一種精密旋風銑頭機構及其防水方法與流程
2023-05-09 14:13:41
本發明涉及一種精密旋風銑頭機構及其防水方法。
背景技術：
旋風銑頭機構是組成精密螺旋銑床的主要部件，在機器運作的時候主軸部分高速轉動帶動刀具進行加工時必須在不斷澆築冷卻液的，冷卻液在劇烈的飛濺的過程中有可能進入主軸軸承內部，或與潤滑油混在一起，降低了潤滑油的實際效果，對於軸承的實際運行與壽命都會造成一定的影響。現有市場應用中的一些銑床對於軸承的密封處理上都還存在著各式各樣的缺陷，完全密封的話會導致主軸內部發熱難以擴散，接觸部件之間也會相互磨損，這樣的配合會大大縮短機構的壽命，影響實際的加工質量；有些也會採取非接觸密封，這樣減輕了接觸摩擦以及發熱難以擴散的問題，但是有些結構設計還是不夠完美，還是會有粉屑或是冷卻液進入主軸內部，進入軸承處，這樣的結構仍然需要優化。
旋風銑頭機構的主軸內部軸承一般都要用螺母進行預壓，這樣會增加了主軸的實際長度，而小模數蝸杆在加工過程中需要保證大的螺旋角，這就要求實際的主軸長度應該短一些，才能符合工況。
刀片是伺服刀組機構的主要零件，在實際的生產加工過程中，刀片的磨損是最嚴重，需要進行不定期的更換維護，所以該部位的設計也需要保證緊固且簡單方便拆卸。
技術實現要素：
本發明的目的是克服現有技術的不足，設計了一種精密旋風銑頭機構及其防水方法。
一種精密旋風銑頭機構包括下支架、主軸箱體、防水蓋板、上支架、光柵、伺服電機、防水外圈、防水內圈、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，防水蓋板設置在主軸箱體的左側；上支架、光柵分別與主軸箱體上部連接；銑頭機構通過上下支架固定在了加工室內的立柱上，並由其帶動進行左右往復移動；伺服電機設置在主軸箱體的右側上部；主軸皮帶輪、同步帶、軸承位於主軸箱體內部；所述的防水蓋板上設有刀盤口；刀盤口的中心軸與主軸的中心軸是一致的，刀盤設置在刀盤口內並與主軸皮帶輪固定；防水蓋板的刀盤口內嵌有防水外圈，防水內圈與主軸皮帶輪連接；防水內圈位於防水內圈內側，防水內圈與防水外圈之間間隔著極小的間隙，在銑頭機構進行加工時，防水內圈會隨著刀盤一起轉動，而防水外圈是不動，兩者之間不會互相干涉；光柵與同步帶連接；主軸皮帶輪與同步帶嚙合；主軸皮帶輪、主軸與軸承過盈配合；軸承壓蓋壓緊軸承；刀盤上安裝有刀片。銑頭機構在進行加工的時候，伺服電機的動力通過同步帶傳遞到主軸皮帶輪上，主軸皮帶輪、主軸均與軸承過盈配合，刀盤也是固定在主軸皮帶輪上，主軸皮帶輪的轉動就會帶動主軸及刀盤轉動，實現工件的精密加工。
進一步的，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出水口，內側有一條外防水槽，主軸外側有一條內防水槽，外防水槽和內防水槽在裝配後組成防水槽；出水口與防水槽連通；
在防水槽兩側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傾角，在主軸的高速轉動下，根據離心運動的原理，由於這個傾角的存在，會使空氣更加快速地從靠外端間隙排出，防水效果更為明顯；軸承壓蓋的兩側各有一個進氣口，並且主軸的外端面高度低於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，再往下流的過程中，若主軸的外端面高度高於軸承壓蓋的外端面高度，水就會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計地低有效地防止這樣的情況發生；主軸、軸承壓蓋、出水口、外防水槽、內防水槽、靠軸承端間隙、靠外端間隙、進氣口構成精密旋風銑頭機構的氣密封裝置。
進一步的，所述的防水內圈外周開設有兩條矩形槽，與防水外圈構成第一層機械密封機構，主軸皮帶輪與主軸箱體相鄰的一側設有階梯狀軸肩；主軸箱體與階梯狀軸肩搭配構成第二層機械密封機構。在第一層機械密封機構中，防水內圈與防水外圈在儘量不互相干涉的條件下，之間地間隙也設計地足夠小，同時兩條矩形槽的設計層層防護阻攔，達到減少乃至杜絕水進入主軸箱體內部，少量進入其中的也會由積液排出通道排出。
進一步的，所述的軸承一側頂住主軸箱體與主軸皮帶輪，另一側由主軸與軸承壓蓋壓緊，軸承並非傳統的螺母預壓。
所述的刀盤上圓周均布四個位置用於固定四塊刀片，可直接裝卸。在拆換刀片時，主軸與軸承壓蓋會固定在一起，防止刀片在拆換的過程中由於工具作用在刀盤上的力令主軸皮帶輪、主軸與軸承一起發生轉動，而無法正常拆換刀片。
進一步的，所述的光柵上有讀數頭，可讀取控制加工的螺旋角。
一種所述精密旋風銑頭機構的防水方法，包括以下步驟：
1)工件在主軸內，由刀盤帶動刀片加工工件，冷卻液不斷將掉落的細屑衝走；
2)主軸箱體內積液通過積液排出通道排出主軸箱體；
3)空氣由軸承壓蓋兩側的進氣口進入防水槽，主軸高速轉動，空氣又由靠外端間隙排出，防止液體進入軸承(12)；
4)進入防水槽的液體順著外防水槽聚到底部，並由下側的出水口排出主軸箱體。
本發明的應用，優化了實際的蝸杆加工流程，提高了生產效率，同時也保證了蝸杆成品質量。本發明設計將四塊刀片固定在刀盤上，由刀盤帶動刀片完成切削，這樣的結構配合使得刀片更為容易拆換，方便了後期的維修；刀片在刀盤的刀槽正反安裝均可，左右旋通用。本發明的防水裝置實現多重防護的效果，前防水機構基於機械密封的原理，第一層由防水內圈開了兩條矩形槽，與防水外圈構成，主軸箱體與主軸皮帶輪之間階梯狀的間隙搭配構成了第二層的機械密封機構；後防水機構是基於空氣密封的原理，空氣由軸承壓蓋兩側的進氣口進入防水槽，主軸高速轉動，空氣又由靠外端間隙排出，防止液體進入軸承，而進入防水槽的液體順著外防水槽聚到底部，並由下側的出水口排出主軸箱體。本發明軸承非螺母預壓，刀盤內置與主軸直接安裝，大大縮短主軸的長度，從而也提高了蝸杆能夠加工的最大螺旋角，圓徑為8mm的蝸杆即可加工出22°的螺旋角，並且主軸轉速高，能夠達到8000r/min。精密旋風銑頭能夠實現模數為1.25的最大切削能力，加工出來的蝸杆表面表面粗糙度ra達到0.6mm，裝刀片端面跳動為0.003mm，定位內經跳動為0.003mm。
附圖說明
圖1為本發明一種精密旋風銑頭機構的整體外觀示意圖；
圖2為本發明一種精密旋風銑頭機構主軸箱體下半部分結構剖面圖；
圖3為本發明一種精密旋風銑頭機構的主軸與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6、防水外圈7、防水內圈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、內防水槽19、靠軸承端間隙20、靠外端間隙21、進氣口22。
具體實施方式
如圖1、2、3所示，一種精密旋風銑頭機構包括下支架1、主軸箱體2、防水蓋板3、上支架4、光柵5、伺服電機6、防水外圈7、防水內圈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設置在主軸箱體2的左側；上支架4、光柵5分別與主軸箱體2上部連接，伺服電機6設置在主軸箱體2的右側上部；主軸皮帶輪9、同步帶11、軸承12位於主軸箱體2內部；所述的防水蓋板3上設有刀盤口；刀盤10設置在刀盤口內並與主軸皮帶輪9固定；防水蓋板3的刀盤口內嵌有防水外圈7，防水內圈8與主軸皮帶輪9連接；防水內圈8位於防水內圈8內側；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過盈配合；軸承壓蓋14壓緊軸承12；刀盤10上安裝有刀片15。
進一步的，所述的主軸箱體2下方有積液排出通道16，軸承壓蓋14的下端有一個出水口17，內側有一條外防水槽18，主軸13外側有一條內防水槽19，外防水槽18和內防水槽19在裝配後組成防水槽；出水口17與防水槽連通；
在防水槽兩側各有靠軸承端間隙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中心軸形成一個傾角；軸承壓蓋14的兩側各有一個進氣口22，並且主軸13的外端面高度低於軸承壓蓋14的外端面高度；主軸13、軸承壓蓋14、出水口17、外防水槽18、內防水槽19、靠軸承端間隙20、靠外端間隙21、進氣口22構成精密旋風銑頭機構的氣密封裝置。
進一步的，所述的防水內圈8外周開設有兩條矩形槽，與防水外圈7構成第一層機械密封機構，主軸皮帶輪9與主軸箱體2相鄰的一側設有階梯狀軸肩；主軸箱體2與階梯狀軸肩搭配構成第二層機械密封機構。
進一步的，所述的軸承12一側頂住主軸箱體與主軸皮帶輪9，另一側由主軸13與軸承壓蓋14壓緊。
所述的刀盤10上圓周均布四個位置用於固定四塊刀片15，可直接裝卸。
進一步的，所述的光柵5上有讀數頭，可讀取控制加工的螺旋角。
一種所述精密旋風銑頭機構的防水方法，包括以下步驟：
1)工件在主軸13內，由刀盤10帶動刀片15加工工件，冷卻液不斷將掉落的細屑衝走；
2)主軸箱體2內積液通過積液排出通道16排出主軸箱體2；
3)空氣由軸承壓蓋14兩側的進氣口22進入防水槽，主軸13高速轉動，空氣又由靠外端間隙21排出，防止液體進入軸承(12)；
4)進入防水槽的液體順著外防水槽18聚到底部，並由下側的出水口17排出主軸箱體2。