本发明涉及机床主轴及卧式加工中心，具体涉及一种机械主轴及机床。
背景技术：
1、卧式加工中心机床是用于金属切削加工的机床，其常用主轴分为机械主轴和电主轴。机械主轴扭矩大，适合重切削，电主轴切削速度快，适合轻切削。由于热位移检测需要添加在主轴前端，保证传感器靠近刀具，从而准确测量主轴芯轴的热位移变化。电主轴的轴承多采用复合陶瓷轴承，耐热耐高温，对芯轴的影响较小，而机械主轴轴承发热量较大，对芯轴的影响大，且机械主轴前端防护较少、工况相对恶劣，在主轴前端安装热位移传感器易对传感器造成污染，此外，主轴前端轴承的发热也会影响传感器测量主轴芯轴的热位移量，但是在机械主轴前端对芯轴的热位移量检测是最精确的。
2、因此，机械主轴需要设计一种热位移传感器检测结构，解决热位移传感器在机械主轴前端的防护问题和检测精度问题，准确检测主轴前端芯轴的热位移变化，及时补偿刀具热伸长，提高切削精度、防止刀具和工件的损伤。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种机械主轴及机床，以解决机械主轴无法精确补偿刀具热伸长的问题。
2、第一方面，本发明提供了一种机械主轴，包括：
3、芯轴，适于被驱动旋转；
4、壳体，其外周设有水套，所述壳体设有冷却通道，所述水套与所述冷却通道共同构成冷却环道；
5、轴承，套设在芯轴上，并位于所述芯轴与所述壳体之间；
6、轴承压盖，固定在所述壳体的前端；
7、气封组件，设于所述轴承压盖的前端，所述气封组件形成有第一迷宫密封，所述气封组件与所述轴承压盖之间形成有安装空间，所述第一迷宫密封连通外界与所述安装空间；
8、轴承隔套结构，设置于所述轴承压盖与所述轴承之间，并位于所述壳体与所述芯轴之间，所述轴承隔套结构与所述轴承压盖之间形成第二迷宫密封，所述第二迷宫密封连通所述轴承与所述安装空间；
9、气封通道，与所述第一迷宫密封连通，用于向所述第一迷宫密封吹气；
10、检测件，与所述芯轴固定连接；
11、热位移传感器，安装于所述安装空间且不与所述芯轴接触，所述热位移传感器用于检测所述检测件的移动量；
12、机床控制系统，所述机床控制系统与所述热位移传感器通信连接，所述机床控制系统用于根据所述热位移传感器检测到的移动量控制所述芯轴向远离加工件的方向移动预设距离，所述预设距离与所述移动量相同。
13、有益效果：通过在壳体设置冷却通道，在壳体的外周设置水套，水套与冷却通道构成的冷却环道可以及时带走轴承产生的热量，避免热量向轴承压盖处传递，轴承隔套结构位于轴承压盖和轴承之间，轴承隔套结构避免轴承与轴承压盖直接接触，阻挡了轴承产生的热量向轴承压盖处传递。在安装和拆卸气封组件、热位移传感器时，第二迷宫密封可以对安装和拆卸过程中产生的杂质形成阻挡，保护轴承，在拆卸热位移传感器时，仅需要拆卸前端的气封组件即可，无需拆卸轴承压盖，安装拆卸简单便捷，且不会对轴承造成影响。气封通道向第一迷宫密封吹气，气封通道与第一迷宫密封配合形成迷宫气封结构，可以防止外界杂质进入安装空间而对热位移传感器造成影响。具体在工作时，芯轴被驱动旋转，轴承发热，使芯轴受热膨胀，芯轴向加工件方向伸长，检测件随芯轴一起向加工件方向靠近，热位移传感器可实时对检测件的移动量检测，并将检测到的移动量反馈给机床控制系统，机床控制系统收到信号后，控制芯轴向远离加工件的方向移动预设距离，从而对连接在芯轴前端的刀具热伸长进行精确补偿，提高切削精度、防止刀具和工件的损伤。
14、在一种可选的实施方式中，所述检测件与所述芯轴过盈配合；
15、和/或，所述热位移传感器与所述安装空间之间设有垫板；
16、和/或，所述轴承压盖及所述壳体设有用于对所述热位移传感器走线的走线通道，所述走线通道延伸至所述壳体的后端。
17、有益效果：检测件与芯轴过盈配合，与螺钉固定相比，更能保持芯轴与检测件变形的一致性，且可以节省空间，避免对芯轴强度造成影响；可以通过调整垫板的厚度来调整热位移传感器的安装位置；通过设置轴向走线通道，热位移传感器的线缆可以通到芯轴后端，后端接线便利，且后端无铁屑、切削液的影响，更有利于热位移传感器的信号传输。
18、在一种可选的实施方式中，所述轴承隔套结构包括轴承内隔套和轴承外隔套，所述轴承内隔套套设在所述芯轴上，所述轴承内隔套形成有第一凸起，所述轴承外隔套与所述轴承压盖配合形成第一凹槽，所述第一凸起至少部分位于所述第一凹槽中，所述第一凹槽与所述第一凸起具有间隙，所述轴承内隔套与所述轴承外隔套之间的间隙以及所述轴承内隔套与所述轴承压盖之间的间隙构成所述第二迷宫密封。
19、有益效果：轴承内隔套和轴承外隔套通过第一凹槽与第一凸起定位，便于安装拆卸，进而便于对轴承进行更换，轴承内隔套和轴承外隔套配合对轴承进行防护，另外，轴承内隔套和轴承外隔套的结构配合也能够对轴承的发热量进行有效的阻隔，避免轴承产生的发热影响干扰到热位移传感器的检测精度。
20、在一种可选的实施方式中，所述热位移传感器与所述垫板固定于所述轴承压盖，所述气封组件包括：
21、第一气封件，沿轴向固定在轴承压盖上，所述第一气封件远离所述轴承压盖的一端设有第一插接凸起，所述第一气封件具有定位面，所述定位面靠近所述安装空间；
22、第二气封件，所述第二气封件的外周面与所述第一气封件的内周面过盈配合，所述第二气封件的第一端与所述定位面相抵，所述第二气封件的第二端设有第二插接凸起，所述检测件位于所述第二气封件的内侧，所述检测件与所述第二气封件之间具有间隙；
23、第三气封件，具有与所述第一插接凸起相适配的第一插槽、与所述第二插接凸起相适配的第二插槽，所述第一气封件与所述第三气封件之间的间隙、所述第二气封件与所述第三气封件之间的间隙以及所述第二气封件与所述检测件之间的间隙构成所述第一迷宫密封，所述第三气封件与传动键通过螺钉固定在所述芯轴上。
24、有益效果：第一迷宫密封与气封通道配合形成迷宫气封结构，可以防止外界杂质进入安装空间而对热位移传感器造成影响。
25、在一种可选的实施方式中，所述检测件朝向所述第二气封件的一侧设有至少一个积灰槽；
26、和/或，所述轴承压盖设有第二凹槽，所述芯轴设有第三凹槽，所述第二凹槽与所述第三凹槽相对，所述第二凹槽与所述第三凹槽配合形成第一空腔，所述第一空腔位于所述第二迷宫密封与所述安装空间之间的路径上且靠近所述安装空间；
27、和/或，所述轴承压盖还设有第四凹槽，所述第四凹槽与所述轴承内隔套之间的空间形成第二空腔，所述第二空腔位于所述第二迷宫密封与所述安装空间之间的路径上；
28、和/或，所述检测件与所述第三气封件之间形成预留间隙，所述预留间隙用于在芯轴受热膨胀后供所述检测件沿轴向移动。
29、有益效果：积灰槽可以积存微小材质，防止对热位移传感器造成影响；第一空腔、第二空腔也可以起到积存、阻挡相关杂质进入轴承内部的作用。
30、在一种可选的实施方式中，所述检测件位于所述轴承压盖的内侧且与所述轴承压盖具有间隙，所述气封组件包括：
31、第一气封件，沿轴向固定在轴承压盖上，所述第一气封件远离所述轴承压盖的一端设有第一插接凸起，所述第一气封件具有定位面，所述定位面靠近所述安装空间，所述热位移传感器与所述垫板固定于所述第一气封件；
32、第二气封件，所述第二气封件的外周与所述第一气封件的内周过盈配合，所述第二气封件的第一端与所述定位面相抵，所述第二气封件的第二端设有第二插接凸起；
33、第三气封件，具有与所述第一插接凸起相适配的第一插槽、与所述第二插接凸起相适配的第二插槽，所述第一气封件与所述第三气封件之间的间隙、所述第二气封件与所述第三气封件之间的间隙构成所述第一迷宫密封，所述第三气封件与传动键通过螺钉固定在所述芯轴上。
34、有益效果：机械主轴工作时，检测件会随芯轴和刀具一起旋转并受热移动，且检测件会逐渐靠近热位移传感器；第一迷宫密封，与气封通道配合形成迷宫气封结构，可以防止外界杂质进入安装空间而对热位移传感器造成影响。
35、在一种可选的实施方式中，所述第三气封件朝向所述第二气封件的一侧设有至少一个积灰槽。
36、有益效果：积灰槽可以积存微小材质，防止对热位移传感器造成影响。
37、在一种可选的实施方式中，所述轴承压盖设有至少一个第五凹槽，所述检测件设有第六凹槽，所述第五凹槽与所述第六凹槽相对，所述第五凹槽与所述第六凹槽位于所述第二迷宫密封与所述安装空间之间的路径上。
38、有益效果：第五凹槽和第六凹槽可以积存、阻挡相关杂质进入轴承内部。
39、在一种可选的实施方式中，所述第一气封件和所述轴承压盖上设有相互连通且倾斜的第一气体通道，所述第一气封件设有与所述第一气体通道连通的环形气腔，所述环形气腔的开口朝向所述第二气封件，所述第二气封件沿其周向均匀设有多个第二气体通道，所述第二气体通道沿轴向延伸，所述第三气封件与所述第一气封件之间的间隙构成第三气体通道，所述第三气体通道与所述第二气体通道连通，所述第一气体通道、所述环形气腔和所述第二气体通道构成所述气封通道；和/或，所述芯轴及所述传动键与刀柄连接，所述刀柄安装有刀具。
40、有益效果：压缩空气可经第一气体通道进入环形气腔处，并积存在环形气腔处，由于第二气封件的外周面与第一气封件的内周面过盈，第二气封件沿其周向均匀设有多个第二气体通道，因此环形气腔处的压缩空气可通过第二气体通道均匀吹至第三气封件与第一气封件之间的间隙中，对整个圆周形成气幕防护，防止外界灰尘、杂质进入安装空间中对热位移传感器造成污染，工作时，芯轴被驱动旋转，轴承发热，使芯轴受热膨胀，芯轴带动刀具向加工件方向伸长，检测件随芯轴一起向加工件方向靠近，热位移传感器可实时对检测件的移动量检测，并将检测到的移动量反馈给机床控制系统，机床控制系统收到信号后，控制芯轴向远离加工件的方向移动预设距离，从而对连接在芯轴前端的刀具热伸长进行补偿，提高切削精度、防止刀具和工件的损伤。
41、第二方面，本发明提供了一种机床，包括上述的机械主轴。
42、有益效果：因为机床包括机械主轴，具有与机械主轴相同的效果，在此不再赘述。
1.一种机械主轴，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的机械主轴，其特征在于，所述检测件（5）与所述芯轴（1）过盈配合；
3.根据权利要求2所述的机械主轴，其特征在于，所述轴承隔套结构包括轴承内隔套（13）和轴承外隔套（14），所述轴承内隔套（13）套设在所述芯轴（1）上，所述轴承内隔套（13）形成有第一凸起（1301），所述轴承外隔套（14）与所述轴承压盖（4）配合形成第一凹槽，所述第一凸起（1301）至少部分位于所述第一凹槽中，所述第一凹槽与所述第一凸起（1301）具有间隙，所述轴承内隔套（13）与所述轴承外隔套（14）之间的间隙以及所述轴承内隔套（13）与所述轴承压盖（4）之间的间隙构成所述第二迷宫密封（10）。
4.根据权利要求3所述的机械主轴，其特征在于，所述热位移传感器（6）与所述垫板（11）固定于所述轴承压盖（4），所述气封组件包括：
5.根据权利要求4所述的机械主轴，其特征在于，所述检测件（5）朝向所述第二气封件（16）的一侧设有至少一个积灰槽（19）；
6.根据权利要求2所述的机械主轴，其特征在于，所述检测件（5）位于所述轴承压盖（4）的内侧且与所述轴承压盖（4）具有间隙，所述气封组件包括：
7.根据权利要求6所述的机械主轴，其特征在于，所述第三气封件（17）朝向所述第二气封件（16）的一侧设有至少一个积灰槽（19）。
8.根据权利要求6所述的机械主轴，其特征在于，所述轴承压盖（4）设有至少一个第五凹槽，所述检测件（5）设有第六凹槽，所述第五凹槽与所述第六凹槽相对，所述第五凹槽与所述第六凹槽位于所述第二迷宫密封（10）与所述安装空间（9）之间的路径上。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的机械主轴，其特征在于，所述第一气封件（15）和所述轴承压盖（4）上设有相互连通且倾斜的第一气体通道（26），所述第一气封件（15）设有与所述第一气体通道（26）连通的环形气腔（27），所述环形气腔（27）的开口朝向所述第二气封件（16），所述第二气封件（16）沿其周向均匀设有多个第二气体通道（28），所述第二气体通道（28）沿轴向延伸，所述第三气封件（17）与所述第一气封件（15）之间的间隙构成第三气体通道（29），所述第三气体通道（29）与所述第二气体通道（28）连通，所述第一气体通道（26）、所述环形气腔（27）和所述第二气体通道（28）构成所述气封通道；
10.一种机床，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的机械主轴。
