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便于装配和修理的数控机床主轴单元设计

 机械公社 2019-11-19

机床的主轴单元限定了主轴在机床的所有轴向上相对于其它加工单元的准确几何位置,并且因此,能以其制造工件的精准度是至关重要的。

但这有以下缺点,即,将主轴单元从其正处于生产过程中的机床上拆下来并且对 该主轴单元进行修理通常需要大约一周的时间。

在机床中,主轴单元与主轴马达、前方的主轴轴承单元和后方的主轴轴承单元装配为整体系统,并且得到检查,从而使得主轴单元只能作为整体装配在机床上或者拆下来。 这需要主轴单元的相对于机床非常精准的取向,尤其是对于机床的机架的取向,因为通过主轴单元相对于机床尤其是相对于机床的机架取向,确定了机床在制造工件时的总体上的精准度。但是如果主轴单元损坏,尤其是在主轴马达的或者主轴轴承单元之一的区域内损坏,那么就必须将整个主轴单元从机床上拆下来,并且带到制造厂进行装配,因为只有在制造厂中才能基于对精准性的高要求而拆卸并重新装配主轴单元。

以如下方式改进开头所述类型的用于机床的主轴单元,即,使该主轴单元在维持精准度要求的情况下更便于装配和修理。 即,在装配状态中,前方的主轴轴承单元和后方的主轴轴承单元能够与定子支座相连接成一个单元,该单元包括主轴马达和主轴,并且可以作为整体置入到主轴壳体或者从该主轴壳体中取出,并且在运行状态中,至少前方的主轴轴承单元能够通过配合面相对于主轴壳体精确地定位和固定。解决方案的优点可由以下看出,即,在该解决方案中存在以下可能性,即,主轴轴承单元可以连同定子支座、主轴马达和主轴一起从主轴壳体中取出,或者置入到主轴壳体中,从而使这种主轴壳体本身不必从机床上拆卸下来或者被更换,进而该主轴壳体能够保留在其相对于机床的一次性给定的取向上,而仅对带有主轴马达和主轴的主轴轴承单元进行替换,这些仅由以下方式实现,即,能够将主轴轴承单元与定子支座连接成一个包括主轴马达和主轴的单元,该单元可以作为整体从主轴壳体中取出。

此外,通过配合面在运行状态中准确地限定前方和后方的主轴轴承单元相对于主轴壳体的位置,从而使得在生产中设立的机床中存在以下可能性,即,将这样的包括主轴轴承单元、定子支座、主轴马达和主轴的单元以另一个相符的单元更换,在另一个单元中,再次将主轴轴承单元相对于主轴壳体借助配合面在同样准确的取向上相对于机床定位,因为该主轴壳体相对于机架保持不变。

此外,这样的主轴单元却还提供了以下可能性,例如,可以通过高度精确的加工制造出与机床、尤其是与机床的机架在一起的主轴壳体,从而在这种情况下能通过主轴壳体和机架的共同的高度精确的加工而避免主轴壳体相对于机架取向的成本过高的过程。

关于在运行状态中主轴轴承单元相对于主轴壳体的取向,至今还没有更详尽的说明。则有利的解决方案作如下设置,即,前方的主轴轴承单元在运行状态中可以通过起径向定位作用的配合面而相对于主轴壳体定位。 但因为纯粹只有起径向定位作用的配合面不足以预定前方主轴轴承单元的准确位置,所以优选作如下设置,即,在运行状态中,前方主轴轴承单元可以通过起轴向定位作用的面而相对于主轴壳体定位。

为能相对主轴壳体同样准确定位后方主轴轴承单元,后方主轴轴承单元同样在运行状态中能够通过起径向定位作用的配合面而相对于主轴壳体定位和固定。

此外,同样联系后方主轴轴承单元作如下设置,即,后方主轴轴承单元在运行状态中通过起轴向定位作用的面相对于主轴壳体定位和固定。

为了在装配状态中能够将由主轴轴承单元、定子支座、主轴马达和主轴组成的所述单元以简单的方式并且作为整体置入到主轴壳体中,优选作如下设置,即,与参照插入方向位于后方的主轴轴承单元的起径向定位作用的配合面相比,参照插入方向位于前方的主轴轴承单元的起径向定位作用的配合面以更小的与主轴轴线的径向间距来布置。

由此,由配合面的不同径向间距提供了以下可能性,即,在插入方向上位于前方的主轴轴承单元的配合面不与在插入方向上位于后方的主轴轴承单元的配合面接触,而是用于这两个主轴轴承单元的两个配合面能够无接触地向着彼此运动,直到各自的配合面相互碰触,以便确定主轴轴承单元相对于主轴壳体的径向定位。

此外作如下设置,即,前方主轴轴承单元的和后方主轴轴承单元的起轴向定位作用的面可通过在相同方向上移动而相互贴靠,也就是说,例如通过在插入方向上的移动,不但前方主轴轴承单元的起轴向定位作用的面,而且后方主轴轴承单元的起轴向定位作用的面也能朝向彼此移动,并能最终贴靠,或者在拆卸该单元时能够相互分离地移动。

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