CN103752863B

CN103752863B - 一种滚珠高速电主轴

Info

Publication number: CN103752863B
Application number: CN201310754813.5A
Authority: CN
Inventors: 汤秀清
Original assignee: Guangzhou Haozhi Electromechanical Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Haozhi Electromechanical Co Ltd
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103752863A; WO2015100945A1

Abstract

<b>一种滚珠高速电主轴，包括，机体组件，该机体组件包括机体、固定在机体内部的定子、以及固定连接在机体上的上轴承座和下轴承座；轴芯组件，包括轴芯、安装在轴芯外部与定子匹配的转子，轴芯的上端部通过一上轴承与上轴承座枢接、下端部通过一下轴承与下轴承座枢接；机体组件上开设有一上润滑油气进口、下润滑油气进口以及润滑油气出口；上润滑油气进口、上轴承内圈和外圈之间的间隙、润滑油气出口依次连通；下润滑油气进口、下轴承的内圈和外圈之间的间隙、润滑油气出口依次连通。本发明的滚珠高速电主轴中设置向上轴承和下轴承输送油气润滑介质的通道，持续的向上轴承和下轴承内输送油气润滑介质，提高了润滑效果。</b>

Description

一种滚珠高速电主轴

技术领域

本发明涉及一种应用于机械加工领域的滚珠高速电主轴。

背景技术

电主轴是机械加工常用的设备，其通常是包括机体、轴芯组件，轴芯组件安装在机体内部，电主轴工作时，机体上内部的定子产生环绕于轴芯组件的转子外部的磁场，使轴芯组件高速转动，机体上固定有上轴承座和下轴承座，轴芯组件的两端分别通过上轴承和下轴承枢接在上轴承座和下轴承座上。

目前，电主轴的高速转动主要依赖于轴芯两端上轴承座和下轴承座配合的上轴承和下轴承，上轴承和下轴承的内圈和外圈之间填充润滑脂，以确保电主轴的轴芯高速转动，这种润滑的方式，对润滑脂的性能要求较高，且润滑脂在长时间使用后，润滑效果不够理想，影响电主轴的转动速率；为了提高电主轴的转动效率，现有的改进均是通过提高润滑脂的性能来实现，因此，其改进的效果较为有限。同时，目前电主轴的旋转接头部分与轴芯采用接触式的配合方式，旋转接头与高速转动的轴芯之间为滑动摩擦，从而在一定程度上限制了轴芯的转动速率；此外，现有的轴芯与旋转接头采用接触式密封的方式，其密封效果较差，仍然会有部分冷却液顺延间隙进入电主轴内部，同时，这种接触式的密封通常依赖密封胶圈，在轴芯高速旋转时，对密封胶圈的磨损较为严重，导致密封胶圈的使用寿命较短。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在于提供一种滚珠高速电主轴，其采用油气润滑的方式对上轴承和下轴承进行持续的润滑提高了轴芯的转动速率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种滚珠高速电主轴，包括，

机体组件，该机体组件包括机体、固定在机体内部的定子、以及固定连接在机体上的上轴承座和下轴承座；

轴芯组件，包括轴芯、安装在轴芯外部与定子匹配的转子，轴芯的上端部通过一上轴承与上轴承座枢接、下端部通过一下轴承与下轴承座枢接；

机体组件上开设有一上润滑油气进口、下润滑油气进口以及润滑油气出口；上润滑油气进口、上轴承内圈和外圈之间的间隙、润滑油气出口依次连通；下润滑油气进口、下轴承的内圈和外圈之间的间隙、润滑油气出口依次连通。

机体组件还包括外表面与机体内表面密闭贴合且固定在机体内部的导热套，钉子固定在导热套内部；导热套的外表面上开设有沿着机体的轴向相互错开的第一环形冷却槽和第二环形冷却槽；上轴承座外表面与机体内表面配合处设置有一上环形冷却槽，下轴承座的外表面与机体内表面配合处设置有一下环形冷却槽；

机体组件上设置有冷却液进口和冷却液出口，下环形冷却槽与冷却液进口连通，下环形冷却槽与第二环形冷却槽连通，第二环形冷却槽与第一环形冷却槽连通，第一环形冷却槽与上环形冷却槽连通，上环形冷却槽与冷却液出口连通。

第一环形冷却槽和第二环形冷却槽的底壁上均设置有沿着定子轴向排列的多个凹槽。

导热套两端与机体内表面配合的位置均设置有密封圈。

该滚珠高速电主轴还包括，

固定在机体内部的分配桶，该分配桶的下端部活动的套接于轴芯的上端部，分配桶与轴芯配合处的内壁设置有一环形气槽；

位于机体内部连接座，连接座的上端部设置有溢流口；

上端部固定在连接座上且穿接于分配桶内的隔离筒；

分配轴，穿接于隔离筒内，该分配轴上端部固定连接于连接座、下端部穿过分配桶的部分穿接于轴芯的上端部；分配轴外表面与隔离筒的内表面之间形成一个上端部与溢流口导通的溢流通道；分配桶与轴芯配合处的间隙、分配轴与轴芯配合处的间隙均位于溢流通道的下方并于溢流通道的下端部连通；分配轴内部设置有一由其上端面贯穿至其下端面的冷却流道，该冷却流道的上端部形成一个冷却液入口、下端部与轴芯内部的冷却通道连通；

进气通道，其外侧端用于连接外部高压气源，内侧端导通至环形气槽。

分配轴的外部设置有一轴肩，该轴肩被卡装在分配桶和隔离筒之间，分配桶位于轴肩下方的部分形成一个容纳腔；分配桶与轴芯配合处的间隙、分配轴与轴芯配合处的间隙均连通于容纳腔的下方，轴肩上设置有将容纳腔上方和溢流通道下端部连通的通孔。

机体内部还固定有一固定座，该固定座上设置有一与进气通道的外侧端连通且用于对接外界高压气源输出口的进气口。

进气通道由外向内依次穿过机体、固定座、分配桶。

本发明的有益效果在于：

相比于现有技术，本发明的滚珠高速电主轴中设置向上轴承和下轴承输送油气润滑介质的通道，持续的向上轴承和下轴承内输送油气润滑介质，采用油气润滑的方式实现上轴承和下轴承的润滑，提高了润滑效果；同时，轴芯的上端部采用气体密封的方式，并通过高压气体将轴芯内部多余的冷却液送出主轴，防止冷却液影响电主轴的其他部件。此外，还可以通过油气混合体对轴承进行润滑的同时，防止灰尘、杂物在轴承内部残留。此外，本实用新型能够有效的降低上轴承座、下轴承座、定子、轴芯的工作温度，保证电主轴的各个重要部件均能够在低温环形中工作，提高了电主轴的运行精度、增长了电主轴的使用寿命。

附图说明

图1为本发明电主轴的端面视图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为图1的B-B剖视图;

图4为图1的C-C剖视图;

图5为图1的D-D剖视图;

其中：10、机体；101、第一冷却液通道；102、第二冷却液通道；103、进气通道；104、第一润滑油气通道；105、第二润滑油气通道；106、第三润滑油气通道；11、上轴承座；110、上轴承；111、上环形冷却槽；12、下轴承座；120、下轴承；121、下环形冷却槽；13、定子；14、导热套；141、第一环形冷却槽；142、第二环形冷却槽；15、固定座；151、冷却液进口；152、冷却液出口；153、进气口；154、上润滑油气进口；155、下润滑油气进口；156、润滑油气出口；20、轴芯；201、冷却通道；21、转子；30、连接座；31、溢流口；40、分配轴；41、冷却流道；42、轴肩；43、通孔；50、隔离筒；51、溢流通道；60、分配桶；61、环形气槽；62、容纳腔。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

参见图1、2、3、4、5，本发明的滚珠高速电主轴包括，机体组件和轴芯组件，其中，机体组件包括机体10、上轴承座11、下轴承座12、定子13、导热套14，其中，机体10和导热套14均呈筒状，导热套14固定在机体10的内部，其外表面与机体10的内表面密闭的贴合，定子13固定在导热套14内部，上轴承座11和下轴承座12均与机体10固定连接。

导热套14的外表面设置有环绕于其外部的第一环形冷却槽141和第二环形冷却槽142，该第一环形冷却槽141和第二环形冷却槽142在导热套14的轴向上相互错开；上轴承座11的外表面与机体10内表面配合处的位置设置有一上环形冷却槽111；下轴承座12的外表面与机体10内表面配合处的位置设置有一下环形冷却槽121。

机体组件还包括有一固定座15，该固定座15固定连接在机体10的顶端部；固定座15上开设有一与制冷设备的输出端连接的冷却液进口151和一与制冷设备的输入端连接的冷却液出口152，机体10内部设置有将冷却液进口151和下环形冷却槽121连通的第一冷却液通道101、以及将上环形冷却槽111与冷却液出口152连通的第二冷却液通道102，同时，下环形冷却槽121通过机体10内部设置的通道与第二环形冷却槽142连通，第二环形冷却槽142通过机体10内部设置的通道与第一环形冷却槽141连通，第一环形冷却槽141则通过机体10内部设置的通道与上环形冷却槽111连通。

轴芯组件包括轴芯20、安装在轴芯20外部并位于定子13内部的转子21，轴芯20的上端部通过一上轴承110与上轴承座11枢接，轴芯20的下端部则通过一下轴承120与下轴承座12枢接。

上述结构在使用时，外部的制冷设备将温度较低的冷却液液从冷却液进口151输入，冷却液顺延第一冷却液通道101进入到下环形冷却槽121，冷却液在下环形冷却槽121内部与下轴承座12换热后，依次进入到第二环形冷却槽142和第一环形冷却槽141中，冷却液在第二环形冷却槽142和第一环形冷却槽141中与导热套14进行换热，带走定子13工作时产生的热量，之后，再进入到上环形冷却槽111中，在上环形冷却槽111中，冷却液与上轴承座11进行换热之后顺延第二冷却液通道102从冷却液出口152被输送回制冷设备，如此，冷却液进口151、第一冷却液通道101、下环形冷却槽121、第二环形冷却槽142、第一环形冷却槽141、上环形冷却槽111、第二冷却液通道102、冷却液出口152、制冷设备形成一个供冷却液流动的回路，冷却液分别带走下轴承座12、定子13、上轴承座11工作时产生的热量，从而保证下轴承座12、定子13、上轴承座11始终在低温环形下工作。

为了提高散热效率，可以在上述第一环形冷却槽141和第二环形冷却槽142的底壁上设置多个凹槽，多个凹槽沿着定子13的轴向排列，从而增大冷却液与第一环形冷却槽141和第二环形冷却槽142的接触面积。为了保证导热套14与机体10接触部位的密封性，还可以在导热套14两端与机体10内表面配合的位置均设置密封圈。

在上述固定座15上还开设有上润滑油气进口154、下润滑油气进口155、以及润滑油气出口156，机体10内部设置有上端部与上润滑油气进口154连通的第一润滑油气通道104、上端部与下润滑油气进口155连通的第二润滑油气通道105、上端部与润滑油气出口156连通的第三润滑油气通道106；其中，第一润滑油气通道104下端部导通至上轴承110内圈和外圈之间的间隙，并且，上轴承110内圈和外圈之间的间隙通过上轴承座11内部的通道连通至第三润滑油气通道106；第二润滑油气通道105的下端部导通至下轴承120内圈和外圈之间的间隙，并且，下轴承120内圈和外圈之间的间隙通过下轴承座12内部的通道连通至第三润滑油气通道106。在电主轴工作时，油气混合体分别从上润滑油气进口154和下润滑油气进口155进入第一润滑油气通道104和第二润滑油气通道105，对上轴承110和下轴承120进行润滑，保证上轴承110和下轴承120始终处于润滑状态，同时油气混合体中的压缩空气可以对上轴承110和下轴承120起到冷却的作用，并能够防止灰尘、杂物残留在上轴承110和下轴承120内部，上轴承110和下轴承120中的油气混合体在完成上述的功能后，顺延第三润滑油气通道106流至润滑油气出口156被回收。可以对进入到上轴承110和下轴承120中的油气混合体的流量进行调整，使上轴承110和下轴承120始终处于最佳的润滑状态。

本发明的电主轴还可以实现轴芯20的中心冷却以及轴芯20上端部的气体密封，其具体依赖如下结构：本发明的电主轴还包括分配桶60、连接座30、隔离筒50、分配轴40以及进气通道103。

分配桶60固定在机体10内部并位于轴芯20上方，该分配桶60的下端部活动的套接在轴芯20的上端部，轴芯20能够相对于分配桶60转动；轴芯20与分配桶60之间形成一第一配合间隙，且分配桶60与轴芯20配合处的内壁设置有一环形气槽61，分配桶60与轴芯20之间的第一配合间隙与该环形气槽61连通。连接座30位于机体10内部且设置在分配桶60的上方，连接座30上设置有一与外部的收集设备连通的溢流口31，此外，连接座30还用于固定分配轴40和隔离筒50，具体的是，隔离筒50穿接在分配桶60内部，其上端部固定连接在连接座30上，该隔离筒50的外表面与分配桶60的内表面密闭的贴合；分配轴40穿接固定在隔离筒50内部，其上端部固定在连接座30上，分配轴40的外径小于隔离筒50的内径，在分配轴40的外表面与隔离筒50的内表面之间形成一个溢流通道51，该溢流通道51向上一直延伸至隔离筒50及分配轴40的上端部并与溢流口31导通。分配轴40的下端部穿过隔离筒50、分配桶60的部分穿接在轴芯20上端部，由此，在轴芯20和分配轴40之间形成一个第二配合间隙；分配轴40上设置有一由其上端面贯穿至其下端面的冷却流道41，该冷却流道41的上端部凸出于连接座30的部分形成一个冷却液入口、下端部则与轴芯20上的冷却通道201上端部连通。上述的第一配合间隙、第二配合间隙均位于溢流通道51的下部且均与溢流通道51的下端部连通。

上述的进气通道103内侧端导通至上述的环形气槽61，固定座15上设置有一与进气通道103上端部连通的进气口153，该进气口153用于连接外部的高压气源；在电主轴工作时，外部高压气源从进气通道103进入到环形气槽61，同时，冷却液从冷却流道41上端部的冷却液入口进入，冷却液顺延冷却流道41进入到轴芯20上的冷却通道201，并顺延冷却通道201下端部出口进入到连接于轴芯20下端部的磨杆，从而对磨杆的工作端和工件进行冷却，高压气体进入到环形气槽61后，对轴芯20与分配桶60之间形成的第一配合间隙实施气体密封，多余的冷却液经由冷却流道41和冷却通道201的对接处进入到第二配合间隙，并顺延第二配合间隙向上，到达第一配合间隙和第二配合间隙的上端部，从第一配合间隙上端部出来的高压气体将此处的多余冷却液向上推动，使多余的冷却液顺延溢流通道51向上运动至溢流口31处，再经由收集设备回收。

为了便于安装，在上述分配轴40上设置有一轴肩42，轴肩42被卡装在分配桶60下端部的台阶位和隔离筒50的下端面之间，从而将分配轴40与分配桶60和隔离筒50固定，分配桶60位于轴肩42的下方的空间形成一个容纳腔62，该容纳腔62具体是由轴芯20的上端面、分配桶60的底壁以及侧壁、轴肩42的下表面围成，也就是说，上述的第一配合间隙和第二配合间隙的上端部平齐，并且其二者均是连通于容纳腔62的下方，轴肩42上设置有将该容纳腔62与溢流通道51连通的通孔43；在高压气体的作用下，多余的冷却液进入到容纳腔62中，在容纳腔62内部，高压气体再将冷却液顺延通孔43送入到溢流通道51中。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种滚珠高速电主轴，其特征在于，包括，

机体组件上开设有一上润滑油气进口、下润滑油气进口以及润滑油气出口；上润滑油气进口、上轴承内圈和外圈之间的间隙、润滑油气出口依次连通；下润滑油气进口、下轴承的内圈和外圈之间的间隙、润滑油气出口依次连通；

2.如权利要求1所述的滚珠高速电主轴，其特征在于，第一环形冷却槽和第二环形冷却槽的底壁上均设置有沿着定子轴向排列的多个凹槽。

3.如权利要求1所述的滚珠高速电主轴，其特征在于，导热套两端与机体内表面配合的位置均设置有密封圈。

4.如权利要求1所述的滚珠高速电主轴，其特征在于，该滚珠高速电主轴还包括，

位于机体内部连接座，连接座的上端部设置有溢流口；

上端部固定在连接座上且穿接于分配桶内的隔离筒；

分配轴，穿接于隔离筒内，该分配轴上端部固定连接于连接座、下端部穿过分配桶的部分穿接于轴芯的上端部；分配轴外表面与隔离筒的内表面之间形成一个上端部与溢流口导通的溢流通道；分配桶与轴芯配合处的间隙、分配轴与轴芯配合处的间隙均位于溢流通道的下方并与溢流通道的下端部连通；分配轴内部设置有一由其上端面贯穿至其下端面的冷却流道，该冷却流道的上端部形成一个冷却液入口、下端部与轴芯内部的冷却通道连通；

5.如权利要求4所述的滚珠高速电主轴，其特征在于，分配轴的外部设置有一轴肩，该轴肩被卡装在分配桶和隔离筒之间，分配桶位于轴肩下方的部分形成一个容纳腔；分配桶与轴芯配合处的间隙、分配轴与轴芯配合处的间隙均连通于容纳腔的下方，轴肩上设置有将容纳腔上方和溢流通道下端部连通的通孔。

6.如权利要求4所述的滚珠高速电主轴，其特征在于，机体内部还固定有一固定座，该固定座上设置有一与进气通道的外侧端连通且用于对接外界高压气源输出口的进气口。

7.如权利要求4所述的滚珠高速电主轴，其特征在于，进气通道由外向内依次穿过机体、固定座、分配桶。