CN104625104A - 一种微型多功能高速电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微型多功能高速电主轴，包括机体、轴芯、拉杆组件、气缸组件及风冷系统，轴芯穿设于机体内，拉杆组件穿设有轴芯内，气缸组件装设于机体顶部，风冷系统包括用于对定子进行冷却的第一冷却通道及用于对上、下轴承进行冷却的第二冷却通道，该第一冷却通道和第二冷却通道相互分离，互不影响，从而可避免由定子处带来的热传递至轴承处，可提高对轴承的冷却效果；轴芯顶部设有限位螺母及限位螺钉，其中，该限位螺钉用于限定下轴承的轴向游离距离，有效保护下轴承，提高轴承的使用寿命。

Description

一种微型多功能高速电主轴

技术领域

本发明涉及加工主轴设备，尤其涉及一种微型多功能高速电主轴。

背景技术

随着人们对于电子产品体积更小、精密度更高的要求，对电子元件进行加工的主轴也朝着小型化的方向发展。现有的加工主轴普遍存在结构设计不合理，使主轴的整体体积达不到小型化要求；冷却通道相互连通，定子产生的热由冷却气体带到轴承处，影响轴承的冷却效果，进而降低整个主轴的冷却效果；拉刀组件在频繁换刀过程中，存在剧烈振动，对轴承造成损害，影响主轴使用寿命。

有鉴于此，急需一种新的技术方案来解决上述技术问题。

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微型多功能高速电主轴，可对主轴轴承进行重点冷却，使主轴获得更好的冷却效果；确保下轴承在换刀过程中不会发生过度游离现象，有效保护下轴承，从而提高轴承的使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种微型多功能高速电主轴，包括：

机体，由机体外套和机体内套过盈装配组成，机体内套位于机体外套的下部，机体上端设有上轴承座；

通过上轴承及下轴承枢接于机体内的轴芯，轴芯与机体之间装设有定子和转子；轴芯的顶部固定连接有限位螺母，该限位螺母的底部通过上轴承锁紧螺母与上轴承内圈抵接；该限位螺母的底面与上轴承的顶端面之间设有打刀限位块，限位螺母上穿设有限位螺钉，该限位螺钉的下端与打刀限位块的顶端面之间留有间隙，该间隙小于下轴承的轴向游离间隙；

拉杆组件，包括活动地穿接在轴芯内的拉杆、套设于拉杆顶部的碟形弹簧组及固定连接于拉杆底端的夹头，所述碟形弹簧组的上下两端分别抵顶于拉杆端部及设于轴芯外壁的凸缘上；

气缸组件，包括固定连接于上轴承座上部的缸体及可在缸体内上下活动的活塞，活塞下端正对所述拉杆顶端部；及

风冷系统，包括相互分离的第一冷却通道及第二冷却通道，所述第一冷却通道开设于定子与机体外套的装配面之间，用于对定子进行冷却；所述第二冷却通道包括开设于上轴承座与机体外套装配面之间的上轴承冷却通道及开设于机体内套与机体外套装配面之间的下轴承冷却通道，该上轴承冷却通道与下轴承冷却通道相互连通。

进一步地，所述缸体由一个缸体一及多个叠置于一起的缸体二构成，所述活塞由多个位于缸体内的活塞一及位于气缸组件最下端的活塞二构成，且活塞二的底部凸设有推杆，该推杆下端正对所述拉杆顶端部，推杆的内部从上至下依次设有出气螺钉、弹簧及出气芯。

进一步地，所述拉杆顶部及拉杆底部均开设有T形导气孔，T形导气孔连通拉杆与轴芯内壁之间的装配间隙，且拉杆顶部的T形导气孔正对所述出气芯，拉杆底部的T形导气孔延伸至所述夹头内部。

进一步地，所述气缸组件和上轴承座之间设有连接座，该连接座固定于上轴承座顶部，所述缸体固定连接于连接座顶部；所述推杆上套设有复位垫块，该复位垫块与所述活塞二之间装设有复位弹簧。

进一步地，所述上轴承座设有径向法兰，该径向法兰上开设有一第一进气口、一第二进气口及一第一排气口，所述第一进气口及第一排气口分别与第一冷却通道的两端连接；所述第二进气口连接所述上轴承冷却通道上端，所述下轴承冷却通道通过主轴下端的装配间隙与外界连通。

进一步地，还包括固定于机体下端部的下端盖组件及用于固定下轴承的下轴承锁紧螺母，所述下端盖组件包括下端盖及吹尘垫块，所述吹尘垫块过盈连接于下端盖上，所述下轴承锁紧螺母、下端盖及吹尘垫块内部开设有气幕密封通道，该气幕密封通道的进气口连接所述下轴承冷却通道，该气幕密封通道的出气端连接下轴承锁紧螺母与下端盖之间的装配间隙。

进一步地，所述上轴承座内设有若干沉孔，沉孔内装设有预紧弹簧，预紧弹簧的两端分别抵顶于上轴承的底端面和沉孔的底壁上。

进一步地，所述预紧弹簧的顶端与上轴承的底端面之间设有预紧垫片。

相比于现有技术，本发明的有益效果是：

一、本发明克服了现有技术中对于微型主轴冷却难的问题，通过采用双通道冷却结构，相比于单通道的冷却结构，使冷却轴承与冷却定子的通道分开，可避免定子产生的热由冷却气体带到轴承位，使轴承得到更好的冷却，极大地提高主轴轴承的使用寿命；

二、主轴在卸刀时，活塞作用于拉杆组件上，使拉杆组件受力，拉杆组件所受的力依次作用于上轴承锁紧螺母、上轴承内圈、轴芯及下轴承内圈上，并使上述部件一起发生下移，直到限位螺钉下端与达到限位块发生接触，由于限位螺钉下端与打刀限位块顶端面的间隙小于下轴承的轴向游离间隙，因此可确保下轴承不会发生过度游离，有效地保护下轴承，提高轴承的使用寿命。

附图说明

图1为本发明一种微型多功能高速电主轴的仰视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为图2所示本发明的A-A向剖视图；

图4为图2所示本发明的B-B向剖视图；

图5为图2所示本发明的C-C向剖视图；

图6为本发明的拉杆组件的结构示意图；

图7为本发明的气缸组件的结构示意图；

图8为本发明的下端盖组件的结构示意图。

其中：1、机体；11、机体外套；12、机体内套；13、上轴承座；131、径向法兰；132、预紧弹簧；14、上轴承；141、上轴承冷却通道；142、第二进气口；15、下轴承；151、下轴承冷却通道；152、下轴承锁紧螺母；16、定子；161、第一冷却通道；162、第一进气口；163、第一排气口；17、消声片；18、下端盖；181、气幕密封通道；19、吹尘垫块；2、轴芯；21、限位螺母；211、限位螺钉；22、上轴承锁紧螺母；23、打刀限位块；3、拉杆组件；31、拉杆；311、T形导气孔；32、碟形弹簧组；33、夹头；4、气缸组件；411、缸体一；412、缸体二；421、活塞一；422、活塞二；43、推杆；431、出气螺钉；432、弹簧；433、出气芯；44、接气头；5、连接座；61、复位垫块；62、复位弹簧。

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：

请参阅图1至图5，本发明揭示一种微型多功能高速电主轴，包括机体1、轴芯2、拉杆组件3、气缸组件4及风冷系统。

请参阅图3至图5，所述机体1由机体外套11和机体内套12过盈装配组成，机体内套12位于机体外套11的下部，机体1上端设有上轴承座13。

所述轴芯2通过上轴承14及下轴承15枢接于机体1内，上轴承14装设于上轴承座13内，下轴承15装设于机体内套12内；轴芯2与机体1之间装设有定子16和转子(图中未标示)，其中，所述定子16和机体外套11的装配面之间设有螺旋状的第一冷却通道161，该第一冷却通道161用于对定子16及其附近的部件进行冷却；轴芯2的顶部固定连接有限位螺母21，该限位螺母21的底部通过上轴承锁紧螺母22与上轴承14内圈抵接；该限位螺母21的底面与上轴承14的顶端面之间设有打刀限位块23，该打刀限位块23的外圈部分支撑于上轴承座13上；限位螺母21上穿设有限位螺钉211，通过调节限位螺钉211旋进限位螺母21内的深度，可使该限位螺钉211的下端与打刀限位块23的顶端面之间的间隙小于下轴承15的轴向游离间隙；主轴在卸刀时，气缸组件4作用于拉杆组件3上，使拉杆组件3受力，拉杆组件3所受的力依次作用于上轴承锁紧螺母22、上轴承14内圈、轴芯2及下轴承15内圈上，并使上述部件一起发生下移，直到限位螺钉211下端与打刀限位块23发生接触，由于限位螺钉211下端与打刀限位块23顶端面的间隙小于下轴承15的轴向游离间隙，因此可确保下轴承15不会发生过度游离，可有效地保护下轴承15，从而提高轴承的使用寿命。

请结合参阅图6，所述拉杆组件3包括活动地穿接在轴芯2内的拉杆31、套设于拉杆31顶部的碟形弹簧组32及固定连接于拉杆31底端的夹头33，所述碟形弹簧组32的上下两端分别抵顶于拉杆31端部及设置于轴芯外2壁的凸缘(图中未标示)上，具体地，该碟形弹簧组32的顶部设有碟簧盖(图中未标示)，该碟簧盖用于紧固碟形弹簧组32，碟形弹簧组32用于提供一个使拉杆31向上顶推的弹性应力，所述夹头33用于夹持加工用的刀具。

请结合参阅图7，所述气缸组件4包括固定连接于上轴承座13上部的缸体及可在缸体内上下活动的活塞，活塞下端正对所述拉杆31顶端部，具体的，所述缸体由一个缸体一411及多个叠置于一起的缸体二412构成，所述活塞由多个位于缸体内的活塞一421及位于气缸组件4最下端的活塞二422构成，且活塞二422的底部凸设有推杆43，该推杆43下端正对所述拉杆31顶端部，推杆43的内部从上至下依次设有出气螺钉431、弹簧432及出气芯433；气缸组件4的顶部还设有用于连接气源的接气头44；气缸组件4工作时，气体推动活塞一421及活塞二422一起上下活动，进而带动所述推杆43推顶拉杆31，实现打刀的工序。

进一步地，所述拉杆31顶部及拉杆31底部均开设有T形导气孔311，T形导气孔311连通拉杆31与轴芯2内壁之间的装配间隙，且拉杆31顶部的T形导气孔311正对所述出气芯433，拉杆31底部的T形导气孔311延伸至所述夹头33内部；主轴卸刀时，推杆43顶推拉杆31，使拉杆31下移，夹头33松开刀具，此时可控制气缸组件4的出气芯433，使之保持吹气，气流顺着拉杆31顶部的T形导气孔311依次经过拉杆31与轴芯2内壁之间的装配间隙，再经过拉杆31底部的T形导气孔311而从夹头33内部喷出，从而可达到防止外界杂物进入主轴内部的目的，防止主轴受污染。

所述上轴承座13与机体外套11的装配面之间设有上轴承冷却通道141，所述机体内套12与机体外套11的装配面之间设有下轴承冷却通道151，该上轴承冷却通道141与下轴承冷却通道151相互连通，并共同组成本发明的第二冷却通道，该第二冷却通道与上述第一冷却通道161相互分离，并共同构成本主轴的风冷系统；这种双通道冷却结构，相比于单通道的冷却结构，使冷却轴承与冷却定子的通道分开，可避免定子产生的热由冷却气体带到轴承位，使轴承得到更好的冷却，克服了现有技术中对于微型主轴冷却难的问题，可极大地提高主轴轴承的使用寿命。

进一步地，所述气缸组件4和上轴承座13之间设有连接座5，该连接座5固定于上轴承座13顶部，所述缸体固定连接于连接座5顶部；所述推杆43上套设有复位垫块61，复位垫块61的底部支撑于连接座5上，该复位垫块61与所述活塞二422之间装设有复位弹簧62，该复位弹簧62用于提供一个使活塞二422向上回弹的作用力。

具体地，所述上轴承座13设有径向法兰131，该径向法兰131上开设有一第一进气口162、一第二进气口142及一第一排气口163，所述第一进气口162及第一排气口163分别与第一冷却通道161的两端连接；往第一进气口162通入冷空气，冷空气经过所述第一冷却通道161后，再通过一排气通道(图中未标示)而从第一排气口163排出，从而实现对定子16及其附近部件的冷却作用；优选的，该第一排气口163内设有消声片17，该消声片17可降低气流运动产生的噪音；所述第二进气口142连接所述上轴承冷却通道141上端，所述下轴承冷却通道151通过主轴下端的装配间隙与外界连通；往第二进气口142通入冷空气，冷空气沿着上轴承冷却通道141向前流动，完成对上轴承14处的冷却；然后气体流向下轴承冷却通道151，完成对下轴承15处的冷却，最后气体从主轴下端的装配间隙排到外界；上述第一进气口162和第二进气口142均通过相应的接气头与外界气源连接。

请结合参阅图8，具体地，机体1下端部还固定有下端盖组件及用于固定下轴承15的下轴承锁紧螺母152，所述下端盖组件包括下端盖18及吹尘垫块19，所述吹尘垫块19过盈连接于下端盖18上，所述下轴承锁紧螺母152、下端盖18及吹尘垫块19内部开设有气幕密封通道181，该气幕密封通道181的进气口连接所述下轴承冷却通道151，该气幕密封通道181的出气端连接下轴承锁紧螺母152与下端盖18之间的装配间隙；因此，上述完成对上轴承14及下轴承15的冷却作用后的气体再经过该气幕密封通道181，最终在轴芯2外表面与下端盖18内壁的装配间隙处吹出，形成端部气幕，起到防止外界杂物进入主轴内部的作用。

进一步地，所述上轴承座13内设有若干沉孔(图中未标示)，沉孔内装设有预紧弹簧132，预紧弹簧132的两端分别抵顶于上轴承14的底端面和沉孔的底壁上，所述预紧弹簧132的顶端与上轴承14的底端面之间还可设有预紧垫片(图中未标示)，通过设置预紧弹簧132的数目或者预紧垫片的厚度，从而可使上轴承14获得不同的预紧力。

综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：

一、本发明克服了现有技术中对于微型主轴冷却难的问题：通过采用双通道冷却结构，相比于单通道的冷却结构，使冷却轴承与冷却定子16的通道分开，可避免定子16产生的热由冷却气体带到轴承位，使轴承得到更好的冷却，极大地提高主轴轴承的使用寿命；

二、主轴在卸刀时，活塞作用于拉杆组件3上，使拉杆组件3受力，拉杆组件3所受的力依次作用于上轴承锁紧螺母22、上轴承14内圈、轴芯2及下轴承15内圈上，并使上述部件一起发生下移，直到限位螺钉211下端与打刀限位块23发生接触，由于限位螺钉211下端与打刀限位块23顶端面的间隙小于下轴承15的轴向游离间隙，因此可确保下轴承15不会发生过度游离，有效地保护下轴承15，提高轴承的使用寿命；

三、通过在拉杆31两端设置T形导气孔311，配合气缸组件4导入气体，可在卸刀过程中确保外界杂物不会进入主轴内部，进一步提高主轴的密封性；

四、主轴整体体积小，能有效节省机床空间；

五、本主轴最高转速可达60000rpm，加工精度高，便于推广。

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 (8)

1.一种微型多功能高速电主轴，其特征在于，包括：

机体，由机体外套和机体内套过盈装配组成，机体内套位于机体外套的下部，机体上端设有上轴承座；

通过上轴承及下轴承枢接于机体内的轴芯，轴芯与机体之间装设有定子和转子；轴芯的顶部固定连接有限位螺母，该限位螺母的底部通过上轴承锁紧螺母与上轴承内圈抵接；该限位螺母的底面与上轴承的顶端面之间设有打刀限位块，限位螺母上穿设有限位螺钉，该限位螺钉的下端与打刀限位块的顶端面之间留有间隙，该间隙小于下轴承的轴向游离间隙；

拉杆组件，包括活动地穿接在轴芯内的拉杆、套设于拉杆顶部的碟形弹簧组及固定连接于拉杆底端的夹头，所述碟形弹簧组的上下两端分别抵顶于拉杆端部及设置于轴芯外壁的凸缘上；

气缸组件，包括固定连接于上轴承座上部的缸体及可在缸体内上下活动的活塞，活塞下端正对所述拉杆顶端部；

风冷系统，包括相互分离的第一冷却通道及第二冷却通道，所述第一冷却通道开设于定子与机体外套的装配面之间，用于对定子进行冷却；所述第二冷却通道包括开设于上轴承座与机体外套装配面之间的上轴承冷却通道及开设于机体内套与机体外套装配面之间的下轴承冷却通道，该上轴承冷却通道与下轴承冷却通道相互连通。

2.如权利要求1所述的微型多功能高速电主轴，其特征在于：所述缸体由一个缸体一及多个叠置于一起的缸体二构成，所述活塞由多个位于缸体内的活塞一及位于气缸组件最下端的活塞二构成，且活塞二的底部凸设有推杆，该推杆下端正对所述拉杆顶端部，推杆的内部从上至下依次设有出气螺钉、弹簧及出气芯。

3.如权利要求2所述的微型多功能高速电主轴，其特征在于：所述拉杆顶部及拉杆底部均开设有T形导气孔，T形导气孔连通拉杆与轴芯内壁之间的装配间隙，且拉杆顶部的T形导气孔正对所述出气芯，拉杆底部的T形导气孔延伸至所述夹头内部。

4.如权利要求2所述的微型多功能高速电主轴，其特征在于：所述气缸组件和上轴承座之间设有连接座，该连接座固定于上轴承座顶部，所述缸体固定连接于连接座顶部；所述推杆上套设有复位垫块，该复位垫块与所述活塞二之间装设有复位弹簧。

5.如权利要求1所述的微型多功能高速电主轴，其特征在于：所述上轴承座设有径向法兰，该径向法兰上开设有一第一进气口、一第二进气口及一第一排气口，所述第一进气口及第一排气口分别与第一冷却通道的两端连接；所述第二进气口连接所述上轴承冷却通道上端，所述下轴承冷却通道通过主轴下端的装配间隙与外界连通。

6.如权利要求5所述的微型多功能高速电主轴，其特征在于：还包括固定于机体下端部的下端盖组件及用于固定下轴承的下轴承锁紧螺母，所述下端盖组件包括下端盖及吹尘垫块，所述吹尘垫块过盈连接于下端盖上，所述下轴承锁紧螺母、下端盖及吹尘垫块内部开设有气幕密封通道，该气幕密封通道的进气口连接所述下轴承冷却通道，该气幕密封通道的出气端连接下轴承锁紧螺母与下端盖之间的装配间隙。

7.如权利要求1所述的微型多功能高速电主轴，其特征在于：所述上轴承座内设有若干沉孔，沉孔内装设有预紧弹簧，预紧弹簧的两端分别抵顶于上轴承的底端面和沉孔的底壁上。

8.如权利要求7所述的微型多功能高速电主轴，其特征在于：所述预紧弹簧的顶端与上轴承的底端面之间设有预紧垫片。