一種采用高氣壓密封的高速精密旋轉軸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明高氣壓密封的高速精密旋轉軸，包括軸芯、所述軸芯安裝在角接觸球軸承上、所述角接觸球軸承固定在旋轉軸外罩內(nèi)；所述軸芯大端的外圓周內(nèi)表面設置有凹環(huán)，旋轉軸外罩一端連接所述凹環(huán)，旋轉軸外罩同凹環(huán)連接處外表面設置有楔形結構；旋轉軸外罩另一端固定連接端蓋；旋轉軸外罩壁有一同旋轉軸平行的通孔，所述通孔的一端位于所述凹環(huán)內(nèi)側；旋轉軸外罩上有一進氣孔穿過旋轉軸外罩壁連接所述通道，端蓋同軸芯的連接處設置有一楔形結構。該旋轉軸采用充入高壓氣體的方式來對旋轉軸進行密封，氣路簡單，設計了特殊的楔形結構，以保證高壓氣體順利排出，同時防止外部雜物進入旋轉軸內(nèi)部。
【專利說明】一種采用高氣壓密封的高速精密旋轉軸
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)控機床和精密運動平臺領域，具體涉及一種精密旋轉軸。
【背景技術】
[0002]隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展，為追求高速高精的數(shù)控加工效果，許多關鍵核心元器件被運用在數(shù)控機床領域，精密旋轉軸(主軸)作為數(shù)控機床必不可少的核心元器件，被大量應用于超精密加工的數(shù)控機床中。目前，數(shù)控機床專用的精密旋轉軸(主軸)目前國內(nèi)多為進口(臺灣、日本、歐洲等)，但多數(shù)國家出于對核心技術保護的考慮，對某些高速精密旋轉軸(主軸)限制對中國出口。
[0003]這些引進的精密旋轉軸(主軸)價格高、供貨周期長、結構復雜、元器件損壞后維修不便，且由于它們都是作為標準件被引進，難以根據(jù)具體的應用場合進行靈活變更設計并符合具體的應用場合，這些都大大制約了自主項目的順利推進。
[0004]一般的精密旋轉軸主要是采用普通的油封和橡膠密封圈密封，這種密封方式在旋轉軸轉速不高的情況下能很好的起到密封效果，而且油封和密封圈不易損壞。一旦旋轉軸轉速提高較大，旋轉軸的高速旋轉會造成與其直接接觸的油封和密封圈極易磨損而迅速破壞，從而影響旋轉軸的密封性能。另外，高速旋轉軸對動平衡性能要求也很高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的主要目的，是提供一種在高速旋轉狀態(tài)下密封效果好，動平衡性能優(yōu)良的精密旋轉軸。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是:一種高氣壓密封的高速精密旋轉軸，包括軸芯、所述軸芯安裝在角接觸球軸承上、所述角接觸球軸承固定在旋轉軸外罩內(nèi)；所述軸芯大端的外圓周內(nèi)表面設置有凹環(huán)，旋轉軸外罩一端連接所述凹環(huán)，旋轉軸外罩同凹環(huán)連接處外表面設置有楔形結構；旋轉軸外罩另一端固定連接端蓋；旋轉軸外罩壁有一同旋轉軸平行的通孔，所述通孔的一端位于所述凹環(huán)內(nèi)側；旋轉軸外罩上有一進氣孔穿過旋轉軸外罩壁連接所述通道，端蓋同軸芯的連接處設置有一楔形結構。
[0007]作為優(yōu)化，所述角接觸球軸承共有四個；第一角接觸球軸承與第二角接觸球軸承之間以及第三角接觸球軸承與第四角接觸球軸承之間分別設置有內(nèi)圈墊和外圈墊；第二角接觸球軸承內(nèi)圈與第三角接觸球軸承內(nèi)圈之間設置有套筒；第三角接觸球軸承外圈一端緊貼旋轉軸外罩內(nèi)的軸肩；第二角接觸球軸承一端外圈和旋轉軸外罩內(nèi)的軸肩之間設置有外圈小墊，第一角接觸球軸承和第四角接觸球軸承的外圈分別通過第一擋圈和第二擋圈固定。
[0008]所述擋圈的外表面設置有一楔形結構。于所述第一擋圈和端蓋之間設置有帶鎖緊槽圓螺母。所述軸芯大端的外圓周上均勻分布有6個螺紋孔。
[0009]該精密旋轉軸全部采用對稱結構，使其本身具有很好的動平衡特性，在軸芯I大端的外圓周上均勻分布有6個M5的螺紋，以便實際使用時作為配重孔來調節(jié)具體應用場合下的旋轉軸動平衡。該旋轉軸中軸肩居中分布，使兩側受力均勻，軸肩兩側各使用兩個背對背安裝的角接觸球軸承，軸承間通過小型套筒(內(nèi)圈小墊、外圈小墊)進行軸向定位，軸向固定和軸向間隙通過對稱結構的帶鎖緊槽圓螺母來調節(jié)，結構可靠、穩(wěn)定。該旋轉軸采用充入高壓氣體的方式來對旋轉軸進行密封，氣路簡單，設計了特殊的楔形結構，以保證高壓氣體順利排出，同時防止外部雜物進入旋轉軸內(nèi)部。軸芯大端的外圓周設置有凹環(huán)，防止液體雜物淤積堵住出氣口。該旋轉軸采用脂潤滑，內(nèi)部設計的擋圈，該擋圈軸向起到軸承定位作用，而在外圓周上設計了楔形結構，一方面防止雜物進入而影響軸承精度，另一方面防止少量氣體進入沖擊或帶走軸承上的潤滑脂。該旋轉軸結構簡單，加工容易，成本低，適合精密數(shù)控機床使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明高氣壓密封的高速精密旋轉軸結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面給出的實施例擬對本發(fā)明作進一步說明，但不能理解為是對本發(fā)明保護范圍的限制，本領域技術人員根據(jù)本
【發(fā)明內(nèi)容】
對本發(fā)明的一些非本質的改進和調整，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0012]高氣壓密封的高速精密旋轉軸，如圖1所示，主要由軸芯(粗砂輪軸芯)1、旋轉軸外罩16、第一角接觸球軸承12、第二角接觸球軸承15、第三角接觸球軸承6、第四角接觸球軸承3、對稱結構的帶鎖緊槽圓螺母10等組成。具體的結構如下:第三角接觸球軸承6左側的外圈以旋轉軸外罩16內(nèi)的軸肩為定位面，三角接觸球軸承6內(nèi)圈以套筒7為定位面，三角接觸球軸承6右側的外圈與外圈墊4的貼合，三角接觸球軸承6內(nèi)圈與內(nèi)圈墊5貼合。以內(nèi)圈墊5和外圈墊4為基準，分別與第四角接觸球軸承3左側的內(nèi)圈和外圈貼合，第四角接觸球軸承3的右側僅通過內(nèi)圈與第二擋圈2的左側面貼合，通過壓入軸芯(粗砂輪軸芯)，將第三角接觸球軸承6、第四角接觸球軸承3的內(nèi)圈固定。旋轉軸外罩16內(nèi)靠近第二角接觸球軸承15處有一個外圈小墊8,其端面作為安裝第二角接觸球軸承15右側外圈的定位面,而第二角接觸球軸承15內(nèi)圈以套筒7的左端面為定位面。通過長度一致的內(nèi)圈墊14和外圈墊13，連接第一角接觸球軸承12，第一角接觸球軸承12右側內(nèi)圈與內(nèi)圈墊14貼合，第一角接觸球軸承12外圈與外圈墊13貼合。在安裝上特殊的第一擋圈11以固定第一角接觸球軸承12內(nèi)圈后，將對稱結構的帶鎖緊槽圓螺母10擰緊。端蓋9固定在旋轉軸外罩16上。
[0013]軸芯I大端的外圓周內(nèi)表面設置有凹環(huán),旋轉軸外罩16—端連接所述凹環(huán),旋轉軸外罩16同凹環(huán)連接處外表面設置有楔形結構；旋轉軸外罩壁有一同旋轉軸平行的通孔，通孔的一端位于凹環(huán)內(nèi)側；旋轉軸外罩16上有一進氣孔18穿過旋轉軸外罩16壁連接通道，端蓋9同軸芯I的連接處設置有一楔形結構。楔形結構的設計以保證高壓氣體順利排除，同時防止外部雜物進入旋轉軸內(nèi)部。凹環(huán)的設計，能防止液體雜物淤積堵住出氣口。
[0014]第一擋圈11和第二擋圈2和的外表面設置有一楔形結構。一方面防止雜物進入而影響軸承精度，另一方面防止少量氣體進入沖擊或帶走軸承上的潤滑脂。
[0015]在軸芯I大端的外圓周上均勻分布有6個M5的螺紋孔19，以便實際使用時作為配重孔用。[0016]該旋轉軸設計轉速為8000r/min，軸芯I采用具有很好耐磨性的SKDll(模具鋼)為材料。旋轉軸所有參與旋轉的零部件都是沿軸線對稱的結構(包括標準件和加工件)，采用充入高壓氣體的方式來對旋轉軸進行密封。該精密旋轉軸已成功應用于外圓磨床設備中。
【權利要求】
1.一種高氣壓密封的高速精密旋轉軸，包括軸芯、所述軸芯安裝在角接觸球軸承上、所述角接觸球軸承固定在旋轉軸外罩內(nèi)；其特征在于所述軸芯大端的外圓周內(nèi)表面設置有凹環(huán)，旋轉軸外罩一端連接所述凹環(huán)，旋轉軸外罩同凹環(huán)連接處外表面設置有楔形結構；旋轉軸外罩另一端固定連接端蓋；旋轉軸外罩壁有一同旋轉軸平行的通孔，所述通孔的一端位于所述凹環(huán)內(nèi)側；旋轉軸外罩上有一進氣孔穿過旋轉軸外罩壁連接所述通道，端蓋同軸芯的連接處設置有一楔形結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的精密旋轉軸，其特征在于所述角接觸球軸承共有四個；第一角接觸球軸承與第二角接觸球軸承之間以及第三角接觸球軸承與第四角接觸球軸承之間分別設置有內(nèi)圈墊和外圈墊；第二角接觸球軸承內(nèi)圈與第三角接觸球軸承內(nèi)圈之間設置有套筒；第三角接觸球軸承外圈一端緊貼旋轉軸外罩內(nèi)的軸肩；第二角接觸球軸承一端外圈和旋轉軸外罩內(nèi)的軸肩之間設置有外圈小墊，第一角接觸球軸承和第四角接觸球軸承的外圈分別通過第一擋圈和第二擋圈固定。
3.根據(jù)權利要求2所述的精密旋轉軸，其特征在于所述擋圈的外表面設置有一楔形結構。
4.根據(jù)權利要求2所述的精密旋轉軸，其特征在于所述第一擋圈和端蓋之間設置有帶鎖緊槽圓螺母。
5.根據(jù)權利要求1或2或3或4所述的精密旋轉軸，其特征在于所述軸芯大端的外圓周上均勻分布有6個螺紋孔。
【文檔編號】F16J15/40GK103438219SQ201310383055
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權日:2013年8月29日
【發(fā)明者】趙春花 申請人:昆山允可精密工業(yè)技術有限公司