CN104439300A

CN104439300A - 一种具有中心水冷结构的电主轴

Info

Publication number: CN104439300A
Application number: CN201410637348.1A
Authority: CN
Inventors: 汤秀清; 胡腾
Original assignee: Guangzhou Haozhi Electromechanical Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Haozhi Electromechanical Co Ltd
Priority date: 2014-11-12
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2015-03-25

Abstract

一种具有中心水冷结构的电主轴，包括连接座、轴芯、进水轴、电机、转子和壳体，壳体固设于连接座下方，轴芯设于壳体内部，进水轴穿设并固定于连接座中，进水轴内部设有第一冷却通道，进水轴上端设有进水口；轴芯内部设有第二冷却通道，第一冷却通道的两端分别连通于进水口和第二冷却通道，第二冷却通道下端连通于刀具接口。本发明在进行加工时，可将中心水冷与传统的水冷结构结合使用，将很好地弥补传统冷却方式的不足，可很好地带走轴芯由于转子工作产生的热量，降低轴芯的温度；减小主轴分别在冷机及热机状态存在的加工误差，提高电主轴的加工精度；对加工刀具进行冷却，可大大增长刀具的使用寿命，提高加工效率及精度。

Description

一种具有中心水冷结构的电主轴

技术领域

本发明涉及一种具有中心水冷结构的电主轴。

背景技术

现有的电主轴包括壳体、连接座、上盖、电机和轴芯，上盖盖设于连接座上方，壳体固设于连接座下方，电机安装于壳体的内缘，轴芯设于壳体内部。目前电主轴的水冷结构一般是壳体上设置冷却水槽，这样，电机和电机上的定子产生的热量传递到壳体时，便可以通过冷却水槽冷却。

然而，由于轴芯与壳体并没有接触，轴芯、轴芯表面的转子以及固定在轴芯下方的刀具便不能有效地冷却，转子的发热占电机总发热量的1/3左右，而转子产生的热量引起的轴芯热膨胀，对加工精度的影响是致命的。同时在超高速磨削过程中，刀具的温度会非常高，这对加工精度也有很大的影响。

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可有效冷却轴芯、转子以及刀具，保证加工精度的具有中心水冷结构的电主轴。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有中心水冷结构的电主轴，包括连接座、轴芯、电机、与所述电机上的定子对应设置的转子以及具有冷却水槽的壳体，所述壳体固设于所述连接座下方，所述电机安装于所述壳体的内缘，所述轴芯设于所述壳体内部，所述轴芯下方设有刀具接口，所述转子固设于所述轴芯的外表面，所述电主轴还包括进水轴，所述进水轴穿设并固定于所述连接座中，所述进水轴内部沿其轴向设有第一冷却通道，所述进水轴上端设有进水口；所述轴芯上端可转动地连接于所述进水轴下端，所述轴芯内部沿其轴向设有第二冷却通道，所述第一冷却通道的两端分别连通于所述进水口和所述第二冷却通道，所述第二冷却通道下端连通于所述刀具接口。

所述轴芯上端设有连接部，所述连接部内设有连接槽，所述进水轴下端设于所述连接槽中，所述连接槽的两端分别连通所述第一、第二冷却通道；所述连接槽内侧壁与所述进水轴之间具有可供冷却水溢出的第一间隙；所述电主轴还包括吹气垫块，所述吹气垫块夹设于所述连接部外侧与所述连接座内侧之间，所述吹气垫块与所述连接部外侧壁之间具有第二间隙；所述吹气垫块上设有通气孔，所述连接座上设有用于持续进气的进气通道，所述通气孔的两端分别连通所述进气通道和所述第二间隙；所述连接座上设有用于排出冷却水的排水通道，所述第一间隙上端和第二间隙上端均连通于所述排水通道。

所述排水通道包括第一、第二排水通道，所述第一排水通道开设于所述进水轴的周向外侧，并位于所述第一、第二间隙的上方；所述第二排水通道开设于所述连接座的一侧；所述连接座上还设有出水口；所述第一、第二间隙的上端均连通于所述第一排水通道，所述第二排水通道的两端分别连通所述第一排水通道和所述出水口。

所述连接座上设有进气口，所述进气口连通于所述进气通道远离所述通气孔的一端。

所述电主轴还包括连接头，所述连接头固设于所述轴芯上方，所述连接头上开设有通孔，所述通孔连通于所述进水口。

所述电主轴还包括压盖，所述压盖的外侧螺接在所述连接座上部，同时将所述进水轴压紧在所述连接座中，所述轴芯的上端穿设于所述压盖中。

所述压盖与所述轴芯之间设有第一密封圈，所述压盖与所述连接座之间设有第二密封圈。

本发明的有益效果在于：

相比于现有技术，本发明在进行加工时，可将中心水冷与传统的水冷结构结合使用，将很好地弥补传统冷却方式的不足，可很好地带走轴芯由于转子工作产生的热量，降低轴芯的温度，有效提高轴芯的动力学性能，进一步提高电主轴的整体稳定性；大大减小轴芯的热伸长量，明显减小主轴分别在冷机及热机状态存在的加工误差，提高电主轴的加工精度；对加工刀具进行冷却，可大大增长刀具的使用寿命，提高加工效率及精度，有效降低生产成本。

附图说明

图1为本发明省略了壳体和电机后的结构示意图；

其中：10、连接座；11、进气通道；12、排水通道；121、第一排水通道；122、第二排水通道；13、出水口；14、进气口；20、轴芯；21、刀具接口；22、第二冷却通道；23、连接部；24、连接槽；40、转子；50、进水轴；51、第一冷却通道；52、进水口；60、吹气垫块；61、通气孔；70、连接头；71、通孔；80、压盖；90、第一密封圈；100、第二密封圈。

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所示，本发明的具有中心水冷结构的电主轴包括连接座10、轴芯20、电机、与电机上的定子对应设置的转子40以及具有冷却水槽的壳体和进水轴50。壳体固设于连接座10下方，电机安装于壳体的内缘，轴芯20设于壳体内部，轴芯20下方设有刀具接口21，转子40固设于轴芯20的外表面；进水轴50穿设并固定于连接座10中，进水轴50内部沿其轴向设有第一冷却通道51，进水轴50上端设有进水口52；轴芯20上端可转动地连接于进水轴50下端，轴芯20内部沿其轴向设有第二冷却通道22，第一冷却通道51的两端分别连通于进水口52和第二冷却通道22，第二冷却通道22的下端连通于刀具接口21。

该电主轴在进行加工时，刀具安装于刀具接口21上，一方面冷却水通过壳体的冷却水槽冷却电机和定子；同时，冷却水还可以通过进水口52流入第一冷却通道51，再通过第二冷却通道22流进轴芯20内部，再进一步通过刀具接口21流到刀具，这样可以对轴芯20及刀具进行有效地冷却，而且由于转子40与轴芯20是相互接触的，一般情况下还是过盈配合，因此，也能有效冷却转子40。

因此在该电主轴进行加工时，本发明可将中心水冷与传统的水冷结构结合使用，将很好地弥补传统冷却方式的不足，可很好地带走轴芯20由于转子40工作产生的热量，降低轴芯20的温度，有效提高轴芯20的动力学性能，进一步提高电主轴的整体稳定性；大大减小轴芯20的热伸长量，明显减小主轴分别在冷机及热机状态存在的加工误差(约0.05mm，此问题尤其对模具行业产品精度的影响特别大)，提高电主轴的加工精度；对加工刀具进行冷却，可大大增长刀具的使用寿命，提高加工效率及精度，有效降低生产成本。

进一步地，轴芯20上端设有连接部23，连接部23内设有连接槽24，进水轴50下端设于连接槽24中，连接槽24的两端分别连通第一冷却通道51和第二冷却通道22；连接槽24内侧壁与进水轴50之间具有可供冷却水溢出的第一间隙；该电主轴还包括吹气垫块60，吹气垫块60夹设于连接部23外侧与连接座10内侧之间，吹气垫块60与连接部23外侧壁之间具有第二间隙；吹气垫块60上设有通气孔61，连接座10上设有用于持续进气的进气通道11，通气孔61的两端分别连通进气通道11和第二间隙；连接座10上设有用于排出冷却水的排水通道12，第一间隙上端和第二间隙上端均连通于排水通道12。

当冷却水过多或者因堵设不能从下方流出时，便会从第一间隙中溢出，到达排水通道12，为了防止冷却水从第二间隙泄漏，进气通道11持续进气，依次通过通气孔61和第二间隙后，沿着第二间隙的上下方向分别吹出来，并吹入位于第二间隙上方的排水通道12中，从而使溢出来的冷却水从排水通道12吹出去，因此，冷却水不会从第二间隙中向下流出，进入壳体内部而造成短路，保证该电主轴对冷却水的有良好密封效果。排出的冷却水还可通过水冷系统进行循环利用。

在现有的技术中，要实现旋转的轴芯与轴芯配合的非旋转体(比如连接座)之间的密封时，一般采用接触式密封，在两者之间夹设密封件，由于密封件与旋转的轴芯在工作时会产生摩擦力，其使用会直接受到轴芯转速的影响，从而进一步限制到电主轴转速的设计，并且由于摩擦力的因素，密封件的使用寿命也比较短。而本发明的电主轴通过在轴芯20外侧设置吹气垫块60并持续吹气，实现了轴芯20与非旋转体之间的非接触式气封密封，在此密封结构中，由于旋转轴与非旋转体并无直接接触，使用过程中没有相互摩擦，因此非接触式气封密封方式在理论上适用于任何转速的主轴，并且拥有非常高的寿命，从而提高该电主轴的使用寿命。

再进一步地，排水通道12包括第一排水通道121和第二排水通道122，第一排水通道121开设于进水轴50的周向外侧，并位于第一、第二间隙的上方；第二排水通道122开设于连接座10的一侧；连接座10上还设有出水口13；第一、第二间隙的上端均连通于第一排水通道121，第二排水通道122的两端分别连通第一排水通道121和出水口13。

再进一步地，连接座10上设有进气口14，进气口14连通于进气通道11远离通气孔61的一端。

优选地，该电主轴还包括连接头70，连接头70固设于轴芯20上方，连接头70上开设通孔71，通孔71连接于进水口52。

进一步地，该电主轴还包括压盖80，压盖80的外侧螺接在连接座10上部，同时将进水轴50压紧在连接座10中，轴芯20的上端穿设于压盖80中。压盖80盖设于第一排水通道121的上方。

优选地，压盖80与轴芯20之间设有第一密封圈90，压盖80与连接座10之间设有第二密封圈100。这样可以保证压盖80密封盖设于第一排水通道121上方。

在加工时，刀具安装于刀具接口21中，优选地，刀具上设有用于排出冷却水的中心出水孔。这样，冷却水可以流经刀具的中心，有效冷却到刀具的中心部分。

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

1.一种具有中心水冷结构的电主轴，包括连接座、轴芯、电机、与所述电机上的定子对应设置的转子以及具有冷却水槽的壳体，所述壳体固设于所述连接座下方，所述电机安装于所述壳体的内缘，所述轴芯设于所述壳体内部，所述轴芯下方设有刀具接口，所述转子固设于所述轴芯的外表面，其特征在于，所述电主轴还包括进水轴，所述进水轴穿设并固定于所述连接座中，所述进水轴内部沿其轴向设有第一冷却通道，所述进水轴上端设有进水口；所述轴芯上端可转动地连接于所述进水轴下端，所述轴芯内部沿其轴向设有第二冷却通道，所述第一冷却通道的两端分别连通于所述进水口和所述第二冷却通道，所述第二冷却通道下端连通于所述刀具接口。

2.如权利要求1所述的具有中心水冷结构的电主轴，其特征在于，所述轴芯上端设有连接部，所述连接部内设有连接槽，所述进水轴下端设于所述连接槽中，所述连接槽的两端分别连通所述第一、第二冷却通道；所述连接槽内侧壁与所述进水轴之间具有可供冷却水溢出的第一间隙；所述电主轴还包括吹气垫块，所述吹气垫块夹设于所述连接部外侧与所述连接座内侧之间，所述吹气垫块与所述连接部外侧壁之间具有第二间隙；所述吹气垫块上设有通气孔，所述连接座上设有用于持续进气的进气通道，所述通气孔的两端分别连通所述进气通道和所述第二间隙；所述连接座上设有用于排出冷却水的排水通道，所述第一间隙上端和第二间隙上端均连通于所述排水通道。

3.如权利要求2所述的具有中心水冷结构的电主轴，其特征在于，所述排水通道包括第一、第二排水通道，所述第一排水通道开设于所述进水轴的周向外侧，并位于所述第一、第二间隙的上方；所述第二排水通道开设于所述连接座的一侧；所述连接座上还设有出水口；所述第一、第二间隙的上端均连通于所述第一排水通道，所述第二排水通道的两端分别连通所述第一排水通道和所述出水口。

4.如权利要求2所述的具有中心水冷结构的电主轴，其特征在于，所述连接座上设有进气口，所述进气口连通于所述进气通道远离所述通气孔的一端。

5.如权利要求1所述的具有中心水冷结构的电主轴，其特征在于，所述电主轴还包括连接头，所述连接头固设于所述轴芯上方，所述连接头上开设有通孔，所述通孔连通于所述进水口。

6.如权利要求1所述的具有中心水冷结构的电主轴，其特征在于，所述电主轴还包括压盖，所述压盖的外侧螺接在所述连接座上部，同时将所述进水轴压紧在所述连接座中，所述轴芯的上端穿设于所述压盖中。

7.如权利要求6所述的具有中心水冷结构的电主轴，其特征在于，所述压盖与所述轴芯之间设有第一密封圈，所述压盖与所述连接座之间设有第二密封圈。