CN104240586B - 一种电主轴教具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电主轴教具，包括透明壳体、以及用不同色彩标识的转轴、轴承、转子和定子，转轴通过轴承穿设于透明壳体内腔，转子套装于转轴上，定子固装于透明壳体内并套合在转子外部，转轴上套装有随转轴转动的风扇，透明壳体上设有连通透明壳体内腔与外界的进风口和排风口。该教具具有结构简单、成本低廉、可有效提高可视化程度和清洁度的优点。

Description

一种电主轴教具

技术领域

本发明主要涉及教学仪器领域，尤其涉及一种电主轴教具。

背景技术

高速精密加工技术是代表机床工业未来发展趋势的一种新技术。高速精密机床普遍采用电主轴作为核心功能部件，驱动刀具（砂轮）或工件高速旋转，实现高效率高精密加工。电主轴将机床主轴的功能与电机功能从结构上融为一体，省掉了皮带传动等中间环节，具有结构紧凑、速度高、回转精度高、振动小、可无级调速等显著优点，代表了机床主轴的发展方向。

要推广普及电主轴技术，首先需要在现代高等教育和职业教育中，充分对电主轴的结构特点和工作原理进行展示，使学生充分了解和认识电主轴。开展电主轴教学最直观的方法，是采用生动、直观、形象的电主轴教具，帮助学生建立直观感性认识，引导学生对教具进行观察，分析思考，提出问题，并从中学会解决问题的方法。

但目前市场上没有现成的电主轴教具供现场教学使用。其原因在于，电主轴将电机集成于主轴单元中，现场运转会产生大量热量，引起电主轴温升，如运转时间较长，会导致教具材料发热变形甚至烧毁。因此，电主轴教具既要采用合适的材料充分展示电主轴结构特点，又必须采取适当措施控制电主轴的温度，使其控制在一定值以内。实际的电主轴产品一般采取强制循环冷却方式对电主轴的定子及主轴轴承进行冷却，即将经过冷却装置的冷却介质强制性地在主轴定子外和主轴轴承外循环，带走热量。但在电主轴教具中，采取强制循环冷却方式并不适用，一方面循环冷却系统体积大，不利于携带；另一方面制造成本高，且更换过程中冷却介质会影响教具演示室的卫生环境。

由于上述困难，目前市场上没有合适的电主轴教具供现场展示使用，影响了电主轴技术的教学普及程度和教学效果。现代机床高等教育和职业教育，迫切需要合适的电主轴教具。

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，提供一种结构简单、成本低廉、可有效提高可视化程度和清洁度的电主轴教具。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种电主轴教具，包括透明壳体、以及用不同色彩标识的转轴、轴承、转子和定子，所述转轴通过轴承穿设于透明壳体内腔，所述转子套装于转轴上，所述定子固装于透明壳体内并套合在转子外部，所述转轴上套装有随转轴转动的风扇，所述透明壳体上设有连通透明壳体内腔与外界的进风口和排风口。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述转子与定子之间设有用于通风的通风间隙。

所述转轴沿其轴线开设有通孔，所述通孔内穿设有一根拉杆，所述拉杆前端连接有刀柄和刀爪部件，所述拉杆上设有驱使拉杆带动刀爪部件保持卡紧刀柄内壁的复位弹簧，所述拉杆后端连接有推杆机构，经推杆机构对拉杆施加轴向推力时，刀爪部件脱离刀柄内壁。

所述刀爪部件包括刀爪、刀爪内套、活动推块以及推力弹簧，所述刀爪内套固装于拉杆前端，所述刀爪活动套合于刀爪内套外围，所述活动推块和推力弹簧套设于拉杆上、且活动推块位于刀爪的后端与推力弹簧的前端之间，所述复位弹簧复位时，所述拉杆带动刀爪内套驱使刀爪胀开卡紧刀柄，经推杆机构对拉杆施加轴向推力时，所述推力弹簧驱使活动推块推动刀爪脱离刀柄内壁。

所述拉杆于后端部设有用于限制拉杆移动行程的限位组件。

所述限位组件包括卡爪和卡爪内套，所述卡爪内套固装于拉杆的端部，所述卡爪于一端通过固定套与透明壳体内壁连接，于另一端与卡爪内套外壁活动扣接。

所述透明壳体为分段粘接而成的有机玻璃壳体。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的电主轴教具的实施例，该教具包括透明壳体、以及用不同色彩标识的转轴、轴承、转子和定子，转轴通过轴承穿设于透明壳体内腔，转子套装于转轴上，定子固装于透明壳体内并套合在转子外部，这样设置，使得在教具演示时，通过透明壳体能非常直观的看到电主轴内部结构，而且各部件又采用不同的色彩进行了标识，学员在视觉上能很快找到相应的部件，其结构简单，大大提高了该教具的可视化程度和直观性教学效果；而转轴上套装有随转轴转动的风扇，透明壳体上设有连通透明壳体内腔与外界的进风口和排风口，由于风扇会随转轴转动，故在电主轴演示时，外部气流从进风口经风扇的加速后带走透明壳体内腔的热量，从排风口排出，从而达到通风冷却的效果，较传统结构而言，该结构不需要经常更换循环油，一方面能够保证电主轴教具的清洁，提高了教具演示室的卫生环境，另一方面，也大大降低了使用成本。

附图说明

图1是本发明电主轴教具的结构示意图。

图2是图1的A处放大结构示意图。

图3是图1的B处放大结构示意图。

图4是本发明电主轴教具中前段透明壳体的结构示意图。

图5是本发明电主轴教具中后段透明壳体的结构示意图。

图中各标号表示：

1、透明壳体；11、进风口；12、排风口；2、转轴；21、通孔；3、轴承；4、转子；5、定子；6、风扇；7、通风间隙；8、刀柄；9、拉杆；10、刀爪部件；101、刀爪；102、刀爪内套；103、活动推块；104、推力弹簧；13、复位弹簧；14、推杆机构；15、限位组件；151、卡爪；152、卡爪内套。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1至图5示出了本发明电主轴教具的实施例，该教具包括透明壳体1、以及用不同色彩标识的转轴2、轴承3、转子4和定子5，转轴2通过轴承3穿设于透明壳体1内腔，转子4套装于转轴2上，定子5固装于透明壳体1内并套合在转子4外部，这样设置，使得在教具演示时，通过透明壳体1能非常直观的看到电主轴内部结构，而且各部件又采用不同的色彩进行了标识，学员在视觉上能很快找到相应的部件，其结构简单，大大提高了该教具的可视化程度和直观性教学效果；而转轴2上套装有随转轴2转动的风扇6，透明壳体1上设有连通透明壳体1内腔与外界的进风口11和排风口12，由于风扇6会随转轴2转动，故在电主轴演示时，外部气流从进风口11经风扇6的加速后带走透明壳体1内腔的热量，从排风口12排出，从而达到通风冷却的效果，较传统结构而言，该结构不需要经常更换循环油，一方面能够保证电主轴教具的清洁，提高了教具演示室的卫生环境，另一方面，也大大降低了使用成本。

本实施例中，转子4与定子5之间设有用于通风的通风间隙7，该通风间隙7一方面使得转子4与定子5制作过程中的公差放大，其制作更为简单，节约了制作成本，另一方面，透明壳体1内部的气流可经通风间隙7排出至透明壳体1外部，从而带走热量，以实现降温冷却的效果。

本实施例中，转轴2沿其轴线开设有通孔21，通孔21内穿设有一根拉杆9，拉杆9前端连接有刀柄8和刀爪部件10，拉杆9上设有驱使拉杆9带动刀爪部件10保持卡紧刀柄8内壁的复位弹簧13，拉杆9后端连接有推杆机构14，经推杆机构14对拉杆9施加轴向推力时，刀爪部件10脱离刀柄8内壁，该结构中，由液压或气动装置驱动推杆机构14产生轴向推力使拉杆9向前端移动时，此时，刀爪部件10会脱离刀柄8内壁，以实现换刀工作，当换好所需刀柄8时，复位弹簧13恢复形变驱使拉杆9向后端移动，拉杆9会带动刀爪部件10保持卡紧刀柄8内壁，从而实现对刀柄8夹装工作，其结构简单、易于实现。

在其它实施例中，也可手动对推杆机构14加轴向推力，同样可实现对刀柄8夹装和松开工作。

本实施例中，刀爪部件10包括刀爪101、刀爪内套102、活动推块103以及推力弹簧104，刀爪内套102固装于拉杆9前端，刀爪101活动套合于刀爪内套102外围，所活动推块103和推力弹簧104套设于拉杆9上、且活动推块103位于刀爪101的后端与推力弹簧104的前端之间，刀柄8的内壁设有两个卡槽，刀爪101设有两个与卡槽配合卡接的凸起，该结构中，当推杆机构14产生轴向推力使拉杆9向前端移动时，推力弹簧104会驱使活动推块103推动刀爪101的两个凸起退出两个卡槽，使刀爪101脱离刀柄8内壁，以实现换刀工作，当复位弹簧13复位时，拉杆9会向后端移动，同时，拉杆9会带动刀爪内套102驱使刀爪101胀开，此时，刀爪101的两个凸起会与两个卡槽形成卡接而卡紧刀柄8，从而实现对刀柄8夹装工作，其结构简单，设计巧妙。

本实施例中，拉杆9于后端部设有用于限制拉杆9移动行程的限位组件15，该限位组件15能够对拉杆9的移动进行定位，保证对刀柄8卡紧和松开的稳定性和可靠性。

本实施例中，限位组件15包括卡爪151和卡爪内套152，卡爪内套152固装于拉杆9的端部，卡爪151于一端通过固定套与透明壳体1内壁连接，于另一端与卡爪内套152外壁活动扣接，该结构中，通过卡爪151与卡爪内套152的活动扣接，可控制拉杆9向两端移动的最大距离，保证对刀柄8卡紧和松开的稳定性和可靠性。

本实施例中，透明壳体1为分段粘接而成的有机玻璃壳体，制作时，先截取合适的尺寸的有机玻璃壳体，再进行热卷成型、冷却定型完成如图4所示的前段透明壳体1的制作，按照同样的方法完成如图5所示的后段透明壳体1的制作，再将前后两段透明壳体1对接粘接即可，采用分段式结构，一方面有利于透明壳体1的制作成型，另一方面可提高壳体内部的零件安装的方便性。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。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 (7)

1.一种电主轴教具，其特征在于：包括透明壳体（1）、以及用不同色彩标识的转轴（2）、轴承（3）、转子（4）和定子（5），所述转轴（2）通过轴承（3）穿设于透明壳体（1）内腔，所述转子（4）套装于转轴（2）上，所述定子（5）固装于透明壳体（1）内并套合在转子（4）外部，所述转轴（2）上套装有随转轴（2）转动的风扇（6），所述透明壳体（1）上设有连通透明壳体（1）内腔与外界的进风口（11）和排风口（12）。

2.根据权利要求1所述的电主轴教具，其特征在于：所述转子（4）与定子（5）之间设有用于通风的通风间隙（7）。

3.根据权利要求2所述的电主轴教具，其特征在于：所述转轴（2）沿其轴线开设有通孔（21），所述通孔（21）内穿设有一根拉杆（9），所述拉杆（9）前端连接有刀柄（8）和刀爪部件（10），所述拉杆（9）上设有驱使拉杆（9）带动刀爪部件（10）保持卡紧刀柄（8）内壁的复位弹簧（13），所述拉杆（9）后端连接有推杆机构（14），经推杆机构（14）对拉杆（9）施加轴向推力时，刀爪部件（10）脱离刀柄（8）内壁。

4.根据权利要求3所述的电主轴教具，其特征在于：所述刀爪部件（10）包括刀爪（101）、刀爪内套（102）、活动推块（103）以及推力弹簧（104），所述刀爪内套（102）固装于拉杆（9）前端，所述刀爪（101）活动套合于刀爪内套（102）外围，所述活动推块（103）和推力弹簧（104）套设于拉杆（9）上、且活动推块（103）位于刀爪（101）与推力弹簧（104）之间，所述复位弹簧（13）复位时，所述拉杆（9）带动刀爪内套（102）驱使刀爪（101）胀开卡紧刀柄（8），经推杆机构（14）对拉杆（9）施加轴向推力时，所述推力弹簧（104）驱使活动推块（103）推动刀爪（101）脱离刀柄（8）内壁。

5.根据权利要求4所述的电主轴教具，其特征在于：所述拉杆（9）于后端部设有用于限制拉杆（9）移动行程的限位组件（15）。

6.根据权利要求5所述的电主轴教具，其特征在于：所述限位组件（15）包括卡爪（151）和卡爪内套（152），所述卡爪内套（152）固装于拉杆（9）的端部，所述卡爪（151）于一端通过固定套与透明壳体（1）内壁连接，于另一端与卡爪内套（152）外壁活动扣接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电主轴教具，其特征在于：所述透明壳体（1）为分段粘接而成的有机玻璃壳体。