CN104368829A - 空气静压轴承电主轴 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械加工领域，一种机械加工装置。本发明公开了一种空气静压轴承电主轴，包括同轴设置的主体组件、前轴承组件、后轴承组件、推力轴承、定子组件、转子组件、水/气路套组件及气缸组件，前轴承组件设置在主体组件的前端向主体组件内伸入，与主体组件的外边缘平齐，前轴承组件前端连接转子组件，转子组件向外连接推力轴承，推力轴承和前轴承组件中间设有推力间隙环；前轴承组件向后在主体组件腔内连接定子组件，定子组件后端在主体组件腔内连接后轴承组件，水/气路套组件前端较窄部分伸向主体组件腔内与后轴承组件连接，后端与气缸组件连接，气缸组件后端设有螺丝贯穿连接气缸组件。转速高，稳定性好，加工精度高。

Description

空气静压轴承电主轴
技术领域
本发明属于机械加工领域，涉及一种电主轴。 
背景技术
目前随着PCB主板上需要加工的孔径直径越来越小，密度越来越大，加工精度要求越来越高，对电主轴转速和精度的要求更是越来越严格而传统的电主轴轴承线转速慢，滚珠圆度差，导致电主轴在高转速运转情况下，振动大，影响加工精度。 
发明内容
本发明的目的是提供一种空气静压轴承电主轴，能够弥补现有问题的不足，实现电主轴在高速运转时高稳定性。 
为实现上述目的，本发明的技术方案为： 
空气静压轴承电主轴，包括同轴设置的主体组件、轴霸、前轴承组件、后轴承组件、推力轴承、定子组件、转子组件、水/气路套组件及气缸组件；其中：所述转子组件后端连接气缸组件，在转子组件外围从后向前依次有水/气路套组件、后轴承组件、定子组件和前轴承组件，在转子组件外围、所述后轴承组件、定子组件及前轴承组件内设有轴芯，所述轴芯前部有向外突出的边缘，所述边缘为飞盘，所述飞盘与前轴承组件后端连接，在所述飞盘前端、转子组件周围设有推力轴承。
所述主体组件包括主体外套，所述的主体外套上设有若干个密封圈，所述的主体外套内设有主体内胆，所述的前轴承组件、定子组件和后轴承组件设置在主体内胆腔内，主体内胆内还设有至少1条“S”型冷却水槽路和至少1条直线型冷却水槽路。 
所述的冷却水槽路截面为方形。所述前轴承组件包括轴承主体，所述的轴承主体内设有轴承内胆，所述轴承主体和轴承内胆内横向设有径向气道，所述径向气道在内腔处设有径向喷咀，在所述轴承主体内轴向设有与径向气道连通的轴向气道，所述轴向气道在轴承主体前壁端设有推力喷咀，所述轴承主体上还设有水/气路孔，轴承内胆和轴承主体之间设有若干个密封圈，轴承主体外侧向内设有一径向水路孔，轴承主体外侧设有若干个密封圈，轴承内胆外表面向内凹陷为一环槽与径向水路孔连接。 
所述的定子组件包括：定子基体，所述定子基体内设有定子外套，所述定子基体两端设有绕线端，所述的绕线端和定子基体连接处设有绝缘板，其中一绕线端上设有一接线头。 
所述的转子组件包括顶杆，顶杆前端通过夹头螺丝连接夹头，所述顶杆前部及夹头后部外围设有一轴芯，所述轴芯和夹头的后部之间还设有轴霸，所述轴霸前端连接弹片，所述的夹头贯穿弹片。 
所述的水/气路套组件包括水/气路套组件主体，所述水/气路组件主体下端设有测速装置；所述水/气路主体内设有冷却接头和环槽，所述冷却接头和环槽分别为冷却水的入口和出口。所述水/气路套组件主体下端向内设有测速装置，所述测速装置连接测速装置过线孔；所述水/气路套组件主体中心圆柱孔内设有镶件。 
所述的气缸组件包括若干层气缸动力板，所述气缸动力板内有气缸连接螺丝贯穿，所述气缸连接螺丝贯穿所有层气缸动力板并与气缸动力板内孔有一定间隙，所述气缸动力板后端面设有台阶式进气孔，所述气缸动力板沿中心向外连接隔层板，所述隔层板内设有径向排气孔和轴向排气孔，所述轴向排气孔和径向排气孔相通，所述后层气缸动力板和隔层板后端连接后盖，后盖上端面安装有螺丝，螺丝贯穿所有隔层板与下一级配件连接。 
所述推力轴承前端设有防护装置，防护装置包括防护罩和防护圈。 
主轴工作时从水/气路套组件接入一定的压力空气，分别供给后轴承、前轴承及推力轴承，使转子完全处于悬浮状态，运转时不会与任何配件接触,给定子提供符合要求的三相交流电源,使其产生磁场,在磁场力的作用下，转子进行高速转动.当需要更换新刀具时，在气缸顶部接入一定的压力空气,气缸顶杆推动夹头螺丝下移后夹头张开，可进行换刀,闭气后气缸弹簧使顶杆后退，顶杆前顶面与夹头螺丝端面有一定间隙，使转子里弹片又一次夹紧刀具.当转子高速运转时与空气摩擦产生热量,为了保证主轴稳定、可靠的工作，从水/气路套组件接入冷却液流向主体内胆，前/后轴承内胆，推力轴承进行循环排出热量。若安装在自动化机床上进行控制便可进行自动高速、高效加工，主轴中装有温度传感器和测速传感器可进行相应的反馈保护。 
本发明的有益效果在于： 
1.采用空气静压轴承技术，通过将转子悬浮在电主轴内部，使转子工作转速达到200000r/min，满足高速、高精度的加工需求。
2. 采用小直径前止推空气静压轴承技术，使转子能够精确的悬浮在高速电主轴内部的静压空间，提高了运转精度，与后止推的长力臂相比，前止推转子的短力臂起到了很好的前端稳定性，提高了钻孔精度。 
3.新颖的主轴水路冷却系统：通过采用直线与S型相结合的水路结构，大大的提高了冷却效果，同时通过这个系统更利于进行产品加工，提高工作效率。 
附图说明
图1是本发明整体结构示意图。 
图2是图1中的主体组件剖面示意图。 
图3是图1中的主体内胆侧视图。 
图4是图1中的前轴承组件剖面结构示意图。 
图5是图1中的转子组件结构示意图。 
图6是图1中的定子组件结构示意图。 
图7是图1中的水/气路套组件剖面结构示意图。 
图8是图1中的水/气路套组件侧视图。 
图9是图1中的气缸组件剖面结构图。 
1、主体组件；2、前轴承组件；3、推力轴承；4、推力间隙环；5、转子组件；6、定子组件；7、后轴承组件；8、水/气路套组件；9、气缸组件；10、气缸回位弹簧；11、防护罩；12、螺丝；13、轴芯；14、主体内胆；15、主体外套；16、密封圈；17、冷却水槽路；20、水/气路孔；21、轴承主体；22、轴承内胆；23、推力喷咀；24、径向喷咀；25、密封圈；26、径向喷咀连通槽；27、密封圈；28、径向水路孔；29、环槽；51、顶杆；52、夹头螺丝；53、弹片；54、夹头；55、轴霸；56、飞盘；61、定子外套；62、定子基体；63、绕线端；64、绝缘板；65、出线头；80、测速装置过线孔；81、水/气路套组件主体；82、环槽；83、冷却接头；84、测速装置；85、镶件；86、冷却接口；87、冷却孔A；88、冷却孔B；89、冷却孔；90、螺丝；91、动力板；92、后盖；93、轴向排气孔；94、隔层板；95、径向排气孔；96、弹簧；97、顶杆；98、顶杆垫环；99、密封圈、911、气缸连接螺丝；912、台阶式进气孔。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。 
空气静压轴承电主轴，包括同轴设置的主体组件1、轴芯13、前轴承组件2、后轴承组件7、推力轴承3、定子组件6、转子组件5、水/气路套组件8及气缸组件9；其中：所述转子组件5后端连接气缸组件9，在转子组件5外围从后向前依次有水/气路套组件8、后轴承组件7、定子组件6和前轴承组件2，在转子组件5外围、在所述后轴承组件7、定子组件6及前轴承组件2内设有轴芯13，所述轴芯13前部有向外突出的边缘，所述边缘为飞盘，所述飞盘与前轴承组件2后端连接，在所述飞盘13前端、转子组件5周围设有推力轴承3。 
所述主体组件1包括主体外套15，所述的主体外套15上设有若干个密封圈16，所述的主体外套15内设有主体内胆14，所述的前轴承组件2、定子组件6和后轴承组件7设置在主体内胆14腔内，主体内胆14内还设有至少1条“S”型冷却水槽路17和至少1条直线型冷却水槽路17。 
所述的冷却水槽路17截面为方形。 
所述前轴承组件2包括轴承主体21，所述的轴承主体21内设有轴承内胆22，所述轴承主体21和轴承内胆22内横向设有径向气道，所述径向气道在内腔处设有径向喷咀24，在所述轴承主体21内轴向设有与径向气道连通的轴向气道，所述轴向气道在轴承主体前壁端设有推力喷咀23，所述轴承主体21上还设有水/气路孔20，轴承内胆22和轴承主体21之间设有若干个密封圈27，轴承主体21外侧向内设有一径向水路孔28，轴承主体21外侧设有若干个密封圈25，轴承内胆22外表面向内凹陷为一环槽29径向水路孔28连接。 
所述的定子组件6包括：定子基体62，所述定子基体62内设有定子外套61，所述定子基体62两端设有绕线端63，所述的绕线端63和定子基体62连接处设有绝缘板64，其中一绕线端63上设有出线头65。 
所述的转子组件5包括顶杆51，顶杆51前端通过夹头螺丝52连接夹头54，所述顶杆51前部及夹头后部外围设有一轴芯13所述轴芯13和夹头54的后部之间还设有轴霸55，所述轴霸55前端连接弹片53；所述的夹头54贯穿弹片53。 
所述的水/气路套组件8包括水/气路套组件主体81，所述水/气路主体81内设有冷却接头83和环槽82，所述冷却接头83和环槽82分别为冷却水的入口和出口；所述水/气路组件主体81下端设有测速装置84；所述测速装置84连接测速装置过线孔80；所述水/气路套组件主体81中心圆柱孔内设有镶85。 
所述的气缸组件9包括若干层气缸动力板91，所述气缸动力板91内有气缸连接螺丝911贯穿，所述气缸连接螺丝911贯穿所有层气缸动力板91并与气缸动力板91内孔有一定间隙，所述气缸动力板91后端面设有台阶式进气孔912，所述气缸动力板91沿中心向外连接隔层板94，所述隔层板94内设有径向排气孔95和轴向排气孔93，所述轴向排气孔93和径向排气孔95相通，所述后层气缸动力板91和隔层板94后端连接后盖92，后盖92上端面安装有螺丝90，螺丝90贯穿所有隔层板94与下一级配件连接。 
所述推力轴承3前端设有防护装置11，防护装置11包括防护罩和防护圈。 
当然，以上的实施例只是在于说明而不是限制本发明，以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的方案所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。 

Claims (10)

1.空气静压轴承电主轴，包括同轴设置的主体组件、轴霸、前轴承组件、后轴承组件、推力轴承、定子组件、转子组件、水/气路套组件及气缸组件，其特征在于：所述转子组件后端连接气缸组件，在转子组件外围从后向前依次有水/气路套组件、后轴承组件、定子组件和前轴承组件，在转子组件外围、所述后轴承组件、定子组件及前轴承组件内设有轴芯，所述轴芯前部有向外突出的边缘，所述边缘为飞盘，所述飞盘与前轴承组件后端连接，在所述飞盘前端、转子组件周围设有推力轴承。
2.如权利要求1所述的空气静压轴承电主轴，其特征在于：所述主体组件包括主体外套，所述的主体外套上设有若干个密封圈，所述的主体外套内设有主体内胆，所述的前轴承组件、定子组件和后轴承组件设置在主体内胆腔内，所述主体内胆内还设有冷却水槽路，所述冷却水槽路至少包括1条“S”型的冷却水槽路和1条直线型的冷却水槽路。
3.如权利要求2所述的空气静压轴承电主轴，其特征在于：所述的冷却水槽路截面为方形。
4.如权利要求1所述的空气静压轴承电主轴，其特征在于：所述前轴承组件包括轴承主体，所述的轴承主体内设有轴承内胆，所述轴承主体和轴承内胆内横向设有径向气道，所述径向气道在内腔处设有径向喷咀，在所述轴承主体内轴向设有与径向气道连通的轴向气道，所述轴向气道在轴承主体前壁端设有推力喷咀，所述轴承主体上还设有水/气路孔。
5.如权利要求1所述的空气静压轴承电主轴，其特征在于：所述的定子组件包括定子基体，所述定子基体内设有定子外套，所述定子基体两端设有绕线端，所述的绕线端和定子基体连接处设有绝缘板。
6.如权利要求1所述的空气静压轴承电主轴，其特征在于：所述的转子组件包括顶杆，顶杆前端通过夹头螺丝连接夹头，所述顶杆前部及夹头后部外围设有一轴芯，所述轴芯和夹头后部之间还设有轴霸，所述轴霸前端连接弹片；所述的夹头贯穿弹片。
7.如权利要求1所述的空气静压轴承电主轴，其特征在于：所述的水/气路套组件包括水/气路套组件主体，所述水/气路组件主体下端设有测速装置；所述水/气路主体内设有冷却接头和环槽，所述冷却接头和环槽分别为冷却水的入口和出口。
8.如权利要求1所述的空气静压轴承电主轴，其特征在于：所述的气缸组件包括若干层气缸动力板，所述气缸动力板内有气缸连接螺丝贯穿，所述气缸连接螺丝贯穿所有层气缸动力板并与气缸动力板内孔有一定间隙，所述气缸动力板后端面设有台阶式进气孔，所述气缸动力板沿中心向外连接隔层板，所述隔层板内设有径向排气孔和轴向排气孔，所述轴向排气孔和径向排气孔相通。
9.如权利要求1所述的空气静压轴承电主轴，其特征在于：所述推力轴承前端设有防护装置。
10.如权利要求1所述的空气静压轴承电主轴，其特征在于：所述的防护装置包括防护罩和防护圈。
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