高速主轴的一种结构改进.pdf

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1、2012年8月机床与液压Aug．2012第40卷第16期MACHINETOOL＆HYDRAULICSVo1．40No．16DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．16．042高速主轴的一种结构改进许朝山(常州机电职业技术学院，江苏常州213164)摘要：针对目前数控机床所使用的高速主轴存在结构紧凑、加工难度较大等问题，提出一种结构改进方案，将本来位于细长主轴内部的、加工精度要求高、加工难度大、工艺性差的锥孔与卡爪安装孔分解到了两个加工容易、工艺性好的锥柄变换套与拉钉变换套上，不仅使刀具的更换成为可能，而且还解决了

2、细长主轴内部高精度孔加工的技术难题。关键词：高速主轴；刀具更换；结构改进中图分类号：TH133．2文献标识码：A文章编号：1(301—3881(2012)16—120—2高速主轴是用于高速加工机床的标准功能部件，它具有转速高、结构紧凑、安装简单等优点，是目前高速数控铣床、加工中心等产品的常用配套件。目前，CNC机床生产厂所使用的高速主轴在结构与原l一键理并无太大的区别，但由于其结构紧凑、加工难度卜前端盖l4卜外罩较大，因此，大都需要采用专业生产厂家生产的标4__隔套准部件。文中介绍了一种通过改进结构，降低加工5__主轴套l56__主轴难度，

3、且可以方便地实现不同刀柄转换的高速主7一隔圈轴，它不仅易于制造，还具有使用方便灵活、维修168__后端盖简单等优点。9_-锁紧螺母1O一带轮1问题的提出17ll一调整螺母高速主轴的结构如图1所示，在原来一体式高12-带轮锁速主轴上，主轴6、拉钉变换套19、锥孔变换套21紧螺母l8l3一带轮固定件为整体结构，主轴6的前端需要加工与刀具锥柄相l4一带轮调整垫配合的锥孔以及用来安装卡爪连接件l8、卡爪201§一碟型弹簧l6_碟型弹簧的内孔。整体式高速主轴结构主要存在以下两个问19调整垫题：(1)为了保证卡爪连接件18、卡爪20能够在l‘卜一拉杆2

4、Ol8一卡爪连接件主轴内部上下灵活运动，位于细长主轴内部的拉钉19一拉钉变换套变换套部位的内部表面粗糙度要求高、加工工艺性2O一卡爪差，带来了细长主轴内部高精度孔加工、热处理等12l一锥孔变换套22一刀具技术难题，使得大多数机床生产厂家都无法生产；(2)整体式结构的高速主轴部件的锥孔及拉钉孔均I直接加工在主轴上(图1中的拉钉变换套、锥孔变图1高速主轴结构图换套部位)，因此，一种主轴只能安装一种规定的2结构的改进刀具，当机床更换不同系列刀具时，必须更换整个主轴部件，主轴对刀具的适应性差，使用局限性此次结构改进的技术方案是：将主轴前端带有内大。

5、锥孔、拉紧结构安装内孑L的部位与主轴分离，成为图收稿日期：2011—07—10作者简介：许朝山(1970一)，工程硕士，副教授，主要从事机械制造与自动化研究与教学。E—mail：czjdxcsh302@163．corno第16期许朝山：高速主轴的一种结构改进·121·2所示的拉钉变换套19与图3所示的锥柄变换套21组成的主轴体及由碟型弹簧15、拉杆17、卡爪连接两个独立零件。件18、卡爪20组成的刀具拉紧机构三大部分。主轴安装座用于安装主轴，以便将整个高速主轴部件固定到机床上。主轴套5外部加工有强制冷却用的水槽，如需要可对主轴进行强制水冷却

6、；安装座的前端盖2用于密封，以防止加工过程中的冷却水、粉尘进入前轴承；后端盖8用于后轴承的固定与密封；图2拉钉变换套19结构图锁紧螺母9用于轴承间隙的调整。l主轴体用来安装、固定刀具。主轴体通过前后轴承与主轴安装座连接；前轴承利用主轴前端面定位，后轴承由隔套4、隔圈7定位；轴承间隙可以通过锁紧螺母9进行调节。3只前轴承与2只后轴承的结构形式保证了主轴的轴向与径向刚性；前后轴承可以根据主轴实际所需要的最高转速、载荷选用。主轴的上端可以安装带动主轴旋转的同步皮带轮10，带轮通过键和带轮锁紧螺母12与主轴连接，带轮的上下位置可以通过改变固定件13

7、与调整垫14的厚度进行调图3锥孔变换套2l结构图整。拉钉变换套与锥柄变换套的内部尺寸可按不同系拉紧机构用于刀具的拉紧，该机构可以在主轴内列刀具的刀柄与拉钉要求设计，以便安装不同系列的部作上下移动。在正常(夹紧)状态下，拉杆17由刀具；变换套与主轴的配合尺寸保持不变，以保证主于碟形弹簧15的作用，带动卡爪2O上移，这时，安轴其他部件的通用性；变换套与主轴用螺钉、定位销装在拉杆前端的卡爪被拉钉变换套19径向收缩后，连接，可方便地进行装卸与更换；变换套采用完全对在夹紧拉钉的同时带动刀柄上移，使得刀具锥柄与主称结构，更换不影响原主轴的动平衡性能与高

8、速特轴锥孔紧密啮合，刀具22被固定于主轴体上。为了性。松开刀具，可向拉杆17的上端面施加向下的外力，这样的结构改进能解决数控铣床、加工中心的刀这时，碟形弹簧15被压缩，拉杆17带