一种带有W轴功能的主轴箱的制作方法

一种带有w轴功能的主轴箱
技术领域
1.本实用新型涉及机床加工技术领域，尤其涉及一种用于数控卧式加工中心的带有w轴功能的主轴箱。


背景技术：

2.随着制造业的迅速发展，对数控卧式加工中心的加工效率要求越来越高，要求工序集中，一次装夹可完成大量的工序，主轴既要满足高速的精加工性能要求，又要满足低速的重切削要求，不仅要进行铣削、钻孔、扩孔等工序，还要进行镗孔、攻丝、镗台阶孔等，而加工工艺的不同，需要的主轴转速也不同。鉴于这种加工需要，设计一种自动变速，且带有w轴功能的主轴箱以适应当前零件的加工需要，成为需要解决的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是提供一种带有w轴功能的主轴箱，通过设计结构紧凑、采用机械两档变速的带有w轴功能的主轴箱，便于进行零件的重切削、精加工。
4.为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
5.本实用新型提供一种带有w轴功能的主轴箱，主轴箱一侧配置有用于驱动主轴箱竖直升降移动的y轴驱动机构。主轴箱包括变速机构，变速机构一侧配置有主轴电机，变速机构内安装有主轴电机输出轴固定连接的轴向齿轮，变速机构内置定点移动的滑移齿轮，滑移齿轮包括同轴转动的第一前位齿轮、第一后位齿轮，其中，第一后位齿轮的半径大于第一前位齿轮的半径，第一后位齿轮与轴向齿轮啮合连接。主轴箱包括位移油缸，位移油缸输出端连接有位移轴，轴向齿轮安装在位移轴上。主轴箱包括主轴杆，主轴杆固定套设有主轴齿轮，主轴齿轮包括第二前位齿轮和第二后位齿轮，第二前位齿轮与滑移齿轮的第一前位齿轮相配合，第二后位齿轮与滑移齿轮相配合的第一后位齿轮相配合。主轴箱下部配置有w轴移动电机，主轴箱配置有一组由w轴移动电机驱动运动的滚珠丝杠，主轴箱配置有一对由滚珠丝杠驱动调节w轴向移动位置的螺母座。
6.作为本实用新型中主轴箱的一种优选技术方案：设第一前位齿轮与第一后位齿轮之间的横向间距为la，设第二前位齿轮与第二后位齿轮之间的横向间距为lb，设第一前位齿轮、第一后位齿轮、第二前位齿轮、第二后位齿轮的齿盘厚度都为d，则lb》la d；设位移油缸驱动滑移齿轮横向移动的距离为lm，则lm＝lb-la。
7.作为本实用新型中主轴箱的一种优选技术方案：轴向齿轮的齿口横向分布范围与第一后位齿轮的移动范围相配合，滑移齿轮内围配置有安装在位移轴上的滑移齿轮轴承。
8.作为本实用新型中主轴箱的一种优选技术方案：主轴箱固定安装有位于位移油缸输出侧位置的定位导向板，定位导向板开设有导轨槽，位移油缸的输出轴杆上固定配置有配合安装在导轨槽位置处的导向卡位块。
9.作为本实用新型中主轴箱的一种优选技术方案：主轴箱内配套设在主轴杆上的内套筒，内套筒外围配置有外套筒，内套筒与外套同之间配置有主轴轴承。
10.作为本实用新型中主轴箱的一种优选技术方案：w轴移动电机输出侧固定配置有齿轮结构，主轴箱内配置有与w轴移动电机输出侧齿轮结构啮合连接的传动齿轮，滚珠丝杠固定套设有与传动齿轮啮合连接的齿轮结构。
11.作为本实用新型中主轴箱的一种优选技术方案：螺母座开设有一组螺纹通孔，滚珠丝杠螺接在螺母座的螺纹通孔位置处，滚珠丝杠前后两侧端都配置有丝杠轴承。
12.与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：
13.本实用新型所设计的带有w轴功能的主轴箱，结构紧凑、采用机械两档变速，能够便于进行零件的重切削、精加工；本实用新型的主轴箱带有w轴功能，可以镗深孔和台阶孔等；本实用新型的主轴箱与现有主机的协调性好，有利于实现数控卧式加工中心多工序的连续、高效加工。
附图说明
14.图1为本实用新型中w轴主轴箱、y轴驱动机构的配合结构示意图。
15.图2为本实用新型中w轴主轴箱的结构示意图。
16.图3为本实用新型中w轴主轴箱的(底部)结构示意图。
17.图4为本实用新型中w轴主轴箱内部传动组件的结构示意图。
18.图5为图4中w轴主轴箱内部传动组件另一侧视角的结构示意图。
19.图6为本实用新型中移位油缸、滑移齿轮的配合结构示意图。
20.图7为本实用新型中轴向齿轮、滑移齿轮、主轴齿轮变速传导的示意图。
21.图8为本实用新型中w轴移动电机输出传动滚珠丝杠的示意图。
22.附图标记说明：
23.1-主轴箱；2-y轴驱动机构；3-变速机构；4-主轴电机；5-主轴杆；6-w轴移动电机；7-轴向齿轮；8-滑移齿轮，801-第一前位齿轮，802-第一后位齿轮；9-主轴齿轮，901-第二前位齿轮，902-第二后位齿轮；10-位移油缸；11-位移轴；12-定位导向板；13-导轨槽；14-导向卡位块；15-内套筒；16-主轴轴承；17-外套筒；18-滑移齿轮轴承；19-传动齿轮；20-丝杠轴承；21-滚珠丝杠；22-螺母座。
具体实施方式
24.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
25.实施例一
26.请参阅图1至图8，本实用新型中带有w轴功能的主轴箱的主要结构如下：
27.主轴箱1：主轴箱1能够在y轴驱动机构2作用下进行竖直的升降移动，主轴箱1配置了变速机构3，变速机构3内配置相互配合的轴向齿轮7、滑移齿轮8以及主轴齿轮9，轴向齿轮7驱动滑移齿轮8运动，滑移齿轮8通过调节本身定点位置后，与主轴齿轮9进行转速、传输扭矩的匹配。
28.变速机构3：变速机构3的一侧安装了主轴电机4，轴向齿轮7固定安装在主轴电机4的输出轴，轴向齿轮7类似水平放置的圆柱状，其表面设置了长距离的齿口，从而能够与移
动的滑移齿轮8进行不分离式啮合连接。
29.主轴杆5：主轴杆5与主轴箱1转动连接的位置处安装了内套筒15、主轴轴承16、外套筒17，同时主轴齿轮9也固定套设在主轴杆5上，主轴齿轮9与滑移齿轮8的齿轮切换配合实现主轴杆5的输出转速、扭矩调节。
30.w轴移动电机6：w轴移动电机6采用交流伺服电机，w轴移动电机6的输出转轴上安装齿轮结构，并驱动传动齿轮19、滚珠丝杠21运动，从而驱动螺母座22、w轴向运动，其中滚珠丝杠21两端配置用于支撑滚珠丝杠21转动的丝杠轴承20，丝杠轴承20安装在前后位置的竖直支撑板块上。
31.滑移齿轮8、主轴齿轮9：滑移齿轮8通过滑移齿轮8轴承滑动安装在位移轴11上，滑移齿轮8包括第一前位齿轮801、第一后位齿轮802，主轴齿轮9包括第二前位齿轮901、第二后位齿轮902，第一前位齿轮801的半径小于第一后位齿轮802的半径，第二前位齿轮901的半径大于第二后位齿轮902的半径。滑移齿轮8前移，第一前位齿轮801与第二前位齿轮901配合，使主轴杆5得到低转速，用于重切削。滑移齿轮8后移，第一后位齿轮802与第二后位齿轮902配合，使主轴杆5得到高转速，用于精加工。
32.位移油缸10：位移油缸10的输出侧连接位移轴11，位移轴11上安装导向卡位块14，定位导向板12上开设了导轨槽13，导向卡位块14在定位导向板12的导轨槽13位置处进行定向移动。
33.实施例二
34.本实用新型中用于数控卧式加工中心的带有w轴功能的主轴箱1，包括主轴箱1、主轴杆5、主轴轴承16、交流伺服主轴电机4、机械两档变速机构3、w轴、交流伺服w轴移动电机6、w轴驱动用滚珠丝杠21等。
35.该主轴箱1由主轴电机4通过两档齿轮变速，使主轴杆5拥有高低两档转速，用于重切削和精加工。主轴轴承16选用p4级高精度轴承，轴承使用油气循环润滑，有效排除轴承的摩擦热量，保证主轴杆5的旋转精度。
36.w轴移动由w轴移动电机6驱动，w轴移动电机6采用交流伺服电机，通过传动齿轮19，使两个滚珠丝杠21同时转动，两个螺母座22与w轴连接，当w轴移动电机6通过传动齿轮19驱动滚珠丝杠21旋转时，螺母座22带动w轴做前后移动，用于镗深孔，台阶孔等。
37.本实用新型所设计的带有w轴功能的主轴箱1，结构紧凑、采用机械两档变速，进行零件的重切削和精加工；同时带有w轴功能，可以镗深孔和台阶孔等；另外本实用新型主轴箱1可以应用到传统机床上，无须改变xyz轴的驱动技术，与主机的协调性好，有利于实现数控卧式加工中心多工序的连续、高效加工。
38.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。