[发明专利]五轴头电主轴及五轴联动数控机床

说明书

本发明公开了一种五轴头电主轴及五轴联动数控机床，涉及机械制造技术领域，包括主轴、轴承以及主轴壳体，所述主轴通过轴承转动连接在主轴壳体上，主轴壳体与主轴的前端之间形成缝隙，还包括气密封机构，所述气密封机构包括开设于主轴壳体上的进气通道，所述进气通道用于向所述缝隙内输送气流并从所述缝隙的口部喷出。本发明提供的五轴头电主轴，过设计气密封机构以及割断环，能够在高压、大流量中心出水技术的应用中，并在主轴高速运转的情况下，产生高压的冷却水飞溅，出现大量的水气和水雾时，有效防止主轴周围细微水汽、水雾以及切削粉尘进入轴承内侵蚀轴承，提高了机床主轴旋转精度、主轴使用寿命。

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，具体为一种五轴头电主轴及五轴联动数控机床。

背景技术

随着五轴数控加工中心进入高速、高精、高效时期，对五轴头(A轴、C轴)主轴的回转速度、精度要求提高；主轴在正常运行下要保持高速、高精度，则主轴前端部密封尤重要。

现有技术中，高速旋转的五轴头主轴，主轴前端伸出主轴主轴壳体，主轴轴径与主轴壳体之间存在着间隙，为防止主轴壳体内的油液的渗出及外部含有粉尘和水雾的空气进入，许多机床主轴制造商采用比较成熟的动密封连接技术，这种动密封结构虽然结构简单，工艺性好，目前广泛应用，但是此结构仅适用低转速运行的主轴(12000rpm以下)。

随着主轴的回转速度、精度要求提高，现有的动密封结构在高速运行的主轴(18000rpm以上)使用中发现以下缺陷：(1)由于主轴壳体内的温升和冷却，使主轴壳体内的空气发生膨胀或收缩，在径向式气密的间隙中产生空气流动的现象；(2)目前高压、大流量中心出水技术的应用(压力20～50bar，流量30L/min)，并在主轴高速运行的情况下(18000rpm以上)，产生高压冷却水飞溅，出现大量的水气和水雾，因而使主轴周围空气中的粉尘(如切屑微粒、水雾、水气)通过主轴轴径与主轴壳体之间的间隙进入主轴壳体内(特别是在A轴参与联动时)并侵蚀主轴轴承，致使主轴轴承和壳体内其他零件发生严重磨损，进而导致主轴回转精度降低，影响加工中心的加工性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种五轴头电主轴及五轴联动数控机床，以解决上述现有技术中的不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种五轴头电主轴，包括主轴、轴承以及主轴壳体，所述主轴通过轴承转动连接在主轴壳体上，主轴壳体与主轴的前端之间形成缝隙，还包括气密封机构，所述气密封机构包括开设于主轴壳体上的进气通道，所述进气通道用于向所述缝隙内输送气流并从所述缝隙的口部喷出。

进一步地，所述缝隙的轴向中部连通有环形锯齿槽，所述环形锯齿槽开设在所述主轴的周侧，所述环形锯齿槽的轴向长度为缝隙轴向长度的一半。

进一步地，所述缝隙宽度为0.3～0.35mm。

进一步地，所述进气通道通入的气压为3bar。

进一步地，还包括设置于缝隙内的抽气式结构，所述抽气式结构接受所述主轴的驱动以从所述进气通道内抽气。

进一步地，所述抽气式结构包括螺旋槽，所述螺旋槽开设在主轴的周侧，所述螺旋槽的螺旋方向与主轴的旋转方向相反，所述主轴的转动使得所述螺旋槽从所述进气通道内抽气。

进一步地，所述抽气式结构包括多个扇叶，各所述扇叶呈环状阵列设置缝隙内主轴的周侧，所述主轴的转动使得各所述扇叶从所述进气通道内抽气。

进一步地，所述气密封机构还包括割断环，所述割断环包括开设于主轴的外凸端面上的凹槽，以及设置于主轴壳体上的凸环，所述凸环插入所述凹槽内。

进一步地，所述凸环的内壁面与所述凹环的对应壁面之间形成外气环，所述凸环的外壁面与所述凹环的对应壁面间形成内气环，所述内气环的间隙宽度为0.1～0.15mm，所述外气环的间隙宽度为0.2～0.25mm。