CN103817594A

CN103817594A - 内圆磨主轴

Info

Publication number: CN103817594A
Application number: CN201310754744.8A
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: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103817594B; WO2015100941A1

Abstract

本发明公开一种内圆磨主轴，包括铝水套、轴承座外套、机体、机体下盖、轴芯、电机、定子铁芯、磨杆及轴承；所述机体下盖与轴承座外套上分别安装在机体的两端；所述铝水套固定在轴承座外套的远离所述机体的端壁上，该铝水套上开设有一进气口、一进水口及一出水口；所述轴芯穿插在机体与轴承座外套内；所述电机、定子铁芯及轴承均套设在所述轴芯上；所述轴承座外套上开设有一气道与数量若干的冷却道；所述机体上开设有所述气道与冷却道；所述进水口、出水口分别与所述轴承座外套上的冷却道连通；所述进去口与所述轴承座外套上的气道连通；所述磨杆与所述轴芯螺接。本发明的内圆磨主轴结构合理、加工精度较高。

Description

内圆磨主轴

技术领域

本发明涉及加工设备技术领域，具体涉及一种内圆磨主轴。

背景技术

随着超硬磨料砂轮和超高速磨床技术研究和发展，与之相配套的电主轴也提出的新的要求。高速磨削不仅能极大地提高磨削效率，而能有效地改善加工质量，是当今磨削技术最重要的发展方向之一是超高速磨削和高效深磨。

高速磨削相对于以前的普通磨削而言，凡砂轮线速度大于45米/秒的磨削都可称为高速磨削，早在20世纪60年代，砂轮的线速度已提高至60米/秒，70年代砂轮的线速度又提高至80米/秒，但其后十年由于受到当时砂轮回转破裂速度的制约和工件烧伤问题的困拢，砂轮转速没有大的提高，直到80年代后期砂轮超硬材的研究成功和应用，使砂轮线速度大幅度地提高，当前砂轮主轴的线速度仍然保持在200米/秒左右。因此，使得这些主轴很难满足一些金属表面光洁度要求更好、尺寸精度要求更高的加工场合。

为了提高主轴的转速，目前已经出现转速远远大于200米/秒的主轴，但是由于轴芯转速的大幅提高，轴承的润滑必将成为制约转速的一个主要原因。在此之前，主轴轴承的润滑多采用油气润滑等技术，这一技术有两个缺点：

a.油气润滑需要设计油气通道等附属结构，给主轴的设计制造增加了复杂度，从而影响主轴的整体研发与使用性能。b.油气润滑时需持续不断地通入油气，一方面油气很容易混入杂质，直接影响轴承的正常使用，另一方面油气对轴承的润滑作用十分有限，形成的油膜很薄，而且润滑表面积并不全面。从而导致磨杆的加工精度以及与主轴的配合精度都不理想，使得主轴在加工使用时的精度较低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构合理、加工精度较高的内圆磨主轴。

为实现上述目的，本发明通过采用如下技术方案：

一种内圆磨主轴，包括铝水套、轴承座外套、机体、机体下盖、轴芯、电机、定子铁芯、磨杆及轴承；所述机体下盖与轴承座外套上分别安装在机体的两端；所述铝水套固定在轴承座外套的远离所述机体的端壁上，该铝水套上开设有一进气口、一进水口及一出水口；所述轴芯穿插在机体与轴承座外套内；所述电机、定子铁芯及轴承均套设在所述轴芯上；所述轴承座外套上开设有一气道与数量若干的冷却道；所述机体上开设有所述气道与冷却道；所述机体上的气道与轴承座外套的气道结构相同，数量相等，且相互贯通。所述机体上的冷却道与轴承座外套上的冷却道结构相同，数量相等；所述进水口、出水口分别与所述轴承座外套上的冷却道连通；所述进去口与所述轴承座外套上的气道连通；所述磨杆与所述轴芯螺接。

优选地，所述轴承座的上端面上间隔地开设有数量若干的第一导槽；所述第一导槽的两端分别与一冷却道连通；所述机体的下端面上开设有第二导槽，该第二导槽的两端分别与机体的一冷却道连通，且通过所述第一导槽与第二导槽将所有的冷却道依次进行连通。

优选地，所述机体下盖的下端设置有一中间空心的环形导气组件；该环形导气组件内部开设有一环形导气槽及若干导气孔；该环形导气槽与所述机体上的导气槽贯通，且该环形导气槽与导气组件同轴；所述导气孔沿着导气组件的径向均匀的间隔设置；各导气孔均与该环形导气槽贯通，且贯穿导气组件的内表面。

优选地，所述轴承座外套内部沿着其轴线方向开设有第一容置腔；机体的中心沿其轴线方向开设有第二容置腔，所述机体上的冷却道均匀的排列在所述第二容置腔的周围，且与第二容置腔的轴线平行。

优选地，所述轴承包括两个，分别为第一轴承、第二轴承，所述第一轴承安装在轴芯的上端，且位于所述第一容置腔内；该第一轴承与第一容置腔的内壁形成有间隙；该间隙内安装有一轴承座，该轴承座通过预紧弹簧与所述轴承座外套连接；所述第二轴承安装在第二容置腔的下端，且套设在轴芯上。

优选地，各冷却道与气道之间相互平行且间隔设置。

优选地，所述机体呈圆柱形。

本发明的有益效果:

本发明公开的一种内圆磨电主轴采用电机内藏式结构，即电机设置在机体的第二容置腔内，由变频器进行无极变速控制该电机。所述电机驱动所述定子铁芯旋转，并有定子铁芯带动所述轴芯高速旋转，此时该轴芯即会带动与其螺接的磨杆进行转动，同过高速旋转的磨杆8带动砂轮进行打磨工作。通过在冷却道内通入冷却液，实现为该内圆磨主轴的内部零件进行降温，以提高其工作精度及效率。通过在气道内通入预定压强的气体，并由导气组件导入至机体下盖与轴芯之间的各缝隙内，防止外界的粉尘从缝隙进入到机体内。从而提高机体内部的清洁度及内圆磨主轴的使用寿命。

附图说明

图1为本发明中实施例所述的一种内圆磨主轴整体结构剖视图；

图2为图1中K1方向视图；

图3为本发明中实施例所述的机体与轴承座外套装配的剖视图；

图4为图3中K2方向视图；

图5为图3中K3方向视图；

图6为图3的A部放大图。

图中：1、铝水套；10、进气口；11、预紧空间；12、进水口；14、出水口；2、轴承座外套；21、气道；22、冷却道；23、第一容置腔；230、间隙；24、第一导槽；25、轴承座；3、机体；30、第二容置腔；33、第二导槽；4、机体下盖；41、导气组件；42、导气孔；5、轴芯；6、电机；7、定子铁芯；8、磨杆；9、轴承；91、第一轴承；92、第二轴承。

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：

参照图1与图2，本实施例所述的一种内圆磨主轴，包括铝水套1、轴承座外套2、机体3、机体下盖4、轴芯5、电机6、定子铁芯7、磨杆8及轴承9。所述机体下盖4与轴承座外套2上分别安装在机体3的两端。所述铝水套1固定在轴承座外套2的远离所述机体3的端壁上。所述轴芯5穿插在机体3与轴承座外套2内。所述电机6、定子铁芯7及轴承9均套设在所述轴芯5上。所述磨杆8与所述轴芯5螺接。

所述铝水套1上开设有一进气口10、一进水口12及一出水口14及其他供电线等穿过的穿孔（图未标）。

结合参照3至图6，所述轴承座外套2上开设有一气道21与数量若干的冷却道22。且各冷却道22与气道21之间相互平行且间隔设置。该轴承座外套2内部沿着其轴线方向开设有第一容置腔23。该轴承座外套2上气道21与冷却道22设置所述第一容置腔23周围，且与第一容置腔23的轴线相平行。所述轴承座外套2的上端面上间隔地开设有数量若干的第一导槽24。所述第一导槽24的两端分别与一冷却道22连通。该第一导槽24通过所述铝水套1进行封装成冷却液可以通过的通道。所述气道21与所述进气口10连通。所述进水口12、出水口14分别与一冷却道22连通。

所述机体3上开设有所述气道21与冷却道22。所述机体3上的气道21与轴承座外套2的气道21结构相同，数量相等，且相互贯通。所述机体3上的冷却道22与轴承座外套2上的冷却道22结构相同，数量相等。所述机体3上的各冷却道22分别与轴承座外套2上的冷却道22一一对应连通。所述机体3的下端面上开设有数量若干的第二导槽33，该第二导槽33的两端分别与机体3的一冷却道22连通，且通过所述第一导槽24与第二导槽33将所有的冷却道22依次进行连通，并形成一个呈迂回形的整体。冷却液从进水口12进入，然后通过冷却道22从出水口14流出。该机体3的中心沿其轴线方向开设有第二容置腔30。所述机体3上的冷却道22均匀的排列在所述第二容置腔30的周围，且与第二容置腔30的轴线平行。该第二容置腔30与所述第一容置腔23相互贯通。优选地，第二导槽33的数量比第一导槽24多一个。

所述机体下盖4覆盖在机体3的下端，并将所述第二导槽33进行封装成通道，冷却液可以通过该通道流通，但是可以防止冷却液从第二导槽33处漏出机体3。该机体下盖4的下端设置有一中间空心的环形导气组件41。该环形导气组件41内部开设有一环形导气槽（图未示）及若干导气孔42。该环形导气槽与所述机体3上的气道21贯通，且该环形导气槽与导气组件41同轴。所述导气孔42沿着导气组件41的径向均匀的间隔设置。各导气孔42均与该环形导气槽贯通，且贯穿导气组件41的内表面。

所述轴芯5内部中空，且在其下端开设有用于与磨杆8螺接的内螺纹。所述电机6与定子铁芯7均安装在第二容置腔30内，且与所述轴芯5连接。该轴芯5穿插在第一容置腔23与第二容置腔30内，且轴芯5的上端与铝水套1的内表面之间形成有预紧空间11。当轴芯5因受热膨胀时，可在该预紧空间11延伸，从而可保证轴芯5能保持在高速旋转时加工精度保持良好。

所述轴承9包括两个，分别为第一轴承91、第二轴承92，所述第一轴承91安装在轴芯5的上端，且位于所述第一容置腔23内。该第一轴承91与第一容置腔23的内壁形成有间隙230；该间隙230内安装有一轴承座25，该轴承座25通过预紧弹簧（图未示）与所述轴承座外套2连接。此种结构既保证了主轴能够高速运转，同时又可以保证第一轴承91的外圈浮动灵活，又中和内圆磨主轴工作时发热引起的轴芯5热膨胀。所述第二轴承92安装在第二容置腔30的下端，且套设在轴芯5上。

需要说明的是，本发明中所述的下方是至右铝水套1指向磨杆8的方向，其反向为上方。所述电机6可为三相交流异步电机。

本发明的工作原理：

本发明公开的一种内圆磨电主轴采用电机6内藏式结构，即电机6设置在机体3的第二容置腔30内，由变频器进行无极变速控制该电机6。所述电机6驱动所述定子铁芯7旋转，并有定子铁芯7带动所述轴芯5高速旋转，此时该轴芯5即会带动与其螺接的磨杆8进行转动，同过高速旋转的磨杆8带动砂轮进行打磨工作。通过在冷却道22内通入冷却液，实现为该内圆磨主轴的内部零件进行降温，以提高其工作精度及效率。通过在气道21内通入预定压强的气体，并由导气组件41导入至机体下盖4与轴芯5之间的各缝隙内，防止外界的粉尘从缝隙进入到机体3内。从而提高机体3内部的清洁度及内圆磨主轴的使用寿命。

所述气道21的工作原理：将压缩气体通过铝水套1所述进气口10通入轴承座外套2与机体3内的气道21，然后压缩气体进入环形导气组件41内的环形导气槽内，并有各导气孔42均匀的导入机体下盖4与机体3内工作零件之间的缝隙内，实现缝隙空气正压，产生的气膜有效地隔离开外来粉尘与污垢，保证机体3内部的清洁和轴承9的精度及使用寿命。

所述冷却道22的工作原理：本实施例所述冷却液可为冷却水。将冷却水从铝水套1的进水口12处通入冷却道22内，由于各冷却道22通过第一导槽24与第二导槽33连接成一个完整的水路。所以冷却水可依次经过所有冷却道22之后从铝水套1上的出水口14流出。因此冷却水可以在机体3周围得到充分的循环流动，实现为机体3内的各零件进行降温冷却，从而带走电机6及轴承9等零件在工作时产生的热量，使本发明的内圆磨主轴可以稳定工作。由于所述机体3上的冷却道22均匀的排列在所述第二容置腔30的周围，因此可有效的尽可能多地将机体3内的热量带走。

结构性能与外形特点：

所述机体的外观呈圆柱形，外形轮廓简洁美观，除了具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、运转刚度高等优异的品质外，还具备以下独特的优点：

① 高转速与高光洁度：所述轴芯通过内置的电机与定子配合所述第一轴承、第二轴承实现轴芯高速旋转，所以本发明所述的内圆磨主轴的轴芯转速可达40000rpm以上，在磨削主轴领域里十分具有优势。且本发明的内圆磨主轴在加工的过程中，当提高运转速度进行磨削时，磨削力矩会相应减小，有利于超精场合的加工，这一特点能使得零件的加工表面具有很高的光洁度和尺寸精度。

② 定子铁芯的温升控制手段：定子铁芯材料选用日本进口0.35厚、2.5铁损的冷轧硅钢片，能有效减小铁损值，以减小电机发热。可以采用真空浸漆工艺和旋转烘焙固化工艺，使电机线圈实现了理想的无气隙绝缘，有效地提高电机的耐压和防潮性能。因此定子铁芯的表面温度能够控制在40℃以下。

③ 优化的磨杆连接结构加工技术：为保证磨杆的精度，由于所述磨杆与所述轴芯通过螺接固定，使得磨杆上端与轴芯内孔的连接部分配合间隙小于等于2μm。使得磨杆与轴芯安装时更方便，且两者之间的同轴度非常高。同时零件热处理硬度也非常高。磨杆装入轴芯后，在离轴芯端面100mm的磨杆外圆位置检测，回转精度最高达到了0.002mm左右。这些技术突破所获得的高加工精度使得该内圆磨主轴在同类设备中具有了独特的优势。

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.内圆磨主轴，其特征在于：包括铝水套、轴承座外套、机体、机体下盖、轴芯、电机、定子铁芯、磨杆及轴承；所述机体下盖与轴承座外套上分别安装在机体的两端；所述铝水套固定在轴承座外套的远离所述机体的端壁上，该铝水套上开设有一进气口、一进水口及一出水口；所述轴芯穿插在机体与轴承座外套内；所述电机、定子铁芯及轴承均套设在所述轴芯上；所述轴承座外套上开设有一气道与数量若干的冷却道；所述机体上开设有所述气道与冷却道；所述机体上的气道与轴承座外套的气道结构相同，数量相等，且相互贯通；所述机体上的冷却道与轴承座外套上的冷却道结构相同，数量相等；所述进水口、出水口分别与所述轴承座外套上的冷却道连通；所述进去口与所述轴承座外套上的气道连通；所述磨杆与所述轴芯螺接。

2.根据权利要求1所述的内圆磨主轴，其特征在于：所述轴承座的上端面上间隔地开设有数量若干的第一导槽；所述第一导槽的两端分别与一冷却道连通；所述机体的下端面上开设有第二导槽，该第二导槽的两端分别与机体的一冷却道连通，且通过所述第一导槽与第二导槽将所有的冷却道依次进行连通。

3.根据权利要求2所述的内圆磨主轴，其特征在于：所述机体下盖的下端设置有一中间空心的环形导气组件；该环形导气组件内部开设有一环形导气槽及若干导气孔；该环形导气槽与所述机体上的导气槽贯通，且该环形导气槽与导气组件同轴；所述导气孔沿着导气组件的径向均匀的间隔设置；各导气孔均与该环形导气槽贯通，且贯穿导气组件的内表面。

4.根据权利要求3所述的内圆磨主轴，其特征在于：所述轴承座外套内部沿着其轴线方向开设有第一容置腔；机体的中心沿其轴线方向开设有第二容置腔，所述机体上的冷却道均匀的排列在所述第二容置腔的周围，且与第二容置腔的轴线平行。

5.根据权利要求4所述的内圆磨主轴，其特征在于：所述轴承包括两个，分别为第一轴承、第二轴承，所述第一轴承安装在轴芯的上端，且位于所述第一容置腔内；该第一轴承与第一容置腔的内壁形成有间隙；该间隙内安装有一轴承座，该轴承座通过预紧弹簧与所述轴承座外套连接；所述第二轴承安装在第二容置腔的下端，且套设在轴芯上。

6.根据权利要求5所述的内圆磨主轴，其特征在于：各冷却道与气道之间相互平行且间隔设置。

7.根据权利要求1~6任一项所述的内圆磨主轴，其特征在于：所述机体呈圆柱形。