阅读说明：本技术 一种龙门加工中心用高速稳固式传动装置 (High-speed stable transmission device for gantry machining center ) 是由 刘士孔 刘星明 郑良泽 于 2021-03-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种龙门加工中心用高速稳固式传动装置,包括滑枕、主电机、变速箱、第一锁紧机构、第二锁紧机构、碳纤维传动轴和机械主轴,碳纤维传动轴和机械主轴固定安装在滑枕内,碳纤维传动轴一端通过第二锁紧机构与机械主轴端部同轴紧固连接；碳纤维传动轴另一端通过第一锁紧机构与变速箱的输出端同轴紧固连接,主电机与变速箱的输入轴紧固连接。本发明采用主电机与高速减速机相连,通过碳纤维传动轴驱动机械主轴旋转,整个系统都进行动平衡校核,减少联轴器或其他不平衡量带来的振动；使用高速减速机与机械主轴的相连,可实现主轴高扭矩,提高主轴的切削性能。(The invention discloses a high-speed stable transmission device for a gantry machining center, which comprises a ram, a main motor, a gearbox, a first locking mechanism, a second locking mechanism, a carbon fiber transmission shaft and a mechanical main shaft, wherein the carbon fiber transmission shaft and the mechanical main shaft are fixedly arranged in the ram, and one end of the carbon fiber transmission shaft is coaxially and fixedly connected with the end part of the mechanical main shaft through the second locking mechanism; the other end of the carbon fiber transmission shaft is coaxially and fixedly connected with the output end of the gearbox through a first locking mechanism, and the main motor is fixedly connected with the input shaft of the gearbox. According to the invention, the main motor is connected with the high-speed reducer, the mechanical main shaft is driven to rotate through the carbon fiber transmission shaft, the whole system is subjected to dynamic balance check, and vibration caused by a coupler or other unbalance amounts is reduced; the high-speed reducer is connected with the mechanical main shaft, so that high torque of the main shaft can be realized, and the cutting performance of the main shaft is improved.)

一种龙门加工中心用高速稳固式传动装置

技术领域

本发明涉及传动装置技术领域，具体涉及一种龙门加工中心用高速稳固式传动装置。

背景技术

目前市场上龙门加工中心直联机械主轴转速不高，一般为4500rpm至6000rpm。在实际生产中对于一个大型铝合金零件无法满足高速高精加工，在需要采用高速时只能选择电主轴。相对于直联机械主轴，电主轴成本较高且扭矩相对较低；而且结构为皮带式的，这样就造成了滑枕前端尺寸较大，对于深腔的加工就会干涉。在高转速时加工时，主轴与滑枕的振动加剧，影响加工效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种龙门加工中心用高速稳固式传动装置，整个结构具有较好的工艺性，能够实现主轴的高转速。

本发明为达到上述目的，具体通过以下技术方案得以实现的：

一种龙门加工中心用高速稳固式传动装置，包括滑枕、主电机、变速箱、第一锁紧机构、第二锁紧机构、碳纤维传动轴和机械主轴，碳纤维传动轴和机械主轴固定安装在滑枕内，碳纤维传动轴一端通过第二锁紧机构与机械主轴端部同轴紧固连接；碳纤维传动轴另一端通过第一锁紧机构与变速箱的输出端同轴紧固连接，主电机与变速箱的输入轴紧固连接。本发明采用主电机与变速箱相连，通过碳纤维传动轴驱动机械主轴旋转，可实现传动装置整体动平衡校核，减少联轴器或其他不平衡量带来的振动；变速箱与机械主轴的相连，可实现机械主轴高扭矩传动，提高机械主轴的切削性能。

进一步地，碳纤维传动轴为中空的环柱形结构。

进一步地，第一锁紧机构和第二锁紧机构均为锁紧套结构，其包括与碳纤维传动轴同轴安装的梁半环体和同轴套设在梁半环体外侧的锁紧胀套，半环体和锁紧胀套通过锁紧螺栓紧固连接。通过在碳纤维传动轴安装锥形锁紧胀套，实现与机械主轴的8000rpm转速传动的平稳性。

碳纤维传动轴相较于普通传动轴，在高速旋转时具有离心力小、材料强度高、变形更小的特性。因此在高速转动时不会破坏整个传动机构的动平衡，保证8000rpm转速传动的平稳性。目前直联主轴达不到高速，而用此结构可达到高速，传统材料在离心力作用下易使联轴器产生变形，破坏了动平衡，造成振动；同时碳纤维传动轴有纠正角度偏差范围，可自动找正旋转中心。

进一步地，半环体顶端具有连接部，锁紧螺栓安装在连接环上，半环体外侧面具有向内侧倾斜的第一锥斜面，锁紧胀套顶部具有的连接环，连接环上开设与锁紧螺栓配合的螺孔，锁紧胀套内侧壁具有与第一锥斜面的倾斜角度相同的第二锥斜面。

进一步地，所述第一锥斜面和第二锥斜面的倾斜角度为3°-10°。

进一步地，所述半环体外壁具有轴向开设的定位槽，锁紧胀套外壁具有与定位槽轴向对应定位凸起。

进一步地，碳纤维传动轴采用碳纤维复合材料制造。

进一步地，滑枕外形为方形，其两端通过轴承分别与碳纤维传动轴和机械主轴活动连接，其内部径向设置若干加强环。通过优化滑枕整体结构，保证实现高转速高扭矩运行的同时，保证整体机械强度。

与现有技术相比，本发明的技术方案：(1)整个结构具有较好的工艺性，只需保证整个系统的动平衡，就完全达到了主轴的高转速；(2)完全满足铝合金加工的高速性，又可兼顾钢材料零件的加工，满足轨道交通和航空航天平面加工的需求，在航天军工的铝合金加工中应用广泛；(3)该传动装置的锥形锁紧装置中，随着胀套螺栓的向下螺紧，带动了锁紧胀套的第二锥斜面向内侧驱动，与第二锥斜面的斜面相互贴合、相互匹配的第一锥斜面向内侧驱动，将内部的两半环体紧固连接，使得半环体能够更加稳定的固定在锥形锁紧装置内，提高了整体的稳定性和高速主轴的高速度和低速主轴的高扭矩特性，填补了大型龙门在高转速和高扭矩不能兼具的空缺；(4)变速箱通过高性能碳纤维传动轴与主轴连接传动，碳纤维复合材料传动轴性能优越，具有重量轻、强度高等特点，耐候性及耐老化性极好，寿命一般为钢材的2-3倍，疲劳强度也远高于钢材。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的剖面结构示意图；

图3为本发明中第一锁紧机构的结构示意图。

图中，1、滑枕；11、加强环；2、主电机；3、变速箱；4、第一锁紧机构；5、第二锁紧机构；6、碳纤维传动轴；7、机械主轴；8、半环体；81、连接部；82、第一锥斜面；83、定位槽；9、锁紧胀套；91、螺孔；92、第二锥斜面；10、锁紧螺栓。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明的一种龙门加工中心用高速稳固式传动装置，包括滑枕1、主电机2、变速箱3、第一锁紧机构4、第二锁紧机构5、碳纤维传动轴6和机械主轴7，碳纤维传动轴6和机械主轴7固定安装在滑枕1内，滑枕1外形为方形，其两端通过轴承分别与碳纤维传动轴6和机械主轴7活动连接，其内部径向设置若干加强环11，加强环11可加强滑枕1的传动强度和稳定性。碳纤维传动轴6一端通过第二锁紧机构5与机械主轴7端部同轴紧固连接。碳纤维传动轴6另一端通过第一锁紧机构4与变速箱3的输出端同轴紧固连接，主电机2与变速箱3的输入轴紧固连接。本发明采用主电机2与高速减速机即变速箱3相连，通过碳纤维传动轴6驱动机械主轴7旋转，整个系统都进行动平衡校核，减少联轴器或其他不平衡量带来的振动；使用变速箱3与机械主轴7的相连，可实现主轴高扭矩，提高主轴的切削性能。

在一实施例中优选的，碳纤维传动轴6为中空的环柱形结构。该碳纤维传动轴6为碳纤维复合材料制造，具有重量轻，强度高，耐老化等优点，在高转速时仍具有很好的稳定性。在一实施例中，为满足转速需要，碳纤维传动轴6外径为140mm，内径为130mm，轴长为1290mm。

如图3所示，优选的，第一锁紧机构4和第二锁紧机构5均为锁紧套结构，其包括与碳纤维传动轴6同轴安装、对扣的两半环体8和同轴套设在两半环体8外侧的锁紧胀套9，半环体8和锁紧胀套9通过锁紧螺栓10紧固连接，机械主轴7采用碳纤维管通过两端锥形锁紧胀套实现8000rpm转速传动的平稳性。

优选的，半环体8顶端具有连接部81，锁紧螺栓10安装在连接部81上，半环体8外侧面具有向内侧倾斜的第一锥斜面82，锁紧胀套9上开设与锁紧螺栓10配合的螺孔91，锁紧胀套9内侧壁具有与第一锥斜面82的倾斜角度相同的第二锥斜面92。

优选的，所述第一锥斜面82和第二锥斜面92的倾斜角度为3°-10°。

优选的，所述半环体外壁具有轴向开设的定位槽83，锁紧胀套外壁具有与定位槽轴向对应定位凸起94。第一锥斜面82和第二锥斜面92相互贴合、相互匹配，半环体8的第一锥斜面82上开设凹槽的位置与锁紧胀套9的第二锥斜面92的定位凸起94的位置相互配合，使锁紧胀套锥形缩紧成一体式结构。

优选的，碳纤维传动轴6采用碳纤维复合材料制造。

优选的，滑枕1外形为方形，其两端通过轴承分别与碳纤维传动轴6和机械主轴7活动连接，其内部径向设置若干加强环11。通过优化滑枕1整体结构，保证实现高转速高扭矩运行的同时，保证整体机械强度。

本发明的传动装置首先通过高转速高扭矩的主电机2高速旋转带动主轴的变速箱3转动，变速箱3分为高低档传动，通过改变传动比可提高传动扭矩，实现低转速大扭矩，高转速高扭矩传动。变速箱3与碳纤维传动轴6连接，碳纤维传动轴6两端分别与变速箱3和机械主轴7连接，形成整个传动结构。机械主轴7为高速大扭矩主轴，通过带动刀具可实现高精加工，也可实现重切加工。滑枕1通过结构优化满足了在机械主轴8000rpm时的性能需求，保证整个传动的平稳运行。

本发明中的具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。