数控滚齿机主轴装置设计

2012-10-23李立强

制造技术与机床 2012年9期

李立强姜辉

（齐重数控装备股份有限公司，黑龙江齐齐哈尔 161005）

我国现有滚齿机的主轴多采用滑动轴承结构，由于这种轴承在使用中特别容易磨损，从而常因主轴精度的降低而导致滚齿机不能承受重载荷的切削条件。另外，现有滚齿机的主轴换刀一般都采用手动操作，当更换不同规格的刀杆、滚刀时，首先需要手动松开长拉杆上的锁紧螺母和刀杆上的螺母，手动松开长拉杆，将刀杆、滚刀拆下后，安装新的刀杆和滚刀;然后重新锁紧长拉杆和螺母;在滚刀更换后，需要重新试切加工工件进行对刀，换、对刀时间长，工人劳动强度大，机床的工作效率低。

为解决上述问题，设计了一种新型数控滚齿机的主轴结构，该主轴装置具有承载能力大、定心精度高、精度保持性好、机外对刀以及机动整体换刀时间短等特点。该主轴装置前后支承轴承均采用恒流静压轴承结构，可以在高频断续、重载荷切削条件下持续工作，工件加工精度高、主轴精度高、精度保持性好;其装有滚刀的刀杆组件在刀具车间进行机外安装、对刀，刀杆组件在滚齿机上进行整体换刀，滚刀的对刀辅助时间不占用机床总的工件加工时间，故机床整机工作效率高。

1 新型主轴装置结构

该主轴装置包括刀杆组件、刀杆组件卡紧装置、拉刀装置、主轴定心机构和刀杆左端定心机构（图1）。

1.1 刀杆组件结构

滚刀4固定在刀杆23的中部，在其两侧装有调刀垫3，轴套28装在调刀垫的左侧，刀杆左端装有锁紧螺母，右端开有键槽，主轴17通过两个方键6将扭矩传递给刀杆，在刀杆锥柄的尾端装有刀杆拉钉7，刀杆通过安装在刀杆中部的平键22将扭矩传递给滚刀。

1.2 刀杆组件卡紧装置

在主轴17左端面两侧开有键槽，键槽内装有与刀杆右端面处键槽相配合的方键6;在主轴的内孔中装有瓣爪组件8，瓣爪组件中的瓣爪钩与刀杆拉钉7的圆柱凸台相对应，通过瓣爪钩拉紧、放松刀杆拉钉来卡紧、放松刀杆组件。

1.3 拉刀装置结构

瓣爪组件8与拉杆20的左端螺纹连接，拉杆右端与活塞杆9螺纹连接;在主轴17右部长孔的右端面和活塞杆的左端面之间装有碟形弹簧16;油缸体15装在主轴的尾部，其右端依次装有法兰盘11、支架12;旋转接头14左端与活塞杆螺纹连接，其下部装有限位开关组件13。采用碟形弹簧拉紧、液压放松的结构，在机床工作中，碟簧承担拉刀力，拉刀结构安全、可靠。

1.4 主轴定心机构结构

由装在滚刀架体5右端圆柱孔内左侧的后静压轴瓦21和右侧的双向推力滚子轴承19组成。主轴的左端穿在后静压瓦圆柱孔内，双向推力滚子轴承的左侧顶在主轴左部的轴肩上。由于采用了后静压轴瓦承受径向载荷、双向推力滚子轴承承受轴向载荷的结构，主轴的精度高、承重大。

1.5 主轴刀杆左端定心机构结构

在滚刀架体的左部装有移动支架2，支架锥孔左端的法兰盘26将前静压瓦25固定在支架锥孔内，滑套24安装在前静压瓦内，在前静压瓦的定心孔与滑套的外圆之间装有深沟球轴承27，轴套28安装在滑套中。因前静压瓦固定采用锥孔定心结构，前静压瓦的油膜间隙可微量调整，刀杆前支承定心精度非常高。

2 刀杆组件的更换方法

如图1所示，首先将移动支架2移到滚刀架体5的左侧，按下按钮站上的松刀按钮，旋转接头14内通入带有一定压力的液压油，液压油通过活塞杆9头部的进油孔流入油缸体15的右侧油腔内，液压油推动活塞10、活塞杆9、拉杆20、瓣爪组件8向主轴17左侧移动，瓣爪组件8中的左侧凸台推动刀杆拉钉7向主轴17左侧运动，当活塞10到达油缸体15的左极限位置时，限位开关组件13发出刀杆23已脱开的电信号，液压系统停止向旋转接头14内通入液压油，此时瓣爪组件8的瓣爪已经张开，刀杆23的键槽从装在主轴17端面两侧的方键6中脱出，将原刀杆23组件换下，将装有新滚刀4的刀杆23组件锥柄按装在主轴17的锥孔中，将刀杆23的键槽对准主轴17端面两侧的方键6，按下按钮站上的锁刀按钮，液压系统控制旋转接头14内的液压油回油，碟形弹簧组件16推动活塞杆9、活塞10向油缸体15的右侧运动，活塞杆9带动拉杆20、瓣爪组件8向主轴17的右侧方向运动，瓣爪组件8的瓣爪钩住拉紧装在刀杆23尾部的刀杆拉钉7向主轴17的右侧方向运动，当刀杆23的锥柄靠紧在主轴17的锥孔中时，活塞10已到达油缸体15的左极限位置，此时限位开关组件13发出刀杆23已锁紧的电信号，至此，刀杆组件的更换过程结束。