CN102744428B - 精密数控车床风冷电主轴装置 - Google Patents

Abstract

精密数控车床风冷电主轴装置，属于机床部件装置领域。现有车床主轴结构复杂、精度差、散热性差。本发明包括主轴箱体、前轴承支座、后轴承支座、中空主轴、主轴驱动机构、角度编码器装置、刹车装置和冷却系统，中空主轴通过轴承支撑安装于主轴箱体的主轴孔两端的前、后轴承支座上，通过主轴驱动机构带动主轴旋转；角度编码器装置通过连接套安装于主轴后端，刹车装置包括刹车盘和液压刹车，液压刹车通过支架安装于主轴箱体后端，刹车盘安装于连接套后端；冷却装置包括风扇和支架，风扇通过支架安装于主轴箱体上，风扇正对主轴箱体上的通风口。通过刹车装置制动主轴及角度编码器和风扇冷却，提高了电主轴的加工和定位精度，同时散热性好。

Description

精密数控车床风冷电主轴装置

技术领域

本发明属于机床部件装置，尤其与一种精密数控车床电主轴装置有关。

背景技术

    目前，普通车床主轴结构传动链过长、外形尺寸大、传递扭矩小，影响了车床主轴的传动精度和定位精度，且需要停止加工时，主轴不能立即停止转动，控制性差；车床电主轴加工时高速旋转，因此一般采用水冷方式冷却，水冷方式存在液体泄漏风险，影响环境卫生，现有技术也有采用风冷电主轴，但风机都安装在主轴的后端端部，影响主轴转速的提升，散热效果也不理想。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有车床主轴结构传动链过长、外形尺寸大、传递扭矩小、工作精度差、主轴旋转定位差、主轴散热性不好等缺陷，本发明提供一种精度高、定位准、散热性好的精密数控车床风冷电主轴装置。

为此，本发明用以下技术方案：精密数控车床风冷电主轴装置，包括主轴箱体、前轴承支座、后轴承支座、中空主轴、主轴驱动机构、角度编码器装置和冷却系统，所述的主轴箱体上设置有主轴孔，前轴承支座、后轴承支座分别安装于所述主轴孔的前、后两端，前、后轴承支座均设置有轴向通孔，所述的轴向通孔和主轴孔同心，所述的主轴穿装于主轴孔中，并通过轴承支撑安装于前轴承支座和后轴承支座的轴向通孔上；所述的角度编码器装置通过连接套安装于主轴后端；所述的主轴驱动机构包括转子、转子连接套、定子和定子连接套，转子固定套装于转子连接套，转子连接套固定套装于主轴，使得转子和主轴相互固定，随主轴一起转动，所述的定子固定嵌装于定子连接套，定子连接套固定安装于所述主轴孔内腔壁，使得定子和主轴箱体相互固定，定子外套于转子并且两者之间相互有间隙；其特征是，所述的电主轴装置还包括刹车装置，刹车装置包括刹车盘、刹车盘支撑套、液压刹车和刹车支架，刹车支架安装于主轴箱体后端一侧，液压刹车安装于刹车支架，刹车盘套装于刹车盘支撑套，刹车盘支撑套固定安装于所述的连接套后端；所述的冷却系统包括冷却风扇和支架，所述主轴箱体上设置通风口，冷却风扇固定安装于支架上，支架固定安装于主轴箱体上，风扇正对通风口，通过风扇吹风进行散热，避免了液体冷却方式出现的液体泄漏问题；所述的主轴箱体上设置有气管接头，主轴与前端盖之间设置有密封套，气管接头、主轴箱体、前轴承支座、前法兰、前端盖、密封套都设置有气孔，共同串接组成一个主轴吹气管路，能吹离切屑液及金属粉尘，有效的杜绝切屑液及金属粉尘的进入电主轴内部，提高了内部轴承的使用寿命。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征：

所述的前轴承支座上设置有前法兰，前法兰上设置有前端盖，后轴承支座上设置有后法兰。

进一步，所述的前法兰与主轴之间设置有迷宫套，能有效的防止切削液的进入，提高轴承的使用寿命。

所述的主轴的前端通过角接触球轴承安装于前轴承支座轴向通孔上，主轴的后端通过单列圆柱滚子轴承安装于后轴承支座的轴向通孔上。

进一步，所述的单列圆柱滚子轴承前后设置有前隔套和后隔套，前隔套抵靠于主轴的台阶端面靠肩上，后隔套抵靠在单列圆柱滚子轴承上，后隔套后端设置锁紧螺母，对单列圆柱滚子轴承进行轴向限位。

进一步，所述的角接触球轴承数量为3个，其中2个方向一致，与另一个采用背对背安装方式；最靠前的角接触球轴承外圈抵靠在前法兰上，内圈抵靠在迷宫套上；最后端的角接触球轴承外圈抵靠在前轴承支座上，内圈抵靠在隔套上，隔套后端设置有锁紧螺母，对角接触球轴承进行轴向限位。

所述的角度编码器装置包括编码器支撑套、编码器光栅鼓和编码器读数头，编码器支撑套固定安装于连接套前端，编码器光栅鼓固定安装于编码器支撑套上，编码器读数头固定安装于所述的后法兰上。

进一步，所述的编码器读数头与后法兰之间设置有调整垫，用来调整编码器读数头与后法兰之间的间隙，并且编码器读数头、调整垫、后法兰设置有4个定位销，用来实现编码器读数头的定位。

更进一步，所述的角度编码器装置还包括编码器防护盖，编码器防护盖固定安装于后法兰上，对角度编码器装置进行防水、防尘保护，能提高角度编码器的使用寿命。

本发明工作时：定子连接套固定于主轴箱体上固定不动，通过对定子输入电流产生电磁场来驱动转子，转子带动主轴旋转，实现对主轴的动力输入，此时液压刹车不供油，刹车盘与液压刹车有间隙；当需要主轴停止转动时，停止对定子输入电流，给液压刹车供油，液压刹车合住刹车盘，刹车盘停止转动，主轴也停止转动；当需要车床主轴伺服定位控制，可以通过角度编码器装置实现任一角度精确定位，电主轴装置正常工作时所产生的热量通过主轴箱体上面的冷却风扇将热量带走，使电主轴装置保持在正常的温度范围内。

使用本发明可以达到以下有益效果：在精密车床主轴箱体内直接配置驱动机构，去除了传统机床主轴的动力传动机构，实现了结构简单紧凑，高速大扭矩，通过刹车装置控制主轴的因惯性产生的转动，提高加工的准确性，通过角度编码器装置实现任一角度的精确定位，并且冷却风扇的使用，避免了水冷方式液体泄漏的风险，提高了电主轴的散热性。

附图说明

图1是本发明主视图。

图2是图1的A-A的剖视图。

图3是图2的B-B的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图1~图3所示，本发明包括主轴箱体3、前轴承支座15、后轴承支座9、中空主轴19、主轴驱动机构、角度编码器装置、刹车装置和冷却系统，主轴箱体3上设置有主轴孔和气管接头21，前轴承支座15、后轴承支座9分别安装于主轴孔的前、后两端，前、后轴承支座均设置有轴向通孔，轴向通孔和主轴孔同心，主轴19穿装于主轴孔中，主轴19前端通过角接触球轴承16安装于前轴承支座15的轴向通孔上，前轴承支座15上设置有前法兰17，前法兰17与主轴19之间设置有迷宫套20，角接触球轴承16数量为3个，其中2个方向一致，与另一个采用背对背安装方式，最靠前的角接触球轴承外圈抵靠在前法兰17上，内圈抵靠在迷宫套20上，最后端的角接触球轴承外圈抵靠在前轴承支座15上，内圈抵靠在隔套上，隔套后端设置有锁紧螺母，对角接触球轴承16进行轴向限位，前法兰17上还设置有前端盖18，主轴19后端通过单列圆柱滚子轴承10安装于后轴承支座9的轴向通孔上，后轴承支座9上设置有后法兰7，单列圆柱滚子轴承10前后设置有前隔套8和后隔套22，前隔套8抵靠于主轴19的台阶端面靠肩上，后隔套22抵靠在单列圆柱滚子轴承10上，后隔套22后端设置锁紧螺母，对单列圆柱滚子轴承10进行轴向限位；主轴19与前端盖18之间设置有密封套，气管接头21、主轴箱体3、前轴承支座15、前法兰17、前端盖18、密封套都设置有气孔，共同串接组成一个主轴吹气管路，能吹离切屑液及金属粉尘，有效的杜绝切屑液及金属粉尘的进入主轴19内部；角度编码器装置通过连接套26安装于主轴19后端，包括编码器支撑套25、编码器光栅鼓23、编码器读数头29和编码器防护盖30，编码器支撑套25固定安装于连接套26前端，连接套26通过键固定于主轴19上，编码器光栅鼓23固定安装于编码器支撑套25上，编码器读数头29固定安装于后法兰7上，编码器读数头29与后法兰7之间设置有调整垫28，用来调整编码器读数头29与后法兰7之间的间隙，并且编码器读数头29、调整垫28、后法兰7设置有4个定位27，用来实现编码器读数头29的定位，编码器防护盖30固定安装于后法兰7上，对角度编码器装置进行防水、防尘保护；主轴驱动机构包括转子13、转子连接套14、定子12和定子连接11，转子13固定套装于转子连接套14，转子连接套14固定套装于主轴19，使得转子13和主轴19相互固定，随主轴19一起转动，定子12固定嵌装于定子连接套11，定子连接套11固定安装于主轴孔内腔壁，使得定子12和主轴箱体3相互固定不动，定子12套装于转子13并且两者之间相互有间隙；刹车装置包括刹车盘4、刹车盘支撑套5、液压刹车6和刹车支架24，刹车支架24安装于主轴箱体3后端一侧，液压刹车6安装于刹车支架24，刹车盘4套装于刹车盘支撑套5，刹车盘支撑套5固定安装于连接套26后端；冷却系统包括冷却风扇1和支架2，主轴箱体3上设置通风口，冷却风扇1固定安装于支架2上，支架2固定安装于主轴箱体3上，冷却风扇1正对通风口，通过冷却风扇1吹风进行散热，避免了液体泄漏。

本发明工作时：定子连接套11固定于主轴箱体3上固定不动，通过对定子12输入电流产生电磁场来驱动转子13，转子13带动主轴19旋转，实现对主轴19的动力输入，此时液压刹车6不供油，刹车盘4与液压刹车6有间隙；当需要主轴19停止转动时，停止对定子12输入电流，给液压刹车6供油，液压刹车6合住刹车盘4，刹车盘4停止转动，主轴19也停止转动；当需要车床主轴19伺服定位控制，可以通过角度编码器装置实现任一角度精确定位，电主轴装置正常工作时所产生的热量通过主轴箱体上面的冷却风扇1将热量带走，使电主轴装置保持在正常的温度范围内。

Claims (9)

1.精密数控车床风冷电主轴装置，包括主轴箱体（3）、前轴承支座（15）、后轴承支座（9）、中空主轴（19）、主轴驱动机构、角度编码器装置和冷却系统，主轴箱体（3）上设置有主轴孔，前轴承支座（15）、后轴承支座（9）分别安装于所述主轴孔的前、后两端，前、后轴承支座均设置有轴向通孔，轴向通孔和主轴孔同心，主轴（19）穿装于主轴孔中，并通过轴承支撑安装于前轴承支座（15）和后轴承支座（9）的轴向通孔上；角度编码器装置通过连接套（26）安装于主轴（19）后端；主轴驱动机构包括转子（13）、转子连接套（14）、定子（12）和定子连接套（11），转子（13）固定套装于转子连接套（14），转子连接套（14）固定套装于主轴（19），定子（12）固定嵌装于定子连接套（11），定子连接套（11）固定安装于所述主轴孔的内腔壁，定子（12）外套于转子（13）并且两者之间相互有间隙；其特征在于：电主轴装置还包括刹车装置，刹车装置包括刹车盘（4）、刹车盘支撑套（5）、液压刹车（6）和刹车支架（24），刹车支架（24）安装于主轴箱体（3）后端一侧，液压刹车（6）安装于刹车支架（24），刹车盘（4）套装于刹车盘支撑套（5），刹车盘支撑套（5）固定安装于连接套（26）后端；所述的冷却系统包括冷却风扇（1）和支架（2），主轴箱体（3）上设置通风口，冷却风扇（1）固定安装于支架（2）上，支架（2）固定安装于主轴箱体（3）上，冷却风扇（1）正对通风口；所述的主轴箱体（3）上设置有气管接头（21），主轴（19）与前端盖（18）之间设置有密封套，气管接头（21）、主轴箱体（3）、前轴承支座（15）、前法兰（17）、前端盖（18）、密封套都设置有气孔，共同串接组成一个主轴吹气管路。

2.根据权利要求1所述的精密数控车床风冷电主轴装置，其特征在于：所述的前轴承支座（15）上设置有前法兰（17），前法兰（17）上设置有前端盖（18），后轴承支座（9）上设置有后法兰（7）。

3.根据权利要求2所述的精密数控车床风冷电主轴装置，其特征在于：所述的前法兰（17）与主轴（19）之间设置有迷宫套（20）。

4.根据权利要求3所述的精密数控车床风冷电主轴装置，其特征在于：所述的主轴（19）前端通过角接触球轴承（16）安装于前轴承支座（15）的轴向通孔上，主轴（19）后端通过单列圆柱滚子轴承（10）安装于后轴承支座（9）轴向通孔上。

5.根据权利要求4所述的精密数控车床风冷电主轴装置，其特征在于：所述的单列圆柱滚子轴承（10）前后设置有前隔套（8）和后隔套（22），前隔套（8）抵靠于主轴（19）的台阶端面靠肩上，后隔套（22）抵靠在单列圆柱滚子轴承（10）上，后隔套（22）后端设置锁紧螺母。

6.根据权利要求5所述的精密数控车床风冷电主轴装置，其特征在于：所述的角接触球轴承（16）数量为3个，其中2个方向一致，与另一个采用背对背安装方式。

7.根据权利要求1、3或6所述的精密数控车床风冷电主轴装置，其特征在于：所述的角度编码器装置包括编码器支撑套（25）、编码器光栅鼓（23）和编码器读数头（29），编码器支撑套（25）固定安装于连接套（26）前端，编码器光栅鼓（23）固定安装于编码器支撑套（25）上，编码器读数头（29）固定安装于后法兰（7）上。

8.根据权利要求7所述的精密数控车床风冷电主轴装置，其特征在于：所述的编码器读数头（29）与后法兰（7）之间设置有调整垫（28），并且编码器读数头（29）、调整垫（28）、后法兰（7）设置有4个定位销（27）。

9.根据权利要求8所述的精密数控车床风冷电主轴装置，其特征在于：所述的角度编码器装置还包括编码器防护盖（30），编码器防护盖（30）固定安装于后法兰（7）上。