本發(fā)明涉及一種精密旋風(fēng)銑頭機(jī)構(gòu)及其防水方法。

背景技術(shù)：

旋風(fēng)銑頭機(jī)構(gòu)是組成精密螺旋銑床的主要部件，在機(jī)器運(yùn)作的時(shí)候主軸部分高速轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)刀具進(jìn)行加工時(shí)必須在不斷澆筑冷卻液的，冷卻液在劇烈的飛濺的過(guò)程中有可能進(jìn)入主軸軸承內(nèi)部，或與潤(rùn)滑油混在一起，降低了潤(rùn)滑油的實(shí)際效果，對(duì)于軸承的實(shí)際運(yùn)行與壽命都會(huì)造成一定的影響?，F(xiàn)有市場(chǎng)應(yīng)用中的一些銑床對(duì)于軸承的密封處理上都還存在著各式各樣的缺陷，完全密封的話會(huì)導(dǎo)致主軸內(nèi)部發(fā)熱難以擴(kuò)散，接觸部件之間也會(huì)相互磨損，這樣的配合會(huì)大大縮短機(jī)構(gòu)的壽命，影響實(shí)際的加工質(zhì)量；有些也會(huì)采取非接觸密封，這樣減輕了接觸摩擦以及發(fā)熱難以擴(kuò)散的問(wèn)題，但是有些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還是不夠完美，還是會(huì)有粉屑或是冷卻液進(jìn)入主軸內(nèi)部，進(jìn)入軸承處，這樣的結(jié)構(gòu)仍然需要優(yōu)化。

旋風(fēng)銑頭機(jī)構(gòu)的主軸內(nèi)部軸承一般都要用螺母進(jìn)行預(yù)壓，這樣會(huì)增加了主軸的實(shí)際長(zhǎng)度，而小模數(shù)蝸桿在加工過(guò)程中需要保證大的螺旋角，這就要求實(shí)際的主軸長(zhǎng)度應(yīng)該短一些，才能符合工況。

刀片是伺服刀組機(jī)構(gòu)的主要零件，在實(shí)際的生產(chǎn)加工過(guò)程中，刀片的磨損是最嚴(yán)重，需要進(jìn)行不定期的更換維護(hù)，所以該部位的設(shè)計(jì)也需要保證緊固且簡(jiǎn)單方便拆卸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)了一種精密旋風(fēng)銑頭機(jī)構(gòu)及其防水方法。

一種精密旋風(fēng)銑頭機(jī)構(gòu)包括下支架、主軸箱體、防水蓋板、上支架、光柵、伺服電機(jī)、防水外圈、防水內(nèi)圈、主軸皮帶輪、刀盤、同步帶、軸承、主軸、軸承壓蓋、刀片；下支架與主軸箱體下部連接，防水蓋板設(shè)置在主軸箱體的左側(cè)；上支架、光柵分別與主軸箱體上部連接；銑頭機(jī)構(gòu)通過(guò)上下支架固定在了加工室內(nèi)的立柱上，并由其帶動(dòng)進(jìn)行左右往復(fù)移動(dòng)；伺服電機(jī)設(shè)置在主軸箱體的右側(cè)上部；主軸皮帶輪、同步帶、軸承位于主軸箱體內(nèi)部；所述的防水蓋板上設(shè)有刀盤口；刀盤口的中心軸與主軸的中心軸是一致的，刀盤設(shè)置在刀盤口內(nèi)并與主軸皮帶輪固定；防水蓋板的刀盤口內(nèi)嵌有防水外圈，防水內(nèi)圈與主軸皮帶輪連接；防水內(nèi)圈位于防水內(nèi)圈內(nèi)側(cè)，防水內(nèi)圈與防水外圈之間間隔著極小的間隙，在銑頭機(jī)構(gòu)進(jìn)行加工時(shí)，防水內(nèi)圈會(huì)隨著刀盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而防水外圈是不動(dòng)，兩者之間不會(huì)互相干涉；光柵與同步帶連接；主軸皮帶輪與同步帶嚙合；主軸皮帶輪、主軸與軸承過(guò)盈配合；軸承壓蓋壓緊軸承；刀盤上安裝有刀片。銑頭機(jī)構(gòu)在進(jìn)行加工的時(shí)候，伺服電機(jī)的動(dòng)力通過(guò)同步帶傳遞到主軸皮帶輪上，主軸皮帶輪、主軸均與軸承過(guò)盈配合，刀盤也是固定在主軸皮帶輪上，主軸皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)帶動(dòng)主軸及刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工件的精密加工。

進(jìn)一步的，所述的主軸箱體下方有積液排出通道，軸承壓蓋的下端有一個(gè)出水口，內(nèi)側(cè)有一條外防水槽，主軸外側(cè)有一條內(nèi)防水槽，外防水槽和內(nèi)防水槽在裝配后組成防水槽；出水口與防水槽連通；

在防水槽兩側(cè)各有靠軸承端間隙和靠外端間隙，靠外端間隙的寬度為0.2‐0.3mm,靠軸承端間隙的寬度為0.1‐0.18mm，靠外端間隙與主軸中心軸形成一個(gè)傾角，在主軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)下，根據(jù)離心運(yùn)動(dòng)的原理，由于這個(gè)傾角的存在，會(huì)使空氣更加快速地從靠外端間隙排出，防水效果更為明顯；軸承壓蓋的兩側(cè)各有一個(gè)進(jìn)氣口，并且主軸的外端面高度低于軸承壓蓋的外端面高度，軸承壓蓋的外端面頂部濺到水的情況下，再往下流的過(guò)程中，若主軸的外端面高度高于軸承壓蓋的外端面高度，水就會(huì)被主軸的外端面高出的所阻攔，從而順著間隙流入防水槽，降低了防水效果，因而主軸的外端面高度設(shè)計(jì)地低有效地防止這樣的情況發(fā)生；主軸、軸承壓蓋、出水口、外防水槽、內(nèi)防水槽、靠軸承端間隙、靠外端間隙、進(jìn)氣口構(gòu)成精密旋風(fēng)銑頭機(jī)構(gòu)的氣密封裝置。

進(jìn)一步的，所述的防水內(nèi)圈外周開(kāi)設(shè)有兩條矩形槽，與防水外圈構(gòu)成第一層機(jī)械密封機(jī)構(gòu)，主軸皮帶輪與主軸箱體相鄰的一側(cè)設(shè)有階梯狀軸肩；主軸箱體與階梯狀軸肩搭配構(gòu)成第二層機(jī)械密封機(jī)構(gòu)。在第一層機(jī)械密封機(jī)構(gòu)中，防水內(nèi)圈與防水外圈在盡量不互相干涉的條件下，之間地間隙也設(shè)計(jì)地足夠小，同時(shí)兩條矩形槽的設(shè)計(jì)層層防護(hù)阻攔，達(dá)到減少乃至杜絕水進(jìn)入主軸箱體內(nèi)部，少量進(jìn)入其中的也會(huì)由積液排出通道排出。

進(jìn)一步的，所述的軸承一側(cè)頂住主軸箱體與主軸皮帶輪，另一側(cè)由主軸與軸承壓蓋壓緊，軸承并非傳統(tǒng)的螺母預(yù)壓。

所述的刀盤上圓周均布四個(gè)位置用于固定四塊刀片，可直接裝卸。在拆換刀片時(shí)，主軸與軸承壓蓋會(huì)固定在一起，防止刀片在拆換的過(guò)程中由于工具作用在刀盤上的力令主軸皮帶輪、主軸與軸承一起發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，而無(wú)法正常拆換刀片。

進(jìn)一步的，所述的光柵上有讀數(shù)頭，可讀取控制加工的螺旋角。

一種所述精密旋風(fēng)銑頭機(jī)構(gòu)的防水方法，包括以下步驟：

1)工件在主軸內(nèi)，由刀盤帶動(dòng)刀片加工工件，冷卻液不斷將掉落的細(xì)屑沖走；

2)主軸箱體內(nèi)積液通過(guò)積液排出通道排出主軸箱體；

3)空氣由軸承壓蓋兩側(cè)的進(jìn)氣口進(jìn)入防水槽，主軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣又由靠外端間隙排出，防止液體進(jìn)入軸承(12)；

4)進(jìn)入防水槽的液體順著外防水槽聚到底部，并由下側(cè)的出水口排出主軸箱體。

本發(fā)明的應(yīng)用，優(yōu)化了實(shí)際的蝸桿加工流程，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)也保證了蝸桿成品質(zhì)量。本發(fā)明設(shè)計(jì)將四塊刀片固定在刀盤上，由刀盤帶動(dòng)刀片完成切削，這樣的結(jié)構(gòu)配合使得刀片更為容易拆換，方便了后期的維修；刀片在刀盤的刀槽正反安裝均可，左右旋通用。本發(fā)明的防水裝置實(shí)現(xiàn)多重防護(hù)的效果，前防水機(jī)構(gòu)基于機(jī)械密封的原理，第一層由防水內(nèi)圈開(kāi)了兩條矩形槽，與防水外圈構(gòu)成，主軸箱體與主軸皮帶輪之間階梯狀的間隙搭配構(gòu)成了第二層的機(jī)械密封機(jī)構(gòu)；后防水機(jī)構(gòu)是基于空氣密封的原理，空氣由軸承壓蓋兩側(cè)的進(jìn)氣口進(jìn)入防水槽，主軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣又由靠外端間隙排出，防止液體進(jìn)入軸承，而進(jìn)入防水槽的液體順著外防水槽聚到底部，并由下側(cè)的出水口排出主軸箱體。本發(fā)明軸承非螺母預(yù)壓，刀盤內(nèi)置與主軸直接安裝，大大縮短主軸的長(zhǎng)度，從而也提高了蝸桿能夠加工的最大螺旋角，圓徑為8mm的蝸桿即可加工出22°的螺旋角，并且主軸轉(zhuǎn)速高，能夠達(dá)到8000r/min。精密旋風(fēng)銑頭能夠?qū)崿F(xiàn)模數(shù)為1.25的最大切削能力，加工出來(lái)的蝸桿表面表面粗糙度ra達(dá)到0.6mm，裝刀片端面跳動(dòng)為0.003mm，定位內(nèi)經(jīng)跳動(dòng)為0.003mm。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種精密旋風(fēng)銑頭機(jī)構(gòu)的整體外觀示意圖；

圖2為本發(fā)明一種精密旋風(fēng)銑頭機(jī)構(gòu)主軸箱體下半部分結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖3為本發(fā)明一種精密旋風(fēng)銑頭機(jī)構(gòu)的主軸與z平面示意圖；

圖中，下支架1、主軸箱體2、防水蓋板3、上支架4、光柵5、伺服電機(jī)6、防水外圈7、防水內(nèi)圈8、主軸皮帶輪9、刀盤10、同步帶11、軸承12、主軸13、軸承壓蓋14、刀片15、積液排出通道16、出水口17、外防水槽18、內(nèi)防水槽19、靠軸承端間隙20、靠外端間隙21、進(jìn)氣口22。

具體實(shí)施方式

如圖1、2、3所示，一種精密旋風(fēng)銑頭機(jī)構(gòu)包括下支架1、主軸箱體2、防水蓋板3、上支架4、光柵5、伺服電機(jī)6、防水外圈7、防水內(nèi)圈8、主軸皮帶輪9、刀盤10、同步帶11、軸承12、主軸13、軸承壓蓋14、刀片15；

下支架1與主軸箱體2下部連接，防水蓋板3設(shè)置在主軸箱體2的左側(cè)；上支架4、光柵5分別與主軸箱體2上部連接，伺服電機(jī)6設(shè)置在主軸箱體2的右側(cè)上部；主軸皮帶輪9、同步帶11、軸承12位于主軸箱體2內(nèi)部；所述的防水蓋板3上設(shè)有刀盤口；刀盤10設(shè)置在刀盤口內(nèi)并與主軸皮帶輪9固定；防水蓋板3的刀盤口內(nèi)嵌有防水外圈7，防水內(nèi)圈8與主軸皮帶輪9連接；防水內(nèi)圈8位于防水內(nèi)圈8內(nèi)側(cè)；光柵5與同步帶11連接；主軸皮帶輪9與同步帶11嚙合；主軸皮帶輪9、主軸13與軸承12過(guò)盈配合；軸承壓蓋14壓緊軸承12；刀盤10上安裝有刀片15。

進(jìn)一步的，所述的主軸箱體2下方有積液排出通道16，軸承壓蓋14的下端有一個(gè)出水口17，內(nèi)側(cè)有一條外防水槽18，主軸13外側(cè)有一條內(nèi)防水槽19，外防水槽18和內(nèi)防水槽19在裝配后組成防水槽；出水口17與防水槽連通；

在防水槽兩側(cè)各有靠軸承端間隙20和靠外端間隙21，靠外端間隙21的寬度為0.2‐0.3mm,靠軸承端間隙20的寬度為0.1‐0.18mm，靠外端間隙21與主軸13中心軸形成一個(gè)傾角；軸承壓蓋14的兩側(cè)各有一個(gè)進(jìn)氣口22，并且主軸13的外端面高度低于軸承壓蓋14的外端面高度；主軸13、軸承壓蓋14、出水口17、外防水槽18、內(nèi)防水槽19、靠軸承端間隙20、靠外端間隙21、進(jìn)氣口22構(gòu)成精密旋風(fēng)銑頭機(jī)構(gòu)的氣密封裝置。

進(jìn)一步的，所述的防水內(nèi)圈8外周開(kāi)設(shè)有兩條矩形槽，與防水外圈7構(gòu)成第一層機(jī)械密封機(jī)構(gòu)，主軸皮帶輪9與主軸箱體2相鄰的一側(cè)設(shè)有階梯狀軸肩；主軸箱體2與階梯狀軸肩搭配構(gòu)成第二層機(jī)械密封機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述的軸承12一側(cè)頂住主軸箱體與主軸皮帶輪9，另一側(cè)由主軸13與軸承壓蓋14壓緊。

所述的刀盤10上圓周均布四個(gè)位置用于固定四塊刀片15，可直接裝卸。

進(jìn)一步的，所述的光柵5上有讀數(shù)頭，可讀取控制加工的螺旋角。

一種所述精密旋風(fēng)銑頭機(jī)構(gòu)的防水方法，包括以下步驟：

1)工件在主軸13內(nèi)，由刀盤10帶動(dòng)刀片15加工工件，冷卻液不斷將掉落的細(xì)屑沖走；

2)主軸箱體2內(nèi)積液通過(guò)積液排出通道16排出主軸箱體2；

3)空氣由軸承壓蓋14兩側(cè)的進(jìn)氣口22進(jìn)入防水槽，主軸13高速轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣又由靠外端間隙21排出，防止液體進(jìn)入軸承(12)；

4)進(jìn)入防水槽的液體順著外防水槽18聚到底部，并由下側(cè)的出水口17排出主軸箱體2。