CN108406343A - 一种电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电主轴，包括机体、转子、定子、轴芯、拉杆以及刀柄，定子穿接于机体内；转子穿接于定子内；轴芯穿接于转子内轴芯的底端设有刀柄槽，刀柄的顶端穿接于刀柄槽内；刀柄的顶端设有拉爪腔，拉杆穿设于轴芯内且所述拉杆的拉爪伸入所述拉爪腔内；拉杆内设有沿轴向延伸的吹气通道；刀柄的顶端面用于在吹气通道内进气时与刀柄槽的底壁间隔形成进气间隙；刀柄槽的内壁上开设有凹槽；凹槽沿刀柄槽的高度方向延伸并与刀柄的外壁配合形成与所述进气间隙连通的导气通道。本发明的电主轴，其在刀柄槽内壁上设有凹槽，拉杆内的吹气通道导入的高压气可经刀柄端面的进气间隙进入导气通道，吹走刀柄端面和外壁以及轴芯内壁和端面上的灰尘等杂质。

Description

一种电主轴

技术领域

本发明涉及一种电主轴。

背景技术

目前，国产机床厂商正积极响应中国制造2025发展规划，逐步开发高端的五轴联动数控机床。摆头(又称五轴头)作为五轴联动机床的核心功能零部件，其精度要求高，结构复杂，技术水平高，主要由美国、德国、日本、意大利等国家的机床企业垄断控制，我国长期不能自主设计生产。为此，研制开发具有自主知识产权的摆头显得尤为迫切。摆头电主轴是摆头的核心精密零部件之一，其和摆头A轴连接，作为最终执行部件，要求其结构紧凑，重量轻，密封性能高，可靠性好。且摆头电主轴与刀柄的连接一般采用HSK两面定位结构，其对主轴轴芯锥面和端面精度要求非常高，要求换刀时锥面和端面上有极高的清洁度。但是，现有的主轴在换刀时容易进尘，影响后期使用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电主轴，其在刀柄槽内壁上设有凹槽，拉杆内的吹气通道导入的高压气可经刀柄端面的进气间隙进入导气通道，吹走刀柄端面和外壁以及轴芯内壁和端面上的灰尘以及切屑等杂质。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种电主轴，包括机体、转子、定子、轴芯、拉杆以及刀柄，定子穿接于机体内并固接于机体内壁上；转子穿接于定子内；轴芯穿接于转子内并在转子的带动下转动；轴芯的底端设有刀柄槽，刀柄的顶端穿接于刀柄槽内；刀柄的顶端设有拉爪腔，拉杆穿设于轴芯内且所述拉杆的拉爪伸入所述拉爪腔内；拉杆内设有沿轴向延伸的吹气通道；

刀柄的顶端面用于在吹气通道内进气时与刀柄槽的底壁间隔形成进气间隙；刀柄槽的内壁上开设有凹槽；凹槽沿刀柄槽的高度方向延伸并与刀柄的外壁配合形成与所述进气间隙连通的导气通道。

进一步地，机体内设有进气通道；机体的底端面设有环形凹槽以及密封组件，密封组件套装于轴芯的底端外表面；密封组件的顶端面与机体的底端面密封配合；密封组件顶端面与环形凹槽配合形成与进气通道连通的密封气道；

密封组件包括密封盖板以及固定件，密封盖板套装于轴芯外表面并与机体的底端面密封配合；固定件内设有螺纹孔；轴芯底端外表面设有与螺纹孔的螺纹配合的外螺纹；螺纹孔套装于轴芯的底端并与所述外螺纹螺纹配合；所述密封盖板的顶端面与环形凹槽配合形成所述密封气道；

密封盖板上设有多个轴向孔；多个轴向孔绕轴芯的中心轴线圆周阵列；轴向孔的顶端贯通至密封盖板的顶端面，轴向孔的底端贯通至密封盖板的底端面；密封盖板的底端面设有至少两个环形密封凹槽；固定件的顶端面凸设有至少两个环形密封凸齿；至少两个环形密封凹槽沿轴芯的径向分布；至少两个环形密封凸齿沿轴芯径向分布；各个密封凸齿一一对应的嵌装于各个密封凹槽内；所述轴向孔的底端贯通至位于最外侧的环形密封凹槽内。

进一步地，机体内壁上设有沿机体轴向延伸的螺旋槽；所述定子外部套装有水套；所述水套的外表壁与机体内壁过盈配合并与螺旋槽配合形成螺旋水道。

进一步地，所述机体上设有进水孔以及出水孔，出水孔位于进水孔的上方。

进一步地，拉杆的顶端用于在拉刀时由轴芯的顶端伸出；拉杆的顶端用于在松刀时内缩于轴芯内；机体上设有用于检测拉刀信号的接近开关；拉杆的顶端设有感应部，该感应部用于在拉杆的顶端伸出于轴芯时供接近开关感应检测。

进一步地，机体的其中一个侧面形成为安装面，所述安装面上设有开设有进水孔、出水孔、进气孔、引线槽以及安装孔。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：在刀柄槽内壁上设有凹槽，拉杆内的吹气通道导入的高压气可经刀柄端面的进气间隙进入导气通道，吹走刀柄端面和外壁以及轴芯内壁和端面上的灰尘以及切屑等杂质，以保护这些部件高精度表面，延长主轴使用寿命。此外，刀柄槽内壁上的凹槽，还降低了刀柄与轴芯的接触率，保证轴芯温度升高时两者不致粘连，仍能正常卸刀。

附图说明

图1为本发明的电主轴结构示意图；

图2为本发明的电主轴前端密封结构图；

图3为本发明的轴芯的剖面结构图；

图4为本发明的轴芯的结构图；

图5为本发明的电主轴整体结构示意图；

图6为本发明的机体内壁的局部结构示意图；

图7为本发明的电主轴的局部结构示意图。

图中：10、机体；11、螺旋水道；12、进气通道；13、环形凹槽；14、安装面；141、进水孔；142、出水孔；143、引线槽；15、螺旋槽；20、定子；30、转子；40、轴芯；41、刀柄槽；42、凹槽；50、拉杆；51、吹气通道；52、拉杆的拉爪；53、感应部；60、刀柄；61、拉爪腔；70、接近开关；80、密封盖板；81、轴向孔；82、密封凹槽；90、固定件；91、密封凸齿。

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，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1-7所示的一种电主轴，包括机体10、转子30、定子20、轴芯40、拉杆50以及刀柄60，定子20穿接于机体10内，并固接于机体10内壁上，上述的转子30穿接于定子20内，轴芯40穿接于转子30内并在转子30的带动下转动。在轴芯40的底端设有刀柄槽41，刀柄60的顶端穿接于刀柄槽41内；刀柄60的顶端设有拉爪腔61，拉杆50穿设于轴芯40内且拉杆的拉爪52伸入拉爪腔61内；在加工时，将刀具装在刀柄60内并通过拉杆的拉爪52抓持，在通电的情况下，转子30可带动轴芯40转动，从而带动刀具转动进行加工。在拉杆50内设有沿轴向延伸的吹气通道51。上述各个部件之间的连接关系以及对应的动作原理本领域技术人员均可由现有技术中获知，在此不再详细赘述。

具体在本实施例中，刀柄槽41的内壁上开设有凹槽42，该凹槽42沿刀柄槽41的高度方向延伸，该凹槽42可与刀柄60的外壁配合形成导气通道，在实际使用过程中，卸刀时，刀柄会在拉杆的作用下下移，并在拉杆50的进气通道12导入的高压气此时刀柄60的顶端面可与刀柄槽41的底壁形成进气间隙，拉杆的拉爪52与拉爪腔61会具有一定的间隙，高压气会经这些间隙进入到上述的进气间隙，而进气间隙与导气通道连通，气体便可进入导气通道，如此吹走刀柄60端面和外壁以及轴芯40内壁和端面上的灰尘等杂质，以保护这些部件高精度表面，延长主轴使用寿命。此外，刀柄槽41内壁上的凹槽42，还降低了刀柄60与轴芯40的接触率，保证轴芯40温度升高时两者不致粘连，仍能正常卸刀。

进一步地，还可在机体10内设有进气通道12，对应的在机体10的底端面设有环形凹槽13以及密封组件，上述的密封组件套装于轴芯40的底端外表面，使密封组件的顶端面与机体10的底端面密封配合，且密封组件顶端面可以与环形凹槽13配合形成与进气通道12连通的密封气道。更具体的是，上述的密封组件包括密封盖板80以及固定件90，使密封盖板80套装于轴芯40外部并与机体10的底端面密封配合，另外，固定件90内设有螺纹孔，对应的在轴芯40底端外表面设有外螺纹，该外螺纹与螺纹孔的螺纹配合。在安装时，密封盖板80的顶端面可密封封装在机体10的底端面，具体在本实施例中密封盖板80可以过盈配合的方式并通过螺钉装配在机体的底端面。而固定件90的螺纹孔则可供轴芯40的底端穿入，固定件90螺接在轴芯40的底端而在此结构基础上，密封盖板80的顶端面与环形凹槽13配合形成上述的密封气道。更进一步的是，在密封盖板80上设有多个轴向孔81，该多个轴向孔81绕轴芯40的中心轴线圆周阵列，使轴向孔81的顶端贯通至密封盖板80的顶端面，而轴向孔81的底端贯通至密封盖板80的底端面。另外，在密封盖板80的底端面设有至少两个环形密封凹槽82；对应的固定件90的顶端面凸设有多个环形密封凸齿91；。具体的是，至少两个环形密封凹槽82沿轴芯40的径向分布；同样的至少两个环形密封凸齿91沿轴芯40径向分布，在固定件90逐渐螺接接近机体的过程中，各个密封凸齿91一一对应的嵌装于各个密封凹槽82内，并使固定件的顶端面与密封盖板的底端面之间形成一定的气流间隙，上述的轴向孔81的底端贯通至位于最外侧的密封凹槽82内。

在上述结构基础上，可通过进气通道12导入气体，气体经进气通道12进入环形凹槽13内，即进入到密封气道内，环形凹槽13内的气体可均匀由各个轴向孔81导入环形密封凹槽82与环形密封凸齿91的间隙内，且可在径向上流动，并经多组环形密封凹槽82与环形密封凸齿91的层层阻隔，形成迷宫结构，阻止外部杂质进入主轴内部，同时形成密封性更好的气幕密封结构。

需要说明的是，上述的固定件90可由现有技术中的螺母形成，上述的环形密封凸齿可以由设置在螺母顶端面上的环形台阶形成。

进一步地，还可在机体10内壁上设有沿机体10轴向延伸的螺旋槽15，且定子20外部套装有水套，该水套的外表壁与机体10内壁过盈配合，并与螺旋槽15配合形成螺旋水道11，可通过螺旋水槽导入冷却水，对定子20进行冷却，而冷却水呈螺旋状与定子20接触，冷却效果更好。

具体的是，在机体10上设有进水孔141以及出水孔142，出水孔142位于进水孔141的上方，即冷却水可由下往上流动，可由下至上带走机体10热量，冷却效果更加均匀。

进一步地，在传统的主轴中，其为了便于感应拉杆50拉刀或者卸刀的信号，一般会将拉杆50的顶端头部做大，使其头部始终处于伸出于轴芯40的顶端的状态，便于拉杆50的头部供机体10上的接近开关70感应，而这一传统的结构会导致拉杆50以及轴芯40结构较长，体积较大。因而在可在拉杆50的顶端设置感应部53，机体10上位于轴芯40顶端的一侧设置接近开关70，在拉刀时，拉杆50的顶端可在拉刀时由轴芯40的顶端伸出，机体10上的接近开关70可直接检测感应拉杆50顶端的感应部53，传递拉刀信号。而且拉杆50的顶端在松刀时内缩于轴芯40内，拉杆50顶端的感应部53也可内缩至轴芯40内，接近开关70便不会被接近开关70感应。如此，可减小拉杆50以及轴芯40的体积，使机体10内部结构更加紧凑。当然，上述的接近开关70可选用现有技术中的红外传感器或者光栅开关来实现，而感应部53则可是设置拉杆50的顶端的凸块或者挡块，能够阻隔信号即可。

进一步地，可使机体10的其中一个侧面形成为安装面14，安装面14上设有开设有进水孔141、出水孔142、进气孔、引线槽143以及安装孔，进水孔141可用于进水，出水孔142可用于出水，即在设有上述螺旋通道的情况下，可直接在该安装面14上设置进水孔141和出水孔142。另外，该安装面14上的进气孔可设置多个，便于上述吹气通道51和进气通道12进气。而引线槽143可引导机体10内部的各种线路走向。而这些用于与外部水路、气路以及电路连接的结构均集中设在机体10的一个安装面14上，不仅结构紧凑，该安装面14可通过安装孔内穿接螺钉或者螺栓安装在外部机体10上，在电主轴使用过程中，该安装面14始终固定，避免出现连接不稳定的情况，影响该电主轴的使用。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种电主轴，包括机体、转子、定子、轴芯、拉杆以及刀柄，定子穿接于机体内并固接于机体内壁上；转子穿接于定子内；轴芯穿接于转子内并在转子的带动下转动；轴芯的底端设有刀柄槽，刀柄的顶端穿接于刀柄槽内；刀柄的顶端设有拉爪腔，拉杆穿设于轴芯内且所述拉杆的拉爪伸入所述拉爪腔内；拉杆内设有沿轴向延伸的吹气通道；其特征在于：

刀柄的顶端面用于在吹气通道内进气时与刀柄槽的底壁间隔形成进气间隙；刀柄槽的内壁上开设有凹槽；凹槽沿刀柄槽的高度方向延伸并与刀柄的外壁配合形成与所述进气间隙连通的导气通道。

2.如权利要求1所述的电主轴，其特征在于：机体内设有进气通道；机体的底端面设有环形凹槽以及密封组件，密封组件套装于轴芯的底端外表面；密封组件的顶端面与机体的底端面密封配合；密封组件顶端面与环形凹槽配合形成与进气通道连通的密封气道；

密封组件包括密封盖板以及固定件，密封盖板套装于轴芯外部并与机体的底端面密封配合；固定件内设有螺纹孔；轴芯底端外表面设有与螺纹孔的螺纹配合的外螺纹；螺纹孔套装于轴芯的底端并与所述外螺纹螺纹配合；所述密封盖板的顶端面与环形凹槽配合形成所述密封气道；

密封盖板上设有多个轴向孔；多个轴向孔绕轴芯的中心轴线圆周阵列；轴向孔的顶端贯通至密封盖板的顶端面，轴向孔的底端贯通至密封盖板的底端面；密封盖板的底端面设有至少两个环形密封凹槽；固定件的顶端面凸设有至少两个环形密封凸齿；至少两个环形密封凹槽沿轴芯的径向分布；至少两个环形密封凸齿沿轴芯径向分布；各个密封凸齿一一对应的嵌装于各个密封凹槽内；所述轴向孔的底端贯通至位于最外侧的环形密封凹槽内。

3.如权利要求1所述的电主轴，其特征在于：机体内壁上设有沿机体轴向延伸的螺旋槽；所述定子外部套装有水套；所述水套的外表壁与机体内壁过盈配合并与螺旋槽配合形成螺旋水道。

4.如权利要求3所述的电主轴，其特征在于：所述机体上设有进水孔以及出水孔，出水孔位于进水孔的上方。

5.如权利要求1所述的电主轴，其特征在于：拉杆的顶端用于在拉刀时由轴芯的顶端伸出；拉杆的顶端用于在松刀时内缩于轴芯内；机体上设有用于检测拉刀信号的接近开关；拉杆的顶端设有感应部，该感应部用于在拉杆的顶端伸出于轴芯时供接近开关感应检测。

6.如权利要求1所述的电主轴，其特征在于：机体的其中一个侧面形成为安装面，所述安装面上开设有进水孔、出水孔、进气孔、引线槽以及安装孔。