大图。
25.图6为本发明中滑动件、分隔板以及封堵板之间的结构示意图。
26.图7为图6所示的滑动件、分隔板以及封堵板之间的爆炸图。
27.图中标号：1、空气过滤压缩器；2、润滑油输送装置；3、油气混合装置；31、混合器主体；32、进油部；321、外部壳体；322、调节转件；323、滑动件；324、封堵板；325、隔板；326、封堵滑块；327、压缩弹簧；328、刻度尺；33、驱动部；331、防护罩；332、转动电机；333、变速器；334、齿轮；335、齿环；336、轴承；34、分流件；35、密封塞；4、电磁阀；5、喷嘴；6、油液导入装置；61、三通管件；62、连接部；621、伸缩管；622、支撑件；623、弹簧杆；624、电磁铁；7、电主轴。
具体实施方式
28.下面参考附图对本发明的实施例进行说明。在此过程中，为确保说明的明确性和便利性，我们可能对图示中线条的宽度或构成要素的大小进行夸张的标示。
29.另外，下文中的用语基于本发明中的功能而定义，可以根据运用者的意图或惯例而不同；因此，这些用语基于本说明书的全部内容进行定义。
30.请结合参阅图1，一种机床高速主轴用油气润滑系统，包括：空气过滤压缩器1、润滑油输送装置2、油气混合装置3、电磁阀4和喷嘴5，空气过滤压缩器1与润滑油输送装置2均与油气混合装置3连接，空气过滤压缩器1用于对外部气源进行过滤和压缩，油气混合装置3通过喷嘴5与电主轴7连接，油气混合装置3用于对润滑油和气体均匀混合，并使得软化油形成油膜，电磁阀4安装在空气过滤压缩器1与油气混合装置3连接的管道上，用于控制气体流量，喷嘴5则用于与电主轴7的进油口连接。
31.请结合参阅图2-图4，油气混合装置3包括混合器主体31、两个进油部32和用于驱动混合器主体31变速转动的驱动部33，两个进油部32对称安装在混合器主体31的外侧面，用于向混合器主体31中导入润滑油；驱动部33套设在混合器主体31的下端；进油部32包括外部壳体321、调节转件322、滑动件323、八个封堵板324、八个隔板325、封堵滑块326、压缩弹簧327和刻度尺328；外部壳体321与混合器主体31通过螺丝固定连接，可实现对进油部32的拆卸功能，便于后期对进油部32进行维修和更换；外部壳体321内设有润滑油腔，用于存储润滑油，调节转件322螺纹安装在外部壳体321的顶部，调节转件322的底端向下延伸至润滑油腔内，并与滑动件323上端面的中间转动连接，而滑动件323侧端面则与润滑油腔内侧壁滑动连接，通过调节转件322转动，可使得滑动件323在润滑油腔内竖直方向滑动，进而改变润滑油腔的容量，用来存储不同体积的润滑油。
32.请结合参阅图1、图3、图4、图6和图7，八个封堵板324均匀并排固定安装在滑动件323下端面的中间，封堵板324的底端与混合器主体31的内部滑动连接；八个隔板325均匀并排垂直固定安装在润滑油腔的底壁，且八个隔板325的上端均与滑动件323滑动连接，八个隔板325和八个封堵板324交错排布且一一相贴合，八个隔板325将润滑油腔均匀划分成九个大小相同的储油腔，八个隔板325的侧面由上至下均匀开设有七个进油通孔，进油通孔可实现两个储油腔内部连通，使得润滑油可以在多个储油腔中流动，而进油通孔的位置越低，则对应的储油腔能储存的润滑油就越少，单个储油腔中储存的润滑油可作为一次润滑操作使用；而封堵板324侧面的上端开设有导通孔，导通孔与任意位置的进油通孔对齐，通过封堵板324和滑动件323共同在隔板325的侧面竖直方向滑动，可使得储油腔内始终有一个进油通孔处于导通状态；刻度尺328固定安装在外部壳体321的顶部，且调节转件322的顶端与刻度尺328上任意刻度平齐，在调节润滑油腔的内部容积时，通过观察调节转件322与刻度尺328刻度位置，来确定调节的大小，并确保两个润滑油腔调节程度保持一致；混合器主体31的上下两端均转动安装有转动连接头，而两个转动连接头均匀通过管道分别与空气过滤压缩器1以及喷嘴5连接，可避免影响混合器主体31转动；封堵板324和隔板325的数量不限于八个，可以根据实际的使用情况调整，隔板325的数量越多，则储液腔的数量也就越多，可定量润滑的次数也就越多。
33.请结合参阅图2、图3，外部壳体321的内部且位于润滑油腔下方设有活动腔，活动腔与九个储油腔之间分别通过九个通槽连通，可使得九个储液腔中的润滑油均能够进入到活动腔中，封堵滑块326水平滑动安装在活动腔内，封堵滑块326为圆形块，在混合器主体31不转动时，封堵滑块326上端面阻隔九个储液腔与活动腔连通，使得储液腔中的润滑油无法流出，压缩弹簧327固定安装在封堵滑块326与活动腔之间，主要为封堵滑块326提供弹力支持，而在混合器主体31转动时，产生的离心力可使得封堵滑块326向远离混合器主体31中心方向滑动，并挤压压缩弹簧327，可使得储油腔与活动腔连通；在混合器主体31停止转动时，
压缩弹簧327可使得封堵滑块326自动复位，混合器主体31内部的中间设有油气混合腔，而活动腔与油气混合腔之间通过喷口通道连通，喷口通道设置在油气混合腔内侧壁上端的左右两侧，用于将润滑油甩出；在外部壳体321底部靠近压缩弹簧327的一端设有排气孔，使得活动腔内部气体可以流通，避免影响封堵滑块326滑动；油气混合腔的中间固定安装有气体分流件34，气体分流件34与油气混合腔之间形成环形的混合区，气体分流件34的上端为圆锥形，气体分流件34的尖端部分正好与混合器主体31的进气口对齐，用于改变气体的流动方向，使得气体可以朝向喷口通道方向流动，进而可以直接对从喷口通道中甩出的润滑油进行撞击，形成的油膜直接吸附在混合器主体31内壁上，使得气体能够对润滑油精准撞击，并快速在有效区域内形成油膜。
34.请结合参阅图2，驱动部33包括防护罩331、转动电机332、变速器333、齿轮334、齿环335和两个轴承336，防护罩331套设在混合器主体31的下端，防护罩331与外部现有支撑结构固定连接，可使得整个油气混合装置3保持固定状态，变速器333固定安装在防护罩331内，而转动电机332则与变速器333连接，可实现对转动电机332转速的调节功能，齿轮334固定安装在变速器333的输出端，齿环335固定套装在混合器主体31的下端并位于防护罩331内；齿环335与齿轮334相啮合，通过齿轮334转动，可使得齿环335带动混合器主体31同步转动，两个轴承336上下固定安装在防护罩331上，而两个轴承336的内圈均固定套装在外部壳体321的下端，可实现混合器主体31与防护罩331之间的转动连接，使得混合器主体31可以在防护罩331上自转。
35.请结合参阅图2和图5，所述的机床高速主轴用油气润滑系统，还包括油液导入装置6，油液导入装置6包括三通管件61和两个连接部62，三通管件61的主路管与润滑油输送装置2的输出端连接，而三通管件61的两个支路管分别与两个连接部62连接，而两个连接部62分别与两个进油部32连接，连接部62包括l型的伸缩管621、支撑件622、弹簧杆623和两个电磁铁624，伸缩管621与三通管件61支路管的上端连接，伸缩管621的水平段为可伸缩结构；支撑件622水平固定套装在三通管件61支路管的上端，且支撑件622位于伸缩管621的下方；弹簧杆623固定安装在所述支撑件622远离伸缩管621竖直段的一端，伸缩管621水平段的下端面通过连接件与弹簧杆623滑动连接，通过弹簧杆623、支撑件622和连接件可对伸缩管621的伸缩部分同时起到限位支撑和弹力支持作用，使得伸缩管621能够稳定水平伸缩，在伸缩管621伸长时，可拉动弹簧杆623伸长，而通过弹簧杆623复位可带动伸缩管621同步收缩；两个电磁铁624分别固定安装在伸缩管621靠近外部壳体321一侧的上端和外部壳体321的外侧壁，且两个电磁铁624的磁极相反；伸缩管621靠近进油部32的一端固定安装有导通插入管，外部壳体321的外侧设有进油口，进油口内固定安装有带有插入缝的密封塞35，而导通插入管贯穿密封塞35延伸至进油口内，两个电磁铁624通电后，在磁力稳定作用下相互吸引，进而可带动伸缩管621水平伸长，使得导通插入管顺利通过密封塞35，进入至进油口中，此时油液导入装置6则与外部壳体321处于连通状态，可以向其内部输送润滑油，油气润滑系统未使用状态时，由于电磁铁624处于断电状态，则使得油液导入装置6与外部壳体321为分离状态。
36.本发明实施例提供的机床高速主轴用油气润滑系统的工作原理如下：步骤一：在第一次使用时，需要先设定润滑油腔中润滑油的存储量，设定时，通过手动转动其中一个调节转件322，可带动滑动件323在润滑油腔内竖直滑动，而封堵板324则跟随滑动件323同步
滑动，此时，工作人员通过观察调节转件322上端面与刻度尺328上刻度，确定是否到达所需的调节位置，到达所需的调节位置后停止转动调节转件322，之后重复上述操作，对另一个进油部32进行调节，保持两者调节程度一致即可，调节完成后，在后续使用时，若润滑油的使用量不变，则无需再次调整，直接进行下一步操作。
37.步骤二：接着，将两个电磁铁624通电，使得两个电磁铁624产生磁力作用，可带动伸缩管621向外部壳体321方向伸长，同时将弹簧杆623拉长，而伸缩管621上的导通插入管则缓慢延伸至进油口中，直至两个电磁铁624贴合，正好使得导通插入管贯穿密封塞35，使得油液导入装置6与外部壳体321处于连通状态。
38.步骤三：随后，将外部气源输送至空气过滤压缩器1中，对气体进行过滤和压缩处理，然后经过管道进入到混合器主体31的油气混合腔中，同时，润滑油输送装置2将润滑油抽出，并输送至三通管件61中，再由伸缩管621分别输送至两个外部壳体321中的润滑油腔内，此时，润滑油先进入靠近导通插入管一侧的储液腔中，当该储液腔中的润滑油高度超过封堵板324上的导通孔时，使得润滑油流入第二个储油腔中，直至所有的储油腔全部装满润滑油即可。
39.步骤四：然后，两个电磁铁624断电，使得两个电磁铁624失去磁力作用，在弹簧杆623的弹力作用下，可使得伸缩管621逐渐远离外部壳体321，最终使得导通插入管完全与进油口分离，使得伸缩管621复位。
40.步骤五：再通过转动电机332转动，经过变速器333将转动电机332的转速至设定的值，可使得齿轮334带动齿环335同步转动，最终使得混合器主体31开始自转，同时，混合器主体31转动时产生了离心力，可使得封堵滑块326开始向远离混合器主体31方向活动，直至转动电机332电机的转速保持不变，而混合器主体31产生的离心力也保持恒定，进而使得封堵滑块326不再滑动，由于事先设定了转动电机332的转速，使得封堵滑块326可到达指定位置，从使得指定数量的储液腔与活动腔连通，可使得这些储液腔中的润滑油流出，并经过活动腔流入混合器主体31的喷口中，因此，通过控制混合器主体31的转速，实现了精准控制润滑油的使用量功能。
41.步骤六：而在混合器主体31的转动作用下，可将喷口中的润滑油甩出，使得润滑油进入到油气混合腔中，此时气体经过分流件34分流后，能够直接撞击甩出的润滑油，使得润滑油快速形成油膜，并吸附在混合器主体31内侧壁上，而随着混合器主体31稳定且持续的转动，可使得油气混合腔中不同位置不断有润滑油被甩出，使得润滑油均匀分布在油气混合腔中，又由于被甩出的为较大的润滑油油滴，在与高速流动气体精准的撞击后，能够在油气混合腔中快速形成大面积的、连续的且厚度基本一致的油膜，之后形成的油膜由混合器主体31流入喷嘴5，最终经过喷嘴5流入电主轴7中，到达润滑点，即可完成对电主轴7的润滑操作，润滑结束后，关闭转动电机332即可，待到达第二次润滑时间后，通过调整转动电机332的转速，使得封堵滑块326移动至指定位置，进行第二次定量润滑操作，如此重复操作，直至所有储液腔中的润滑油使用完，即可再次添加润滑油，省去了频繁多次的添加润滑油操作。
42.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。