CN102078973B - 一种滚珠高速电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚珠高速电主轴，具体地说是一种用于机械加工机床滚珠高速电主轴。它公开了本发明的高速电主轴集成滚动轴承、冷却装置、自动换刀系统、电机驱动装置于一体的机电一体化组件。它的工作转数可达40000rpm，精度高，扭矩大，使用寿命长，便于推广及应用。

Description

一种滚珠高速电主轴

技术领域

本发明涉及一种机械加工设备，具体地说是一种用于机械加工机床滚珠高速电主轴。

背景技术

在现有技术中，滚珠电主轴用的机体主要用于固定安装轴承、轴承座、定子等部件，但作为主轴的外壳，却往往无法保护各部件的正常工作，更对于高速滚珠主轴来说，提供不了循环冷却系统降低主轴工作时的温度。滚珠高速电主轴用的铝水套组件，结构复杂，不利于主轴散热，安装不方便，功能单一，装配精度不容易把握。滚珠高速电主轴用的气压卸刀机构中的气缸，结构复杂，密封性能低，传动也不平稳，频繁换刀则容易损坏或漏气。滚珠高速电主轴用的轴承座组件，结构单一，加工困难，装卸不便，不易调节轴向稳定性，散热能力低。滚珠高速电主轴用的轴芯的通孔构造不合理，导致拉杆等配件装配不方便，即使装配后也会影响拉杆、拉爪等的受力，实现不了拉刀、卸刀的功能，而且使用寿命短，需要频繁更换等缺点，因此现今的滚珠电主轴速度不高，而且使用寿命不长。

发明内容

本发明涉及一种滚珠高速电主轴，它的工作转数可达40000rpm，精度高，扭矩大，使用寿命长，便于推广及应用。

本发明技术解决方案是机体7上部开口处连接固定有轴承座组件4，轴承座组件4的中间通孔处固定有上轴承组件5，上轴承组件5下部设有定子8，在机体7的下腔中设有下轴承组件10，下轴承组件10的下部固定有机体下盖组件11，机体下盖组件11的底部固定有防尘盖13；轴承座组件4的上部固定有铝水套组件3，铝水套组件3的上腔开口处固定有导气塞2，导气塞2的上部固定有卸刀气缸1，在卸刀气缸1最下层活塞的下方有一轴芯组件9，该轴芯组件9贯穿于铝水套组件3、上轴承组件5、定子8、下轴承组件10、机体下盖组件11以及防尘盖13各者的中间通孔；轴芯组件9的内孔贯穿有拉杆组件6，轴芯组件9的近前部内孔中的拉杆组件6末端设有顶套组件14，顶套组件14的末端固定有拉刀机构15，拉刀机构15的末端设有拉爪机构16，拉爪机构16的末端拉刀锥面处锁定有刀柄机构12的末端。

以上本发明所述导气塞2与铝水套组件3的内壁间的接触面均设有O型密封圈，导气塞2与卸刀气缸1最下层活塞之间的接触面均设有星型密封圈；所述卸刀气缸1包括了气缸顶盖1.1，气缸顶盖1.1中部设有进气管路联接螺孔1.8，气缸顶盖1.1下部的首级活塞1.2，二级活塞1.11，三级活塞1.13，分段活塞1.6，首级缸体1.3，二级缸体1.12，最下级缸体1.4，首级、二级和三级活塞与各级缸体之间的接触处均设有密封圈1.10，各级缸体之间的内壁设有锁紧螺钉1.9，各级缸体均设有出气孔1.5，最下级缸体1.4在分段活塞1.6的塞体下部外壁处设置有出气孔1.15，分段活塞1.6的塞体与最下级缸体1.4内壁相接触处设有星型密封圈1.14，分段活塞1.6的塞头设有轴向中通的吹尘孔1.7。

本发明所述铝水套组件3包括了铝水套轴承座3.3，铝水套轴承座3.3的凸出部密封圈3.4，铝水套轴承座3.3上正中部设有轴向贯通的活塞孔3.2，活塞孔3.2的内壁设有活塞密封圈3.6，铝水套轴承座3.3底部的定位台阶3.8，铝水套轴承座3.3内部的铝水套内腔3.7，铝水套轴承座3.3上的外环壁还包括有气缸拉刀孔3.1、卸刀吹尘孔3.5、冷却液进出孔3.9、润滑油回收孔3.10、上轴承润滑油进气孔3.11、电源线安装孔3.12、气缸安装连接孔3.13、地线连接位3.14、气封孔3.15、下轴承润滑油进气孔3.16和铝水套安装孔3.17。

以上所述轴承座组件4它包括了轴承座4.1，轴承座4.1上设有气封孔4.2，轴承隔套4.3，轴承座底板4.7，冷却液进出孔4.9，电源线安装孔4.11，轴承座安装孔4.12，轴承隔套4.3与轴承座底板4.7间设有轴向的预紧弹簧4.8，所述轴承座4.1与轴承底板4.7通过侧壁的螺钉4.4相固定，轴承座4.1的外壁设有轴向贯通的润滑油回收孔4.5，轴承座4.1的近头端设有径向贯通的润滑油进气孔4.6，轴承座4.1的上表面外环壁设有上轴承润滑油进气孔4.10及下轴承润滑油进气孔4.13。

以上本发明所述上轴承组件5包括安装在上轴承座5.5顶部的上轴承座铝套5.1，上轴承座铝套5.1内设有编码器5.2，上轴承座5.5与上轴承座铝套5.1间设有上轴承盖板5.3，上轴承盖板5.3通过上轴承环锁紧螺母5.4与上轴承座5.5内的上滚动轴承5.7相固定，上滚动轴承5.7分为上，下层，上、下层的上滚动轴承5.7间设有上轴承隔套5.6；所述上轴承环锁紧螺母5.4包括了圆环形的螺母本体，螺母本体内壁带有螺纹5.4.3，螺母本体的端面上平均分布有二十个上螺母螺纹孔5.4.1，各上螺母螺纹孔5.4.1中均设有至少一个上螺母螺钉5.4.4，螺母本体的端面上设有四个上螺母光孔5.4.2，螺母本体外壁设有圆裙状卡位台阶；

所述下轴承组件10包括上、下两层的下滚动轴承10.1，上、下两层的下滚动轴承10.1间设有下轴承隔套10.2，下层的下滚动轴承10.1的底部固定有下轴承外环锁紧螺丝10.3，下轴承外环锁紧螺丝10.3的下部内侧固定有下轴承内环锁紧螺母10.4，所述下轴承内环锁紧螺母10.4包括了圆环形的螺母本体，螺母本体内壁带有下螺母螺纹10.4.3，螺母本体的端面上平均分布有至少两个下螺母螺纹孔10.4.1，各下螺母螺纹孔10.4.1中均设有至少一个下螺母螺钉10.4.4，螺母本体的端面上设有至少两个下螺母光孔10.4.2。

本发明所述拉杆机构6包括了拉杆6.1，碟簧压盖6.5，碟形弹簧6.2，拉杆6.1的杆身处还设有轴向的滑套6.3，碟簧压盖6.5的上表面与压盖碟形弹簧间设有调节垫6.4，碟簧压盖6.5的前端设有卡簧6.6，滑套6.3轴向设在拉杆6.1的杆身正中部，滑套6.3与碟簧压盖6.5的上表面相平衡。

以上本发明所述机体7上部开口处设有密封槽7.1，循环冷却槽7.11机体7壁内的气封孔7.2，机体7中部设有定子固定螺孔7.8，机体7底端壁上设有有轴向螺钉孔7.9，机体7内部分为上腔内孔7.4和下腔内孔7.6，上、下腔内孔间还设有一台阶通孔7.5，机体壁内设有与机体7表面相通的下轴承润滑油进气孔7.10，下轴承润滑油进气孔7.10的出气处设置在下腔内孔7.6的上部，机体7壁内与下轴承润滑油进气孔7.10相对的一侧设有上轴承进气孔7.7，机体7壁内与气封孔7.2相对的一侧设有循环冷却孔7.3。

本发明所述定子8设有降温机构，所述降温机构包括了机体7，机体7内设有相通的水道8.1，定子8外壁与机体7内壁相接触，接触处的壁厚8.2比机体其它部位的壁厚小，机体7内壁与定子8外壁相接触的壁厚8.2与机体其它部位的壁厚的比例为1：10~1：20。

以上所述轴芯组件9包括了轴芯9.12、轴杆9.1，轴肩套9.2，转子9.3，轴杆阶梯9.4，梯形孔9.11，轴杆9.1的轴向通孔9.7，轴杆9.1头端的左旋螺纹9.5，轴杆9.1末端的右旋螺纹9.6，通孔9.7中部的轴杆9.1内壁处设有支持面9.8，通孔9.7的近头部的轴杆9.1内壁设有至少一处的阶梯孔9.9，通孔9.7的头端轴杆9.1内壁处，在阶梯孔9.9前设有锥形孔9.10；所述轴芯组件9设有热伸长处理结构，该结构包括了上轴承座5.5，轴芯9.12，机体7下滚动轴承10.1，上轴承座5.5外壁与机体7内壁相接触处设有钢珠套9.13，轴芯9.12的下部设有轴芯台阶9.14与下滚动轴承10.1的上表面相抵，下滚动轴承10.1的下端面与轴芯9.12下部间设有下轴承外环锁紧螺母10.3，下轴承外环锁紧螺母10.3下部为轴承内圈锁紧螺母10.4。

本发明所述机体下盖组件11包括了机体下盖11.5，机体下盖外套11.1，机体下盖外套11.1上表面固定有环形下封水盖11.3，机体下盖外套11.1内固定有吹尘端盖组件11.2，机体下盖中间通孔处设有至少两个轴芯毛刷11.4，封水盖11.3上表面设有至少一条冷却环形槽11.5；

所述刀柄机构12包括了刀柄主体12.1，刀柄主体12.1下部开口处固定有螺帽12.5，在螺帽12.5的刀柄主体12.1下部开口内壁设有内圆锥面12.4，在刀柄主体12.1的上部开口内壁台阶处设有斜面12.2，刀柄主体12.1的中部外壁设有上部带端面12.3的台阶，斜面12.2设置在刀柄主体12.1上部开口内壁台阶的下端部；

所述顶套组件14包括了支撑套14.1，支撑套14.1内部的内套14.3，包裹支撑套14.1的外套14.4，支撑套14.1与外套14.4间设有顶套弹簧14.2，拉爪14.5，轴芯9.12，内套14.3下端面平行于轴芯14.6和拉爪14.5径向接触面，所述拉爪14.1与轴芯9.12的径向接触处均为锥面，内套14.3下端锥面平行于拉爪14.1与轴芯9.12接触锥面；

所述拉刀机构15包括了拉爪15.1，滑动芯17.1，拉杆6.1，顶丝15.4，刀柄主体12.1，轴芯9.12，滑动芯17.1与拉杆6.1在接触处相固定，滑动芯机构17与拉爪径向接触处均为锥面，拉爪与轴芯9.12的径向接触处均为锥面，滑动芯机构17内壁与拉杆6.1的头部外壁通过螺纹固定；

所述滑动芯机构17包括了拉杆6.1，滑动芯17.1，拉杆6.1头部外壁与滑动芯17.1内壁通过螺纹相连接，滑动芯17.1内有拉杆顶丝15.4与拉杆6.1的头端端面相抵，所述拉杆顶丝15.4的外壁与滑动芯17.1的内壁通过螺纹相连，滑动芯17.1的头端设有Y型密封圈17.3，Y型密封圈17.3的前端设有螺纹压套17.4；

所述拉爪机构16包括了主轴轴芯内设有拉爪主体，拉爪主体上部有连接部16.8，拉爪下部为锥形爪16.9，连接部16.8内壁设有连接螺纹16.1，连接部16.8的外壁周围设有对称的拆卸扁位16.2，连接部16.8的下部外壁设有环状润滑槽16.3，润滑槽16.3所对应的连接部16.8的内壁设有调节垫片安装位16.4，调节垫片安装位16.4的下部设有吹尘孔16.5；在锥形爪16.9的下部台阶处设有滑动面16.6，锥形爪16.9的下端部内壁设有拉刀锥面16.7，所述拉爪下部的连接部16.8下部平均分布有六瓣锥形爪16.9，所述锥形爪16.9的下部台阶处设有锥形滑动面16.6。

本发明工作原理是集成滚动轴承、冷却装置、自动换刀系统、电机驱动装置于一体的机电一体化组件；主轴工作时从铝水套进气口接通符合要求的压力空气,压力空气通过轴承座、机体、机体下盖后分别作用到轴芯处吹尘降温，可带走高速旋转的轴承因摩擦而产生的热量；同时，阻止机体外的污水、切削屑、气体等进入主轴;从铝水套进水口通入符合要求的冷却液，冷却液经过轴承座进入机体与机体下盖之间循环后返回轴承座再从铝水套出水流出，带走电机工作和轴承高速运转时摩擦所产生的热量，保证主轴长时间稳定、可靠地工作；在电机定子端接通符合要求的三相交流变频电源驱动轴芯恒纽矩高速旋转，使安装在轴芯下部的刀柄附件夹持各种刀具进行高效率、高精度的切削加工，并可根据具体工作要求选择0-4万/分的不同工作转速。当需要进行刀具更换时停止运转主轴,给气缸顶部进气口及铝水套进气口分别通入标准的压缩空气，在气缸内压强下使活塞杆向下运动从而推动拉杆下移，同时，拉杆逐渐压缩碟簧组；当拉杆下连接的滑动芯下移一定位置时，迫使拉爪向内滑动收缩，此时铝水套进气通过拉杆内孔向刀柄吹尘,可快速更换好刀柄刀具。当需要拉刀时关闭气缸顶部进气，铝水套进气活塞杆向上运动复位，消失对拉杆的推力；同时，被压缩的碟簧组复位使拉杆和滑动芯向上移动，拉爪在弹簧的推力与滑动芯的作用下滑入刀柄内孔并张开，此时铝水套吹尘进气关闭，刀柄处于拉刀状态

本发明的优点在于：

    1、工作时利用变频电源调节输入频率，可使工作转数可达40000rpm，满足高转速、高精度、大扭矩机械加工要求；

    2、主轴内装有温度传感器和测速传感器可及时反馈、监控主轴工作状态。

3、主轴工作时，利用精心设计的主轴冷却系统可对机体、轴承座及电机等进行循环强迫冷却，及时高效的带走电机热损耗和轴承磨擦的发热，保证主轴长时间稳定、可靠地工作；降低轴承座与机体的磨损，延长了轴承座及其它部件的使用寿命,可使旋转轴工作起来更灵活；机体直接安装轴承，安装拆卸方便，又能保证装配精度；铝水套的材料使用铝表面经氧化处理，有质量轻，散热效率高，耐腐蚀强，外形美观，结构设计简单、紧凑、刚度强，使用功能多，安装拆卸方便，能保证装配精度；利用机体与机体下盖组件配合安装，安装拆卸方便，又能保证装配精度，循环冷却系统设计，机体下盖组件散热效率高；

4、主轴采用上下安置双角接触轴承支承力轴的结构，可保证主轴高速运转时轴向与径向有足够的刚度，在不同的环境下恒扭矩进行机械加工；轴承座组件通过组合式结构设计，有利于加工工艺并能达到高精度要求，轴承装卸方便，并能保证装配精度，采用增减弹簧组合调节轴承预紧力，轴承预紧均衡、轴向受力稳定、预紧力调节方便，使轴承润滑、散热效率高，轴承寿命长；轴芯经过渗碳热处理，刚度强、耐腐蚀强、受热变化小，轴芯的通孔，用作拉杆上下滑动的滑动轴承，轴芯的支持面，支持碟簧端面使碟簧组压缩受力，轴芯的设计有阶梯孔，使拉爪在阶梯孔内上下滑动张缩而实现拉刀、卸刀动作，轴芯端面的锥形孔，轴芯端盖装配孔及轴芯装配用；上、下轴承内环锁紧螺母均用作平衡校正，只需调整螺钉个数即可，不需要用机械加工的方式去材料，节省了设备，能够在同一位置加重，也能在同一位置减重，使动平衡校正更加方便，结构更加完整化，不会像用机械加工的方式去材料校正那样把零件表面弄得坑坑洼洼；

    5、主轴设计有空气吹尘冷却气道，可对主轴内腔进行及时冷却及阻止机体外的污水、切削屑、气体等进入主轴影响主轴使用寿命；

6、主轴设计有自动换刀系统，可实现准确、快速、安全地自动更换各种所需刀具；刀柄机构便于拆装刀具，利用内部和外部的精度控制构造，可保证刀柄机构加工的精度；顶套明显提高拉爪的运动精度，使拉刀机构稳定性提高，保护拉爪使拉爪使用寿命延长；拉刀机构使拉杆的向上运动转化为拉爪的径向爬坡运动，从而使拉力得到放大，作用于拉杆一个较小的力即可产生较大的拉刀力，节省能耗，各接触面均为锥面，从而使本结构在旋转过程中具备很好的跳动精度，适合高速主轴；拉杆组件与旋转轴的配合精度较高，能保证转轴的旋转精度，令主轴有提升转速的空间并保护主轴正常工作，并且通过调整拉杆自身的预紧力控制了拉刀力的精度；卸刀气缸的缸体与活塞间安装两个星形密封圈，增强动密封时的防漏性，传动平稳分段活塞上设计有吹尘孔，当气缸完全卸时，吹尘孔接通开始自动对刀柄清洁吹尘，结构简单、体积紧凑，活塞等运动件惯性小，能够频繁迅速换向；

7、拉爪中连接螺纹与拉杆间设计螺纹连接方式，便于组装又有利于各件加工，接安装后整体结构牢固，扁位便于拉爪的安装锁紧且装配时不会损伤拉爪其他表面；润滑槽使拉爪在轴芯内孔上下往返运动时不易卡死，调节垫片安装位在安装过程中可调节垫片使拉爪装配到位，吹尘孔在主轴换刀时吹出气体清洁拉爪及被换刀柄，并阻止机体外的污水、切削屑、气体等进入主轴，滑动曲面使拉爪在轴芯内孔上下往返张缩运动时滑动顺畅自如，不易划伤、卡死等，拉刀锥面在六瓣锥形爪子拉刀时可自动调节均衡各瓣爪子以获得最佳的轴向、径向拉紧力，六瓣爪子经过创新工艺制造技术及严格的加工使各瓣爪子成锥型向外均匀张开，并保持一定的变形刚性与强度，再加上爪子上的圆弧性过渡面设计，使各瓣爪子可以均匀、快速地在轴芯内孔间自由滑动张缩；滑动芯防松机构的拉杆顶丝可防止滑动芯转动，操作方便，结构简单，功能可靠，Y型密封圈密封，使气体、灰尘不能进入主轴内腔；

8、采用特种工艺在转轴中部直接莰铜鼠笼做电机转子，实现中部传动使结构更合理、紧凑；与钢材实心转子相比，莰铜鼠笼转子功率损耗和转轴温升大大降低，利于主轴长期高速下运转的可靠性，定子与机体接触处壁厚比机体其它部位壁厚小，利于热传递；保证机体壁厚前提下，水道内径做到最大，利于热传递；

    9、采用合理的加工工艺路线及精密加工手段，配合必要的特种工艺确保产品实现和达到品质。

附图说明

图1是本发明的俯视构造示意图。

图2是本发明的A－A剖面构造示意图。

图3是本发明的B－B剖面构造示意图。

图4是本发明的C－C剖面构造示意图。

图5是本发明的D－D剖面构造示意图。

图6是本发明的卸刀气缸剖面构造示意图。

图7是本发明的铝水套组件俯视构造示意图。

图8是本发明的铝水套A－A剖面构造示意图。

图9是本发明轴承座组件的俯视构造示意图。

图10是本发明的轴承座组件A－A剖面构造示意图。

图11是本发明上轴承内环锁紧螺母的俯视构造示意图。

图12是本发明上轴承内环锁紧螺母的A－A剖面视构造示意图。

图13是本发明下轴承内环锁紧螺母的俯视构造示意图。

图14是本发明下轴承内环锁紧螺母的A－A剖面视构造示意图。

图15是本发明拉杆组件的剖面构造示意图。

图16是本发明机体的俯视构造示意图。

图17是本发明的机体A－A剖面构造示意图。

图18是本发明的机体B－B剖面构造示意图。

图19是本发明的轴芯组件剖面构造示意图。

图20是本发明的轴芯组件俯视构造示意图。

图21是本发明轴芯组件热伸长处理结构剖面构造示意图。

图22是本发明机体下盖的仰视构造示意图。

图23是本发明机体下盖的A－A剖面构造示意图。

图24是本发明机体下盖的俯视构造示意图。

图25是本发明刀柄机构的剖面构造示意图。

图26是本发明顶套组件的剖面构造示意图。

图27是本发明拉刀机构的剖面构造示意图。

图28是本发明滑动芯机构的剖面构造示意图。

图29是本发明拉爪机构的剖面构造示意图。

图30是本发明拉爪的仰视构造示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1至图30的各图所示，本发明的机体7上部开口处连接固定有轴承座组件4，轴承座组件4的中间通孔处固定有上轴承组件5，上轴承组件5下部设有定子8，在机体7的下腔中设有下轴承组件10，下轴承组件10的下部固定有机体下盖组件11，机体下盖组件11的底部固定有防尘盖13；轴承座组件4的上部固定有铝水套组件3，铝水套组件3的上腔开口处固定有导气塞2，导气塞2的上部固定有卸刀气缸1，在卸刀气缸1最下层活塞的下方有一轴芯组件9，该轴芯组件9贯穿于铝水套组件3、上轴承组件5、定子8、下轴承组件10、机体下盖组件11以及防尘盖13各者的中间通孔；轴芯组件9的内孔贯穿有拉杆组件6，轴芯组件9的近前部内孔中的拉杆组件6末端设有顶套组件14，顶套组件14的末端固定有拉刀机构15，拉刀机构15的末端设有拉爪机构16，拉爪机构16的末端拉刀锥面处锁定有刀柄机构12的末端。

实施例2

与实施例1相同，只是所述导气塞2与铝水套组件3的内壁间的接触面均设有O型密封圈，导气塞2与卸刀气缸1最下层活塞之间的接触面均设有星型密封圈；所述卸刀气缸1包括了气缸顶盖1.1，气缸顶盖1.1中部设有进气管路联接螺孔1.8，气缸顶盖1.1下部的首级活塞1.2，二级活塞1.11，三级活塞1.13，分段活塞1.6，首级缸体1.3，二级缸体1.12，最下级缸体1.4，首级、二级和三级活塞与各级缸体之间的接触处均设有密封圈1.10，各级缸体之间的内壁设有锁紧螺钉1.9，各级缸体均设有出气孔1.5，最下级缸体1.4在分段活塞1.6的塞体下部外壁处设置有出气孔1.15，分段活塞1.6的塞体与最下级缸体1.4内壁相接触处设有星型密封圈1.14，分段活塞1.6的塞头设有轴向中通的吹尘孔1.7。

实施例3

与实施例1相同，只是所述铝水套组件3包括了铝水套轴承座3.3，铝水套轴承座3.3的凸出部密封圈3.4，铝水套轴承座3.3上正中部设有轴向贯通的活塞孔3.2，活塞孔3.2的内壁设有活塞密封圈3.6，铝水套轴承座3.3底部的定位台阶3.8，铝水套轴承座3.3内部的铝水套内腔3.7，铝水套轴承座3.3上的外环壁还包括有气缸拉刀孔3.1、卸刀吹尘孔3.5、冷却液进出孔3.9、润滑油回收孔3.10、上轴承润滑油进气孔3.11、电源线安装孔3.12、气缸安装连接孔3.13、地线连接位3.14、气封孔3.15、下轴承润滑油进气孔3.16和铝水套安装孔3.17。

实施例4

与实施例1相同，只是所述轴承座组件4它包括了轴承座4.1，轴承座4.1上设有气封孔4.2，轴承隔套4.3，轴承座底板4.7，冷却液进出孔4.9，电源线安装孔4.11，轴承座安装孔4.12，轴承隔套4.3与轴承座底板4.7间设有轴向的预紧弹簧4.8，所述轴承座4.1与轴承底板4.7通过侧壁的螺钉4.4相固定，轴承座4.1的外壁设有轴向贯通的润滑油回收孔4.5，轴承座4.1的近头端设有径向贯通的润滑油进气孔4.6，轴承座4.1的上表面外环壁设有上轴承润滑油进气孔4.10及下轴承润滑油进气孔4.13。

实施例5

与实施例1相同，只是所述上轴承组件5包括安装在上轴承座5.5顶部的上轴承座铝套5.1，上轴承座铝套5.1内设有编码器5.2，上轴承座5.5与上轴承座铝套5.1间设有上轴承盖板5.3，上轴承盖板5.3通过上轴承环锁紧螺母5.4与上轴承座5.5内的上滚动轴承5.7相固定，上滚动轴承5.7分为上，下层，上、下层的上滚动轴承5.7间设有上轴承隔套5.6；所述上轴承环锁紧螺母5.4包括了圆环形的螺母本体，螺母本体内壁带有螺纹5.4.3，螺母本体的端面上平均分布有二十个上螺母螺纹孔5.4.1，各上螺母螺纹孔5.4.1中均设有至少一个上螺母螺钉5.4.4，螺母本体的端面上设有四个上螺母光孔5.4.2，螺母本体外壁设有圆裙状卡位台阶。

实施例6

与实施例1相同，只是所述下轴承组件10包括上、下两层的下滚动轴承10.1，上、下两层的下滚动轴承10.1间设有下轴承隔套10.2，下层的下滚动轴承10.1的底部固定有下轴承外环锁紧螺丝10.3，下轴承外环锁紧螺丝10.3的下部内侧固定有下轴承内环锁紧螺母10.4，所述下轴承内环锁紧螺母10.4包括了圆环形的螺母本体，螺母本体内壁带有下螺母螺纹10.4.3，螺母本体的端面上平均分布有至少两个下螺母螺纹孔10.4.1，各下螺母螺纹孔10.4.1中均设有至少一个下螺母螺钉10.4.4，螺母本体的端面上设有至少两个下螺母光孔10.4.2。

实施例7

与实施例1相同，只是所述拉杆机构6包括了拉杆6.1，碟簧压盖6.5，碟形弹簧6.2，拉杆6.1的杆身处还设有轴向的滑套6.3，碟簧压盖6.5的上表面与压盖碟形弹簧间设有调节垫6.4，碟簧压盖6.5的前端设有卡簧6.6，滑套6.3轴向设在拉杆6.1的杆身正中部，滑套6.3与碟簧压盖6.5的上表面相平衡。

实施例8

与实施例1相同，只是所述机体7上部开口处设有密封槽7.1，循环冷却槽7.11机体7壁内的气封孔7.2，机体7中部设有定子固定螺孔7.8，机体7底端壁上设有有轴向螺钉孔7.9，机体7内部分为上腔内孔7.4和下腔内孔7.6，上、下腔内孔间还设有一台阶通孔7.5，机体壁内设有与机体7表面相通的下轴承润滑油进气孔7.10，下轴承润滑油进气孔7.10的出气处设置在下腔内孔7.6的上部，机体7壁内与下轴承润滑油进气孔7.10相对的一侧设有上轴承进气孔7.7，机体7壁内与气封孔7.2相对的一侧设有循环冷却孔7.3。

实施例9

与实施例1相同，只是所述定子8设有降温机构，所述降温机构包括了机体7，机体7内设有相通的水道8.1，定子8外壁与机体7内壁相接触，接触处的壁厚8.2比机体其它部位的壁厚小，机体7内壁与定子8外壁相接触的壁厚8.2与机体其它部位的壁厚的比例为1：10~1：20。

实施例10

与实施例1相同，只是所述轴芯组件9包括了轴芯9.12、轴杆9.1，轴肩套9.2，转子9.3，轴杆阶梯9.4，梯形孔9.11，轴杆9.1的轴向通孔9.7，轴杆9.1头端的左旋螺纹9.5，轴杆9.1末端的右旋螺纹9.6，通孔9.7中部的轴杆9.1内壁处设有支持面9.8，通孔9.7的近头部的轴杆9.1内壁设有至少一处的阶梯孔9.9，通孔9.7的头端轴杆9.1内壁处，在阶梯孔9.9前设有锥形孔9.10；所述轴芯组件9设有热伸长处理结构，该结构包括了上轴承座5.5，轴芯9.12，机体7下滚动轴承10.1，上轴承座5.5外壁与机体7内壁相接触处设有钢珠套9.13，轴芯9.12的下部设有轴芯台阶9.14与下滚动轴承10.1的上表面相抵，下滚动轴承10.1的下端面与轴芯9.12下部间设有下轴承外环锁紧螺母10.3，下轴承外环锁紧螺母10.3下部为轴承内圈锁紧螺母10.4。

实施例11

与实施例1相同，只是所述机体下盖组件11包括了机体下盖11.5，机体下盖外套11.1，机体下盖外套11.1上表面固定有环形下封水盖11.3，机体下盖外套11.1内固定有吹尘端盖组件11.2，机体下盖中间通孔处设有至少两个轴芯毛刷11.4，封水盖11.3上表面设有至少一条冷却环形槽11.5。

实施例12

与实施例1相同，只是所述刀柄机构12包括了刀柄主体12.1，刀柄主体12.1下部开口处固定有螺帽12.5，在螺帽12.5的刀柄主体12.1下部开口内壁设有内圆锥面12.4，在刀柄主体12.1的上部开口内壁台阶处设有斜面12.2，刀柄主体12.1的中部外壁设有上部带端面12.3的台阶，斜面12.2设置在刀柄主体12.1上部开口内壁台阶的下端部。

实施例13

与实施例1相同，只是所述顶套组件14包括了支撑套14.1，支撑套14.1内部的内套14.3，包裹支撑套14.1的外套14.4，支撑套14.1与外套14.4间设有顶套弹簧14.2，拉爪14.5，轴芯9.12，内套14.3下端面平行于轴芯14.6和拉爪14.5径向接触面，所述拉爪14.1与轴芯9.12的径向接触处均为锥面，内套14.3下端锥面平行于拉爪14.1与轴芯9.12接触锥面。

实施例14

与实施例1相同，只是所述拉刀机构15包括了拉爪15.1，滑动芯17.1，拉杆6.1，顶丝15.4，刀柄主体12.1，轴芯9.12，滑动芯17.1与拉杆6.1在接触处相固定，滑动芯机构17与拉爪径向接触处均为锥面，拉爪与轴芯9.12的径向接触处均为锥面，滑动芯机构17内壁与拉杆6.1的头部外壁通过螺纹固定。

实施例15

与实施例1相同，只是所述滑动芯机构17包括了拉杆6.1，滑动芯17.1，拉杆6.1头部外壁与滑动芯17.1内壁通过螺纹相连接，滑动芯17.1内有拉杆顶丝15.4与拉杆6.1的头端端面相抵，所述拉杆顶丝15.4的外壁与滑动芯17.1的内壁通过螺纹相连，滑动芯17.1的头端设有Y型密封圈17.3，Y型密封圈17.3的前端设有螺纹压套17.4。

实施例16

与实施例1相同，只是所述拉爪机构16包括了主轴轴芯内设有拉爪主体，拉爪主体上部有连接部16.8，拉爪下部为锥形爪16.9，连接部16.8内壁设有连接螺纹16.1，连接部16.8的外壁周围设有对称的拆卸扁位16.2，连接部16.8的下部外壁设有环状润滑槽16.3，润滑槽16.3所对应的连接部16.8的内壁设有调节垫片安装位16.4，调节垫片安装位16.4的下部设有吹尘孔16.5；在锥形爪16.9的下部台阶处设有滑动面16.6，锥形爪16.9的下端部内壁设有拉刀锥面16.7，所述拉爪下部的连接部16.8下部平均分布有六瓣锥形爪16.9，所述锥形爪16.9的下部台阶处设有锥形滑动面16.6。

Claims (9)

1.一种滚珠高速电主轴，其特征在于机体（7）上部开口处连接固定有轴承座组件（4），轴承座组件（4）的中间通孔处固定有上轴承组件（5），上轴承组件（5）下部设有定子（8），在机体（7）的下腔中设有下轴承组件（10），下轴承组件（10）的下部固定有机体下盖组件（11），机体下盖组件（11）的底部固定有防尘盖（13）；轴承座组件（4）的上部固定有铝水套组件（3），铝水套组件（3）的上腔开口处固定有导气塞（2），导气塞（2）的上部固定有卸刀气缸（1），在卸刀气缸（1）最下层活塞的下方有一轴芯组件（9），该轴芯组件（9）贯穿于铝水套组件（3）、上轴承组件（5）、定子（8）、下轴承组件（10）、机体下盖组件（11）以及防尘盖（13）各者的中间通孔；轴芯组件（9）的内孔贯穿有拉杆组件（6），轴芯组件（9）的近前部内孔中的拉杆组件（6）末端设有顶套组件（14），顶套组件（14）的末端固定有拉刀机构（15），拉刀机构（15）的末端设有拉爪机构（16），拉爪机构（16）的末端拉刀锥面处锁定有刀柄机构（12）的末端；

所述铝水套组件（3）包括了铝水套轴承座（3.3），铝水套轴承座（3.3）的凸出部密封圈（3.4），铝水套轴承座（3.3）上正中部设有轴向贯通的活塞孔（3.2），活塞孔（3.2）的内壁设有活塞密封圈（3.6），铝水套轴承座（3.3）底部的定位台阶（3.8），铝水套轴承座（3.3）内部的铝水套内腔（3.7），铝水套轴承座（3.3）上的外环壁还包括有气缸拉刀孔（3.1）、卸刀吹尘孔（3.5）、冷却液进出孔（3.9）、润滑油回收孔（3.10）、上轴承润滑油进气孔（3.11）、电源线安装孔（3.12）、气缸安装连接孔（3.13）、地线连接位（3.14）、气封孔（3.15）、下轴承润滑油进气孔（3.16）和铝水套安装孔（3.17）。

2.根据权利要求1所述的一种滚珠高速电主轴，其特征在于所述导气塞（2）与铝水套组件（3）的内壁间的接触面均设有O型密封圈，导气塞（2）与卸刀气缸（1）最下层活塞之间的接触面均设有星型密封圈；所述卸刀气缸（1）包括了气缸顶盖（1.1），气缸顶盖（1.1）中部设有进气管路联接螺孔（1.8），气缸顶盖（1.1）下部的首级活塞（1.2），二级活塞（1.11），三级活塞（1.13），分段活塞（1.6），首级缸体（1.3），二级缸体（1.12），最下级缸体（1.4），首级、二级和三级活塞与各级缸体之间的接触处均设有密封圈（1.10），各级缸体之间的内壁设有锁紧螺钉（1.9），各级缸体均设有出气孔（1.5），最下级缸体（1.4）在分段活塞（1.6）的塞体下部外壁处设置有出气孔（1.15），分段活塞（1.6）的塞体与最下级缸体（1.4）内壁相接触处设有星型密封圈（1.14），分段活塞（1.6）的塞头设有轴向中通的吹尘孔（1.7）。

3.根据权利要求1所述的一种滚珠高速电主轴，其特征在于所述轴承座组件（4）它包括了轴承座（4.1），轴承座（4.1）上设有气封孔（4.2），轴承隔套（4.3），轴承座底板（4.7），冷却液进出孔（4.9），电源线安装孔（4.11），轴承座安装孔（4.12），轴承隔套（4.3）与轴承座底板（4.7）间设有轴向的预紧弹簧（4.8），所述轴承座（4.1）与轴承底板（4.7）通过侧壁的螺钉（4.4）相固定，轴承座（4.1）的外壁设有轴向贯通的润滑油回收孔（4.5），轴承座（4.1）的近头端设有径向贯通的润滑油进气孔（4.6），轴承座（4.1）的上表面外环壁设有上轴承润滑油进气孔（4.10）及下轴承润滑油进气孔（4.13）。

4.根据权利要求1所述的一种滚珠高速电主轴，其特征在于所述上轴承组件（5）包括安装在上轴承座（5.5）顶部的上轴承座铝套（5.1），上轴承座铝套（5.1）内设有编码器（5.2），上轴承座（5.5）与上轴承座铝套（5.1）间设有上轴承盖板（5.3），上轴承盖板（5.3）通过上轴承环锁紧螺母（5.4）与上轴承座（5.5）内的上滚动轴承（5.7）相固定，上滚动轴承（5.7）分为上，下层，上、下层的上滚动轴承（5.7）间设有上轴承隔套（5.6）；所述上轴承环锁紧螺母（5.4）包括了圆环形的螺母本体，螺母本体内壁带有螺纹（5.4.3），螺母本体的端面上平均分布有二十个上螺母螺纹孔（5.4.1），各上螺母螺纹孔（5.4.1）中均设有至少一个上螺母螺钉（5.4.4），螺母本体的端面上设有四个上螺母光孔（5.4.2），螺母本体外壁设有圆裙状卡位台阶；

所述下轴承组件（10）包括上、下两层的下滚动轴承（10.1），上、下两层的下滚动轴承（10.1）间设有下轴承隔套（10.2），下层的下滚动轴承（10.1）的底部固定有下轴承外环锁紧螺丝（10.3），下轴承外环锁紧螺丝（10.3）的下部内侧固定有下轴承内环锁紧螺母（10.4），所述下轴承内环锁紧螺母（10.4）包括了圆环形的螺母本体，螺母本体内壁带有下螺母螺纹（10.4.3），螺母本体的端面上平均分布有至少两个下螺母螺纹孔（10.4.1），各下螺母螺纹孔（10.4.1）中均设有至少一个下螺母螺钉（10.4.4），螺母本体的端面上设有至少两个下螺母光孔（10.4.2）。

5.根据权利要求1所述的一种滚珠高速电主轴，其特征在于所述拉杆组件（6）包括了拉杆（6.1），碟簧压盖（6.5），碟形弹簧（6.2），拉杆（6.1）的杆身处还设有轴向的滑套（6.3），碟簧压盖（6.5）的上表面与压盖碟形弹簧间设有调节垫（6.4），碟簧压盖（6.5）的前端设有卡簧（6.6），滑套（6.3）轴向设在拉杆（6.1）的杆身正中部，滑套（6.3）与碟簧压盖（6.5）的上表面相平衡。

6.根据权利要求1所述的一种滚珠高速电主轴，其特征在于所述机体（7）上部开口处设有密封槽（7.1），循环冷却槽（7.11），机体（7）壁内的气封孔（7.2），机体（7）中部设有定子固定螺孔（7.8），机体（7）底端壁上设有轴向螺钉孔（7.9），机体（7）内部分为上腔内孔（7.4）和下腔内孔（7.6），上、下腔内孔间还设有一台阶通孔（7.5），机体壁内设有与机体（7）表面相通的下轴承润滑油进气孔（7.10），下轴承润滑油进气孔（7.10）的出气处设置在下腔内孔（7.6）的上部，机体（7）壁内与下轴承润滑油进气孔（7.10）相对的一侧设有上轴承进气孔（7.7），机体（7）壁内与气封孔（7.2）相对的一侧设有循环冷却孔（7.3）。

7.根据权利要求1所述的一种滚珠高速电主轴，其特征在于所述定子（8）设有降温机构，所述降温机构包括了机体（7），机体（7）内设有相通的水道（8.1），定子（8）外壁与机体（7）内壁相接触，接触处机体（7）内壁的壁厚（8.2）比机体其它部位的壁厚小，机体（7）内壁与定子（8）外壁相接触的壁厚（8.2）与机体其它部位的壁厚的比例为1：10~1：20。

8.根据权利要求1所述的一种滚珠高速电主轴，其特征在于所述轴芯组件（9）包括了轴芯（9.12）、轴杆（9.1），轴肩套（9.2），转子（9.3），轴杆阶梯（9.4），梯形孔（9.11），轴杆（9.1）的轴向通孔（9.7），轴杆（9.1）头端的左旋螺纹（9.5），轴杆（9.1）末端的右旋螺纹（9.6），通孔（9.7）中部的轴杆（9.1）内壁处设有支持面（9.8），通孔（9.7）的近头部的轴杆（9.1）内壁设有至少一处的阶梯孔（9.9），通孔（9.7）的头端轴杆（9.1）内壁处，在阶梯孔（9.9）前设有锥形孔（9.10）；

所述轴芯组件（9）设有热伸长处理结构，该结构包括了上轴承座（5.5），轴芯（9.12），机体（7）下滚动轴承（10.1），上轴承座（5.5）外壁与机体（7）内壁相接触处设有钢珠套（9.13），轴芯（9.12）的下部设有轴芯台阶（9.14）与下滚动轴承（10.1）的上表面相抵，下滚动轴承（10.1）的下端面与轴芯（9.12）下部间设有下轴承外环锁紧螺母（10.3），下轴承外环锁紧螺母（10.3）下部为轴承内圈锁紧螺母（10.4）。

9.根据权利要求1所述的一种滚珠高速电主轴，其特征在于所述机体下盖组件（11）包括了机体下盖（11.5），机体下盖外套（11.1），机体下盖外套（11.1）上表面固定有环形下封水盖（11.3），机体下盖外套（11.1）内固定有吹尘端盖组件（11.2），机体下盖中间通孔处设有至少两个轴芯毛刷（11.4），封水盖（11.3）上表面设有至少一条冷却环形槽（11.5）；

所述刀柄机构（12）包括了刀柄主体（12.1），刀柄主体（12.1）下部开口处固定有螺帽（12.5），在螺帽（12.5）的刀柄主体（12.1）下部开口内壁设有内圆锥面（12.4），在刀柄主体（12.1）的上部开口内壁台阶处设有斜面（12.2），刀柄主体（12.1）的中部外壁设有上部带端面（12.3）的台阶，斜面（12.2）设置在刀柄主体（12.1）上部开口内壁台阶的下端部；

所述顶套组件（14）包括了支撑套（14.1），支撑套（14.1）内部的内套（14.3），包裹支撑套（14.1）的外套（14.4），支撑套（14.1）与外套（14.4）间设有顶套弹簧（14.2），拉爪（15.1），轴芯（9.12），内套（14.3）下端面平行于轴芯（14.6）和拉爪（15.1）径向接触面，所述拉爪（15.1）与轴芯（9.12）的径向接触处均为锥面，内套（14.3）下端锥面平行于拉爪（15.1）与轴芯（9.12）接触锥面；

所述拉刀机构（15）包括了拉爪（15.1），滑动芯（17.1），拉杆（6.1），顶丝（15.4），刀柄主体（12.1），轴芯（9.12），滑动芯（17.1）与拉杆（6.1）在接触处相固定，滑动芯机构（17）与拉爪径向接触处均为锥面，拉爪与轴芯（9.12）的径向接触处均为锥面，滑动芯机构（17）内壁与拉杆（6.1）的头部外壁通过螺纹固定；

所述滑动芯机构（17）包括了拉杆（6.1），滑动芯（17.1），拉杆（6.1）头部外壁与滑动芯（17.1）内壁通过螺纹相连接，滑动芯（17.1）内有拉杆顶丝（15.4）与拉杆（6.1）的头端端面相抵，所述拉杆顶丝（15.4）的外壁与滑动芯（17.1）的内壁通过螺纹相连，滑动芯（17.1）的头端设有Y型密封圈（17.3），Y型密封圈（17.3）的前端设有螺纹压套（17.4）；

所述拉爪机构（16）包括了主轴轴芯内设有拉爪主体，拉爪主体上部有连接部（16.8），拉爪下部为锥形爪（16.9），连接部（16.8）内壁设有连接螺纹（16.1），连接部（16.8）的外壁周围设有对称的拆卸扁位（16.2），连接部（16.8）的下部外壁设有环状润滑槽（16.3），润滑槽（16.3）所对应的连接部（16.8）的内壁设有调节垫片安装位（16.4），调节垫片安装位（16.4）的下部设有吹尘孔（16.5）；在锥形爪（16.9）的下部台阶处设有滑动面（16.6），锥形爪（16.9）的下端部内壁设有拉刀锥面（16.7），所述拉爪下部的连接部（16.8）下部平均分布有六瓣锥形爪（16.9），所述锥形爪（16.9）的下部台阶处设有锥形滑动面（16.6）。

 

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