CN102699356A - 立式液体悬浮电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式液体悬浮电主轴，包括壳体组件、立式主轴、前液体轴承、后液体轴承，所述立式主轴通过前液体轴承和后液体轴承装设于壳体组件内，所述立式主轴后端装设有电机转子，所述电机转子外套设有电机定子，所述电机定子固定于壳体组件内，所述壳体组件设有与后液体轴承的泄油油路相通的第一集油腔，以及与前液体轴承的泄油油路相通的第二集油腔，所述壳体组件上设有与所述第一集油腔和第二集油腔连通的抽油油路，所述抽油油路外接抽油泵。该立式液体悬浮电主轴具有可及时排出油液、提高密封效果、防止油液泄漏的优点。

Description

立式液体悬浮电主轴

技术领域

本发明涉及机械加工设备，尤其涉及立式液体悬浮电主轴。

背景技术

机床工业是装备制造业和国防工业的基石。电主轴是现代数控机床实现精密超精密加工的核心功能部件，它将机床主轴功能与电机功能从结构上融为一体，速度高，精度高，调速范围宽，可快速启动和准停，能实现自动控制。

液体悬浮电主轴作为高精度的电主轴，运转时具有误差均化效应，相比于滚动轴承电主轴和磁悬浮电主轴，液体悬浮电主轴回转精度更高，寿命更长；相比于气体悬浮电主轴承，液体悬浮电主轴载能力更高，刚度更大，因而在精密超精密机床中获得了广泛应用。

在精密加工中，许多场合需要用到立式电主轴，比如有时工件回转半径大，卧式放置占用空间大，更适合于立式放置；又比如，由于重力的影响，工件或电主轴卧式放置容易因重力导致变形，从而影响了电主轴加工工件的尺寸精度和垂直度等形位公差等。

但是立式电主轴如果采用液体悬浮形式，漏油问题很难解决。油液在重力的作用下在电主轴旋转过程中或者主轴停机后，容易沿主轴间隙泄漏到工作台上。

由于现有液体悬浮主轴没有很好的解决这些问题，导致液体悬浮立式电主轴没有在工程上得到很好的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可及时排出油液、提高密封效果、防止油液泄漏的立式液体悬浮电主轴。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种立式液体悬浮电主轴，包括壳体组件、立式主轴、前液体轴承、后液体轴承，所述立式主轴通过前液体轴承和后液体轴承装设于壳体组件内，所述立式主轴后端装设有电机转子，所述电机转子外套设有电机定子，所述电机定子固定于壳体组件内，所述壳体组件设有与后液体轴承的泄油油路相通的第一集油腔，以及与前液体轴承的泄油油路相通的第二集油腔，所述壳体组件上设有与所述第一集油腔和第二集油腔连通的抽油油路，所述抽油油路外接抽油泵。

所述壳体组件包括箱体、机座、套筒、前端盖和后端盖，所述机座装设于所述箱体前端，所述套筒后端穿过机座并延伸至箱体内，套筒前端伸出机座，所述前端盖和后端盖分设于套筒的前后两端，所述第一集油腔为由箱体、机座和套筒围成的环形腔，所述第二集油腔为由前端盖与立式主轴围成的环形腔。

所述抽油油路包括与所述第一集油腔连通的第一抽油油路以及与所述第二集油腔连通的第二抽油油路。

所述第一抽油油路包括设于箱体上的第一通道和设于箱体内的第一软管，所述第一软管上端与第一通道连通，第一软管下端延伸至所述第一集油腔的底部。

所述第二抽油油路包括设于箱体上的第二通道、设于套筒上的抽油通道、设于前端盖上的抽油孔以及连通第二通道与抽油通道的第二软管，所述抽油通道与所述抽油孔连通，所述抽油孔与第二集油腔连通。

所述套筒与立式主轴之间形成有第三集油腔，所述抽油通道上设有与第三集油腔相通的连通孔。

所述第二集油腔内设有挡圈，所述挡圈固定套设于所述立式主轴上。

所述挡圈下端沿立式主轴周边设有凹台，所述前端盖上沿立式主轴周边设有凸台，所述凸台延伸至所述凹台内。

所述后液体轴承后端设有液体止推轴承，所述液体止推轴承的泄油油路与后止推轴承的泄油油路相通。

所述前端盖与立式主轴之间设有骨架油封。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的立式液体悬浮电主轴，其壳体组件设有与后液体轴承的泄油油路相通的第一集油腔，以及与前液体轴承的泄油油路相通的第二集油腔，壳体组件上设有与第一集油腔和第二集油腔连通的抽油油路，抽油油路外接抽油泵，通过第一集油腔和第二集油腔将从前后液体轴承泄出的油液进行收集，再通过抽油泵经抽油油路将油液及时抽走，从而可防止油液在重力作用下从立式主轴装配间隙中泄出，解决了立式液体悬浮电主轴的漏油问题，可促进立式液体悬浮电主轴的发展。第二集油腔内设有挡圈，挡圈固定套设于立式主轴上，电主轴工作时，沿立式主轴流至挡圈上的油液将被随立式主轴高速旋转的挡圈甩到第二集油腔内侧壁上；挡圈下端沿立式主轴周边设有凹台，前端盖上沿立式主轴周边设有凸台，凸台延伸至凹台内，电主轴停止旋转时，沿立式主轴流至挡圈上的油液将沿挡圈外侧壁滴到第二集油腔中，避免油液继续沿立式主轴向下流动，提高密封效果。

附图说明

图1是本发明的主剖视图。

图2是图1的A－A剖视图。

图中各标号表示：

1、壳体组件；2、立式主轴；3、前液体轴承；4、后液体轴承；5、电机转子；6、电机定子；7、抽油泵；8、液体止推轴承；9、骨架油封；10、第一集油腔；11、箱体；12、机座；13、套筒；14、前端盖；15、后端盖；16、挡圈；20、第二集油腔；30、第三集油腔；101、第一抽油油路；111、第一通道；112、第一软管；113、第二通道；114、第二软管；131、抽油通道；132、连通孔；141、抽油孔；142、凸台；161、凹台；201、第二抽油油路。

具体实施方式

图1和图2示出了本发明的一种立式液体悬浮电主轴，包括壳体组件1、立式主轴2、前液体轴承3、后液体轴承4，立式主轴2通过前液体轴承3和后液体轴承4装设于壳体组件1内，立式主轴2后端装设有电机转子5，电机转子5外套设有电机定子6，电机定子6固定于壳体组件1内，壳体组件1设有与后液体轴承4的泄油油路相通的第一集油腔10，以及与前液体轴承3的泄油油路相通的第二集油腔20，壳体组件1上设有与第一集油腔10和第二集油腔20连通的抽油油路，抽油油路外接抽油泵7；通过第一集油腔10和第二集油腔20将从前后液体轴承泄出的油液进行收集，再通过抽油泵7经抽油油路将油液及时抽走，从而可防止油液在重力作用下从立式主轴2装配间隙中泄出，解决了立式液体悬浮电主轴的漏油问题，可促进立式液体悬浮电主轴的发展。

本实施例中，壳体组件1包括箱体11、机座12、套筒13、前端盖14和后端盖15，机座12装设于箱体11前端，箱体11后端装设有后盖，套筒13后端穿过机座12并延伸至箱体11内，套筒13前端伸出机座12，前端盖14和后端盖15分设于套筒13的前后两端，前端盖14与立式主轴2之间设有骨架油封9，第一集油腔10为由箱体11、机座12和套筒13围成的环形腔，第二集油腔20为由前端盖14与立式主轴2围成的环形腔；抽油油路包括与第一集油腔10连通的第一抽油油路101以及与第二集油腔20连通的第二抽油油路201，第一抽油油路101和第二抽油油路201分别连接一台抽油泵7。第一抽油油路101包括设于箱体11上的第一通道111和设于箱体11内的第一软管112，第一软管112上端与第一通道111连通，第一软管112下端延伸至第一集油腔10的底部；第二抽油油路201包括设于箱体11上的第二通道113、设于套筒13上的抽油通道131、设于前端盖14上的抽油孔141以及连通第二通道113与抽油通道131的第二软管114，抽油通道131与抽油孔141连通，抽油孔141与第二集油腔20连通。套筒13与立式主轴2之间形成有第三集油腔30，该第三集油腔30也呈环状，抽油通道131上设有与第三集油腔30相通的连通孔132。

本实施例中，第二集油腔20内设有挡圈16，挡圈16固定套设于立式主轴2上，电主轴工作时，沿立式主轴2流至挡圈16上的油液将被随立式主轴2高速旋转的挡圈16甩到第二集油腔20内侧壁上；挡圈16下端沿立式主轴2周边设有凹台161，前端盖14上沿立式主轴2周边设有凸台142，凸台142延伸至凹台161内，电主轴停止旋转时，沿立式主轴2流至挡圈16上的油液将沿挡圈16外侧壁滴到第二集油腔20中，避免油液继续沿立式主轴2向下流动，提高密封效果。

本实施例中，在后液体轴承4后端设有液体止推轴承8，液体止推轴承8的泄油油路与后液体轴承4的泄油油路相通。

本发明的立式液体悬浮电主轴的工作原理：

立式液体悬浮电主轴工作时，油液从箱体11后端经进油油路分别进入前液体轴承3、后液体轴承4和液体止推轴承8。进入前液体轴承3的油液沿轴向从前液体轴承3与立式主轴2之间的间隙流出，其中部分从该间隙下端汇聚到第二集油腔20，还有一部分从该间隙上端汇聚到第三集油腔30；进入后液体轴承4的油液沿轴向从后液体轴承4与立式主轴2之间的间隙流出，其中部分从该间隙下端汇聚到第三集油腔30，还有一部分从该间隙上端汇聚到第一集油腔10；进入液体止推轴承8的油液大部分经泄油油路汇聚到第一集油腔10，第一抽油油路101和第二抽油油路201分别连接一台抽油泵7，进入第一集油腔10的油液由抽油泵7经第一抽油油路101及时抽回油箱，进入第二集油腔20和第三集油腔30中的油液由另一台抽油泵7经第二抽油油路201及时抽回油箱。电主轴停机后，抽油泵7继续抽油5分钟左右，尽可能的将各轴承的回油抽到油箱中，抽油泵7停机后，在立式主轴2下方第一集油腔10中残存有少量油液，该部分油液由前端盖14与立式主轴2之间的骨架油封9密封在第一集油腔10内，避免油液泄漏到立式主轴2下方，电主轴工作过程中，骨架油封9与立式主轴2之间存在相对运动，双方相互的配磨会使立式主轴2与骨架油封9自动找到一合适的密封间隙。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种立式液体悬浮电主轴，包括壳体组件（1）、立式主轴（2）、前液体轴承（3）、后液体轴承（4），所述立式主轴（2）通过前液体轴承（3）和后液体轴承（4）装设于壳体组件（1）内，所述立式主轴（2）后端装设有电机转子（5），所述电机转子（5）外套设有电机定子（6），所述电机定子（6）固定于壳体组件（1）内，其特征在于：所述壳体组件（1）设有与后液体轴承（4）的泄油油路相通的第一集油腔（10），以及与前液体轴承（3）的泄油油路相通的第二集油腔（20），所述壳体组件（1）上设有与所述第一集油腔（10）和第二集油腔（20）连通的抽油油路，所述抽油油路外接抽油泵（7）。

2.根据权利要求1所述的立式液体悬浮电主轴，其特征在于：所述壳体组件（1）包括箱体（11）、机座（12）、套筒（13）、前端盖（14）和后端盖（15），所述机座（12）装设于所述箱体（11）前端，所述套筒（13）后端穿过机座（12）并延伸至箱体（11）内，套筒（13）前端伸出机座（12），所述前端盖（14）和后端盖（15）分设于套筒（13）的前后两端，所述第一集油腔（10）为由箱体（11）、机座（12）和套筒（13）围成的环形腔，所述第二集油腔（20）为由前端盖（14）与立式主轴（2）围成的环形腔。

3.根据权利要求2所述的立式液体悬浮电主轴，其特征在于：所述抽油油路包括与所述第一集油腔（10）连通的第一抽油油路（101）以及与所述第二集油腔（20）连通的第二抽油油路（201）。

4.根据权利要求3所述的立式液体悬浮电主轴，其特征在于：所述第一抽油油路（101）包括设于箱体（11）上的第一通道（111）和设于箱体（11）内的第一软管（112），所述第一软管（112）上端与第一通道（111）连通，第一软管（112）下端延伸至所述第一集油腔（10）的底部。

5.根据权利要求3所述的立式液体悬浮电主轴，其特征在于：所述第二抽油油路（201）包括设于箱体（11）上的第二通道（113）、设于套筒（13）上的抽油通道（131）、设于前端盖（14）上的抽油孔（141）以及连通第二通道（113）与抽油通道（131）的第二软管（114），所述抽油通道（131）与所述抽油孔（141）连通，所述抽油孔（141）与第二集油腔（20）连通。

6.根据权利要求5所述的立式液体悬浮电主轴，其特征在于：所述套筒（13）与立式主轴（2）之间形成有第三集油腔（30），所述抽油通道（131）上设有与第三集油腔（30）相通的连通孔（132）。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的立式液体悬浮电主轴，其特征在于：所述第二集油腔（20）内设有挡圈（16），所述挡圈（16）固定套设于所述立式主轴（2）上。

8.根据权利要求7所述的立式液体悬浮电主轴，其特征在于：所述挡圈（16）下端沿立式主轴（2）周边设有凹台（161），所述前端盖（14）上沿立式主轴（2）周边设有凸台（142），所述凸台（142）延伸至所述凹台（161）内。

9.根据权利要求8所述的立式液体悬浮电主轴，其特征在于：所述后液体轴承（4）后端设有液体止推轴承（8），所述液体止推轴承（8）的泄油油路与后止推轴承（4）的泄油油路相通。

10.根据权利要求9所述的立式液体悬浮电主轴，其特征在于：所述前端盖（14）与立式主轴（2）之间设有骨架油封（9）。

Images