高速自动直角头的高效润滑设计: 吹气式稀油润滑

原文出处:
CN204413758U 一种高速自动直角头
Inventor 赵岩田亚峰盛孝勇李世盛 
Original Assignee 宁波海天精工股份有限公司 
Priority date 2014-12-29
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常规附件头的伞齿轮采用脂润滑模式，但若附件头的转速提升到2500rpm以上时，伞齿轮上涂抹的润滑脂会因附件头的高速旋转而甩开，造成伞齿轮润滑不足，直接影响直角头的使用寿命。

由于伞齿轮脂润滑的缺陷，普通直角头目前只能用于最高转速在2000rpm-3000rpm的场合，难以满足高速加工要求。针对现有技术的不足，本文提供一种可实现对螺旋伞齿轮的高效润滑的高速自动直角头。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3678.html

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基本结构

该直角头包括箱体、主轴和设置在箱体和主轴之间的传动机构，箱体由上箱体和下箱体组成，上箱体上设置有多个拉钉，上箱体通过多个拉钉与拉头油缸相连；传动机构包括第一齿轮传动机构、传动轴和第二齿轮传动机构，第一齿轮传动机构设置在传动轴的一端，第二齿轮传动机构设置在传动轴的另一端，且第二齿轮传动机构与主轴连接，传动轴设置在传动轴轴承座上，传动轴轴承座与传动轴之间设置有第一角接触球轴承；上箱体套设在传动轴轴承座的上端，下箱体套设在传动轴轴承座的下端；第二齿轮传动机构包括相互啮合的第一螺旋伞齿轮和第二螺旋伞齿轮，第一螺旋伞齿轮与传动轴花键连接，第二螺旋伞齿轮套设在主轴上。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3678.html

如图所示的高速自动直角头，包括上箱体11、下箱体12、传动轴2和主轴3，上箱体11上设置有多个快换接头13，传动轴2的外侧安装有传动轴轴承座21，传动轴轴承座21安装在下箱体12的内侧，传动轴轴承座21的底端安装有传动轴轴承压盖22，传动轴2与主轴3通过第一螺旋伞齿轮41和第二螺旋伞齿轮42传递扭矩.文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3678.html

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第一螺旋伞齿轮41与传动轴2花键连接，传动轴2的底端安装有传动轴压盖23，传动轴轴承座21与第一螺旋伞齿轮41之间安装有第一角接触滚珠轴承51，第二螺旋伞齿轮42套设在主轴3上，主轴3的后端安装在主轴后轴承座31上，主轴后轴承座31与主轴3之间设有第二角接触滚珠轴承52.文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3678.html

主轴后轴承座31的后端安装有后轴承座压盖32，主轴3的前端安装在主轴前轴承座33上，主轴前轴承座33与主轴3之间设有第三角接触球轴承53，主轴前轴承座33的前端安装有前轴承座压盖34，主轴3的后端安装有活塞35，主轴3内安装有拉杆36，拉杆36内开设有拉杆中心孔37，拉杆中心孔37与主轴锥孔38相连通，下箱体12上设置有吹气润滑装置，吹气润滑装置用于向第一螺旋伞齿轮41和第二螺旋伞齿轮42提供稀油润滑，上箱体11和下箱体12内设置有总气路7，气体经多个快换接头13导入总气路7内，总气路7与吹气润滑装置相连通。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3678.html

特点

吹气润滑装置设置在下箱体上，吹气润滑装置用于向第一螺旋伞齿轮和第二螺旋伞齿轮提供稀油润滑，上箱体和下箱体内设置有总气路，气体经多个快换接头导入总气路内，总气路与吹气润滑装置相连通。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3678.html

结构小巧、紧凑，采用吹气润滑的原理，通过稀油润滑代替传统的脂润滑方式，实现对螺旋伞齿轮的高效润滑，使直角头的寿命大幅延长，转速可达4000rpm-5000rpm, 既可满足高速精加工要求，又可兼顾低速较大扭矩的粗加工和半精加工，拓宽了直角头的加工使用范围，可以在模具加工中使用。文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3678.html

吹气润滑装置

吹气润滑装置包括相连通的缩放型喷气嘴61、吸油块62、油池63、铜管64、迷宫式透气窗65和喷油嘴66，喷气嘴61安装在下箱体12的侧壁，下箱体12的底部安装有盖板14，盖板14上设置有卸油堵头15，油池63设置在下箱体12与盖板14之间，油池内63装有高粘度的润滑油，下箱体12的侧壁上设置有用于控制润滑油注油量的油标16.文章源自 solidworks教程网 http://gocae.comsolidworks教程网-http://gocae.com/3678.html

吸油块62设置在油池63内，吸油块62内设置有吸油块油腔621，喷气嘴61伸入吸油块62内与吸油块油腔621相连通，喷气嘴61的出口的中心线与吸油块油腔621的中心线在同一条直线上，吸油块62内设有与喷气嘴61的出口位置相应的吸油口 622，吸油口 622的中心线与喷气嘴61的出口的中心线垂直，吸油口 622与油池63相连通，吸油块62的底部设置有过滤网623和挡板624，过滤网623设置在吸油口 622的底部，挡板624安装在过滤网623的外侧，挡板624上开设有过油孔625，吸油块62上设置有出油口 626.

铜管64的一端安装在出油口 626，铜管64的另一端安装在迷宫式透气窗65上，迷宫式透气窗65安装在下箱体12的侧壁上，迷宫式透气窗65内间隔设置有多块迷宫板651，迷宫式透气窗65的外壁开设有与外界大气相连通的透气孔652，迷宫式透气窗65的底部设置有吸油毛毡653，吸油毛毡653的下部安装有漏油窗654，漏油窗654与油池63之间设置有回油通道67，喷油嘴66安装在迷宫式透气窗65的内壁的外侧，喷油嘴66的出口面向第一螺旋伞齿轮41和第二螺旋伞齿轮42的啮合部位。

上述吹气润滑装置利用气体在缩放型喷气嘴中产生的气压变化，形成真空腔，使油池中的高粘度的润滑油倒吸入吸油块油腔内，进入吸油块油腔的润滑油在经喷油嘴喷出的高压气体的作用下，被吹散为大量微小油液滴，经油管进入迷宫式透气窗，最后经喷油嘴喷射到第一螺旋伞齿轮和第二螺旋伞齿轮的啮合部位，实现对第一螺旋伞齿轮和第二螺旋伞齿轮的高效润滑。采用高粘度的润滑油，可避免吹气润滑装置内形成油雾，确保对两个螺旋伞齿轮的吹气润滑效果。

迷宫式透气窗的外壁开设有与外界大气相连通的透气孔，迷宫式透气窗的底部设置有吸油毛毡，吸油毛毡的下部安装有漏油窗，漏油窗与油池之间设置有回油通道。对第一螺旋伞齿轮和第二螺旋伞齿轮吹气润滑过程中，在迷宫式透气窗底部设置的吸油毛毡用于吸附迷宫板上收集的油液，通过漏油窗滴落的油液再经回油通道流到油池内循环使用。

吸油块的底部设置有过滤网和挡板，过滤网设置在吸油口的底部，挡板安装在过滤网的外侧，挡板上开设有过油孔。过滤网和挡板便于对吸油块的定期清洗，及时清理铁肩等杂物。

总气路7引入下箱体12后分流为第一气路71和第二气路72，第一气路71设置在主轴3后端，第二气路72设置在主轴3前端，吹气润滑装置与第一气路71相连通，第一气路71分流为第四气路711、第五气路712和第六气路713;来自第四气路711的气体经主轴后轴承座31进入后轴承座压盖32，活塞35上开设有与拉杆中心孔37相连通的活塞孔39，活塞孔39与第四气路711的出口之间具有一段轴向距离，当直角头松爪打刀时，活塞35向主轴3前端移动1mm左右的距离后，活塞孔39与第四气路711相连通，从而第四气路711接通，此时第四气路711内的气体经电磁阀(图中未示出)控制并切换成高压气，通过拉杆中心孔37进入主轴锥孔38内，防止换刀时外界铁肩和冷却水进入主轴锥孔38 ;主轴后轴承座31的外侧设有第一环形槽311，主轴后轴承座31的后端设置有防油环312和第一迷宫环313，第一迷宫环313紧靠第二角接触滚珠轴承52的前端，防油环312设置在第一迷宫环313的外侧，防油环312的下部开设有通向油池63的第一卸油口 314，防油环312与第一迷宫环313之间形成有第一迷宫腔315，第一卸油口 314与第一迷宫腔315相连通，第五气路712、第一环形槽311和第一迷宫腔315相连通，来自第五气路712的气体经第一环形槽311进入第一迷宫腔315内，阻止润滑油进入第二螺旋伞齿轮42与主轴后轴承座31之间的缝隙内；第六气路713与第一环形槽311相连通，喷气嘴61与第六气路713相连通，来自第六气路713的气体经第一环形槽311进入喷气嘴61内。

第二气路72分流为第七气路721、第八气路722和第九气路723，传动轴轴承座21的底部设有第二迷宫环212和第二环形槽211，第二迷宫环212紧靠第一角接触滚珠轴承51的底端，传动轴轴承压盖22的底部设有第一凹腔221，第二环形槽211、第一螺旋伞齿轮41和第二螺旋伞齿轮42的啮合处以及传动轴轴承压盖22底部的第一凹腔221相连通，第七气路721与第二环形槽211相连通，来自第七气路721的气体经第二环形槽211进入第一凹腔221，使传动轴轴承压盖22与两个传动轴伞齿轮41和42之间产生微量气压，阻止吹气润滑装置吹气润滑过程中产生的微小油滴进入第一角接触滚珠轴承51 ;主轴前轴承座33上开设有第一气孔331，前轴承座压盖34上开设有第二气孔341，前轴承座压盖34的内侧设有第二凹腔342，第一气孔331、第二气孔341及第二凹腔342相连通，第八气路722与第一气孔331相连通，来自第八气路722的气体经第一气孔331进入第二凹腔342，实现主轴3鼻端气封；主轴3上套设有长隔套8，长隔套8的前端设置有两个第二迷宫腔81，主轴前轴承座33上开设有通向油池63的第二卸油口 332，第二卸油口 332与两个第二迷宫腔81相连通，两个第二迷宫腔81靠近第三角接触球轴承53的后端，第九气路723与第八气路722相连通，第九气路723设置在主轴前轴承座33内，第九气路723与长隔套8的靠近第三角接触球轴承53的第二迷宫腔81相连通，来自第九气路723的气体在长隔套8与第三角接触球轴承53之间形成微量气压，阻止油滴进入第三角接触球轴承53。

[0011] 在第一角接触滚珠轴承的底端设有第二迷宫环，在第二角接触滚珠轴承的前端设有第一迷宫环，在第三角接触球轴承的后端设有两个第二迷宫腔，第二迷宫环、第一迷宫环和两个第二迷宫腔的迷宫设计，分别对第一角接触滚珠轴承、第二角接触滚珠轴承和第三角接触球轴承起到保护作用，防止吹气润滑过程中产生的微小油液滴进入轴承内，造成轴承发热和烧坏，进一步提高直角头的安全性；在迷宫设计的基础上，各个分流后的相应气路起到不同作用，实现主轴鼻端气封、传动轴轴承气封、主轴前后轴承气封等气密封或主轴中心吹气功能。并且，主轴鼻端气封、传动轴轴承气封、主轴前后轴承气封的出气通道的孔径均应合理控制，一般设计为Φ1_或Φ2_左右的小孔，以尽量减小分流气压，使总气路的主要气压分流到吹气润滑装置所连气路，即第六气路，保证喷油嘴能够顺利喷射润滑油。