CN103991029B - 一种磨削电主轴 - Google Patents

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Abstract

一种磨削电主轴,包括轴芯,该轴芯上设置有一冷却通孔;转子;与转子匹配的定子;机体组件,该机体组件上设置有与冷却通孔的上端部连通的第一冷却液进口、第二冷却液进口、第二冷却液出口、以及冷却通道;防护罩;砂轮安装座,其防护罩之间形成一个导流间隙;砂轮安装座上设置有第一导流孔和第二导流孔,第一导流孔将冷却通孔的下端部与第二导流孔的内侧端连通,第二导流孔的外侧端部延伸至砂轮安装座的侧面并与导流间隙连通;磨削砂轮。本发明采用水冷的方式同时对轴芯、机体、径向气浮轴承、定子等部件进行冷却,有效的降低了电主轴的工作温度;此外,不仅可以对工件进行降温处理,还能对工件加工面起到润滑的作用。

Description

一种磨削电主轴
技术领域
本发明涉及一种磨削电主轴。
背景技术
电主轴在工作时,通常会产生大量热量,为了能够确保电主轴在正常温度下工作,目前的电主轴上均设置有水冷系统,用以降低电主轴的工作温度,但是,现有电主轴的水冷系统通常是在电主轴的机体上设置进水口、冷却通道以及出水口,在电主轴工作时,冷却水或冷却液进入到冷却通道内部,与机体热交换,将机体的热量带出,然而,目前的电主轴由于仅限于机体针对机体的冷却,在电主轴工作时,其内部电机转子和轴芯仍然会产生较大的热量,这些热量不能被现有的冷却系统带出;此外,由于考虑到轴芯是高速旋转部件,有鉴于难于密封的原因,目前针对电主轴轴芯的冷却通常是采用风冷的方式,然而,风冷冷却的方式冷却效果不够理想。
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磨削电主轴,其能够针对电主轴的轴芯进行冷却,且具有较好的冷却效果。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种磨削电主轴,包括,
轴芯,该轴芯上设置有一由其上端面延伸至其下端面的冷却通孔;
固定的套设在轴芯外部的转子;
套在转子外部并与转子匹配的定子;
固定在定子外部的机体组件,该机体组件上设置有与冷却通孔的上端部连通的第一冷却液进口、第二冷却液进口、第二冷却液出口、以及将第二冷却液进口和第二冷却液出口连通的冷却通道;
固定在机体组件下端部的防护罩;
同步连接在轴芯下端部并嵌置于防护罩内的砂轮安装座,砂轮安装座与防护罩之间形成一个导流间隙;砂轮安装座上设置有第一导流孔和第二导流孔,第一导流孔将冷却通孔的下端部与第二导流孔的内侧端连通,第二导流孔的外侧端部延伸至砂轮安装座的侧面并与导流间隙连通;
固定在砂轮安装座内的磨削砂轮。
机体组件包括机体、固定在机体上端部的上端盖、固定在机体内部并以间隙配合的方式套在轴芯外部的径向气浮轴承、以及固定在径向气浮轴承下端部的轴向止推轴承,轴芯的下端部设置有一被限定在径向气浮轴承和轴向止推轴承之间的轴肩,径向气浮轴承上设置有多个向径向气浮轴承和轴芯之间的间隙输送压缩空气的径向阻尼塞,径向气浮轴承与轴肩正对的面、轴向止推轴承与轴肩正对的面上均设置有轴向阻尼塞;机体组件上设置有一压缩气通道,该压缩气通道的一端与径向阻尼塞和轴向阻尼塞连通、另一端延伸至机体组件的表面形成一个进气口。
机体与定子的外套之间、机体与径向气浮轴承之间均形成有冷却间隙,该两冷却间隙分别串联于冷却通道上。
第二导流孔沿砂轮安装座的径向延伸,第一导流孔由内向外逐渐向上倾斜,且第一导流孔的内侧端部与冷却通孔的下端部连通、外侧端与第二导流孔的内侧端连通。
本发明的有益效果在于:
相比于现有的电主轴,本发明采用水冷的方式同时对轴芯、机体、径向气浮轴承、定子等部件进行冷却,有效的降低了电主轴的工作温度,防止电主轴内部部件因较高温度发生变形的情况,提高了电主轴磨削工件的加工精度;此外,在对轴芯进行冷却的同时,能够将冷却液传递到工件的加工面,不仅可以对工件进行降温处理,还能对工件加工面起到润滑的作用,无需另外向工件加工面外加冷却液和研磨液。
附图说明
图1为本发明磨的结构示意图;
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2中C处的放大视图;
其中:10、机体;11、冷却液通道;12、冷却液通道;13、第二冷却液出口;14、压缩气通道;20、定子;30、转子;40、轴芯;41、冷却通孔;42、轴肩;50、径向气浮轴承;51、径向阻尼塞;52、轴向阻尼塞;53、导气通道;60、轴向止推轴承;61、轴向阻尼塞;70、砂轮安装座;71、磨削砂轮;72、第一导流孔;73、第二导流孔;74、导流间隙;80、防护罩;90、上端盖;91、第一冷却液进;92、插入部;93、连通孔;94、第二冷却液进口;95、压缩气进口。
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:
如图1、2、3、4所示,为本发明的一种磨削电主轴,其包括,轴芯40、转子30、定子20以及机体组件;其中,轴芯40上设置有一由其上端面延伸至其下端面的冷却通孔41,转子30固定在轴芯40外部并位于轴芯40上部,定子20套在转子30的外部,机体组件固定在定子20的外部,定子20置于机体组件上部,定子20和转子30互相作用,用于带动轴芯40相对于机体组件高速转动。
上述的机体组件可以是一体成型结构,也可以是包括机体10、上端盖90,其中,上端盖90固定连接在机体10的上端部,轴芯40、转子30以及定子20均位于机体10内部,上端盖90上设置有第一冷却液进口91,该第一冷却液进口91与冷却通孔41的上端部连通,具体的是,上端盖90上设置有插装在冷却通孔41上端部开口内的插入部92,插入部92上开设有一下端部延伸至其下端面、上端部与第一冷却液进口91连通的连通孔93,第一冷却液进口91与外部的冷却液输出装置连通,可为冷却通孔41内输送冷水等冷却介质,这些冷却介质进入到冷却通孔41中,对轴芯40进行冷却。
在上述机体10的下端部还固定有一防护罩80,该防护罩80用于防止磨削加工时工件上的脱落物飞溅,轴芯40的下端部同步连接有一砂轮安装座70,该砂轮安装座70的外表面与防护罩80的内壁之间形成一个导流间隙74,砂轮安装座70上还开设有第一导流孔72以及第二导流孔73,第一导流孔72用于将冷却通孔41的下端部与第二导流孔73的内侧端部连通,第二导流孔73的外侧端部延伸至砂轮安装座70的侧面并与导流间隙74连通,砂轮安装座70下方固定连接有一磨削砂轮71,在工作时,由于磨削砂轮71与工件接触,部分冷却液无法直接从磨削砂轮71处排出,因此,由于冷却通孔41内部的冷却液的液位高度高于砂轮安装座70,这些无法从磨削砂轮71排出的冷却液会在重力以及高速旋转产生的离心力的作用下经第一导流孔72、第二导流孔73进入到导流间隙74中,冷却液在导流间隙74均匀分布并由导流间隙74的下部开口流出,对工件进行冷却,同时起到润滑的作用。如此,由第一冷却液进口91进入到冷却通孔41的冷却液,不仅可以降低轴芯40、砂轮安装座70的温度,减小轴芯40的热变形,同时,还可以对工件进行冷却和润滑,保护磨削砂轮71,提高了其使用寿命,无需外加研磨液。当然,为了进一步增强上述效果,上述的第二导流孔73可以是沿砂轮安装座70的径向延伸,第一导流孔72则是倾斜设置,具体的是,第一导流孔72由内向外逐渐向上倾斜,其内侧端部高度较低并与冷却通孔41的下端部连通,外侧端部高度较高并与第二导流孔73的内侧端连通。
在上端盖90上还设置有一第二冷却液进口94,机体10的下端部侧面设置有一第二冷却液出口13,机体10内部设置有一由冷却液通道11和冷却液通道12组成的冷却通道,冷却液通道11和冷却液通道12互相连通,并且其二者分别于第二冷却液进口94和第二冷却液出口13连通,第二冷却液进口94和第二冷却液出口13分别连通冷却液输出装置的冷却液输出口和冷却液回收口,形成一个回路,持续不断的对机体10进行冷却。
机体组件还包括固定在机体10内部的径向气浮轴承50、以及固定在径向气浮轴承50下端部的轴向止推轴承60,轴芯40的下端部设置有一被限定在径向气浮轴承50下端面和轴向止推轴承60之间的轴肩42,径向气浮轴承50以间隙配合的方式套在轴芯40外部,径向气浮轴承50上设置有多个径向阻尼塞51,该多个径向阻尼塞51用于向轴芯40与径向气浮轴承50之间的间隙输送压缩气体,用于使轴芯40在径向上悬浮,与现有的气浮轴相同的,多个径向阻尼塞51排列成沿径向气浮轴承50轴向延伸的多列,并且该多列径向阻尼塞51在径向气浮轴承50的圆周方向上均匀分布,每一列的径向气浮轴承50的进气口均由一设置在径向气浮轴承50上的导气通道53串联连通。径向气浮轴承50的下端面上安装有与轴肩42的上端面正对的多个轴向阻尼塞52、轴向止推轴承60上设置有与轴肩42的下端面正对的多个轴向阻尼塞61,多个轴向阻尼塞52和多个轴向阻尼塞61均是绕轴芯40的中心轴线圆周阵列,其分别用于提供冲击轴肩42的高压气体,机体10上设置有一压缩气通道14,该压缩气通道14一端与上端盖90上的压缩气进口95连通、另一端通过设置在机体10内壁上的环形气槽与多个导气通道53连通以及与多个轴向阻尼塞61和多个轴向阻尼塞52的进气口连通。磨削电主轴工作时,压缩气体由压缩气进口95进入,并由压缩气通道14均匀分配给多个径向阻尼塞51、多个轴向阻尼塞52和多个轴向阻尼塞61,使轴芯40保持轴向和径向悬浮。
在磨削电主轴工作时,除了机体10和轴芯40发热外,上述的定子20以及径向气浮轴承50也会产生热量,因此,为了进一步提高磨削电主轴的精度,在上述的机体10与定子20的外套之间、以及机体10与径向气浮轴承50之间均形成有冷却间隙,该两冷却间隙的两端分别与冷却液通道11和冷却液通道12连通,即该两个冷却间隙分别串联于冷却通道中,如此,由第二冷却液进口94进入的冷却液,可以同时为机体10、定子20以及径向气浮轴承50降温。为了保证密封性,可以在上述的冷却间隙两端设置密封圈。
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 (3)

1.一种磨削电主轴,其特征在于,包括,
轴芯,该轴芯上设置有一由其上端面延伸至其下端面的冷却通孔;
固定的套设在轴芯外部的转子;
套在转子外部并与转子匹配的定子;
固定在定子外部的机体组件,该机体组件上设置有与冷却通孔的上端部连通的第一冷却液进口、第二冷却液进口、第二冷却液出口、以及将第二冷却液进口和第二冷却液出口连通的冷却通道;
固定在机体组件下端部的防护罩;
同步连接在轴芯下端部并嵌置于防护罩内的砂轮安装座,砂轮安装座与防护罩之间形成一个导流间隙;砂轮安装座上设置有第一导流孔和第二导流孔,第一导流孔将冷却通孔的下端部与第二导流孔的内侧端连通,第二导流孔的外侧端部延伸至砂轮安装座的侧面并与导流间隙连通;第二导流孔沿砂轮安装座的径向延伸,第一导流孔由内向外逐渐向上倾斜,且第一导流孔的内侧端部与冷却通孔的下端部连通、外侧端与第二导流孔的内侧端连通;
固定在砂轮安装座内的磨削砂轮。
2.如权利要求1所述的磨削电主轴,其特征在于,机体组件包括机体、固定在机体上端部的上端盖、固定在机体内部并以间隙配合的方式套在轴芯外部的径向气浮轴承、以及固定在径向气浮轴承下端部的轴向止推轴承,轴芯的下端部设置有一被限定在径向气浮轴承和轴向止推轴承之间的轴肩,径向气浮轴承上设置有多个向径向气浮轴承和轴芯之间的间隙输送压缩空气的径向阻尼塞,径向气浮轴承与轴肩正对的面、轴向止推轴承与轴肩正对的面上均设置有轴向阻尼塞;机体组件上设置有一压缩气通道,该压缩气通道的一端与径向阻尼塞和轴向阻尼塞连通、另一端延伸至机体组件的表面形成一个进气口。
3.如权利要求2所述的磨削电主轴,其特征在于,机体与定子的外套之间、机体与径向气浮轴承之间均形成有冷却间隙,该两冷却间隙分别串联于冷却通道上。
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