CN108788195A - 一种永磁同步电主轴结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电主轴结构，其包括有钢筒、前轴承组件、后轴承组件、背盖、活塞组件、定子、转子、拉杆组件和刀柄，活塞组件的后端固定有冷却液输入接口，冷却液输入接口连通有冷却液输入通道，前轴承组件包括有前轴承座，前轴承座与钢筒之间形成有前轴承冷却通道，前轴承冷却通道的入口与冷却液输入通道相连通，钢筒的侧壁开设有中间通道，定子与钢筒之间形成有定子冷却通道，定子冷却通道的出口连通有冷却液输出通道，冷却液输出通道依次贯穿于钢筒的侧壁、后轴承组件、背盖和活塞组件，活塞组件的后端固定有冷却液输出接口，冷却液输出接口与冷却液输出通道相连通。本发明可提高电主轴的稳定性、加工精度和使用寿命。

Description

一种永磁同步电主轴结构

技术领域

本发明涉及电主轴，尤其涉及一种永磁同步电主轴结构。

背景技术

现有技术中的电主轴装置，其冷却过程一般采用先冷却后轴承座，之后冷却电机组件，最后冷却前轴承座的顺序实施降温，但是在实际运用中，前轴承座与刀具、刀柄最接近，且对刀柄、刀具的寿命影响较大，而最后冷却前轴承座的结构，将会影响刀具、刀柄的性能，进而降低主轴的精度；同时，现有主轴的轴承预紧力一般采用碟形弹簧，这种碟形弹簧不能根据轴承的移动而灵活调整轴承预计力；其次，主轴气缸的换刀、回刀机构，一般采用单一线路同时供给所有的气缸腔，这就导致主轴回刀不稳定；此外，现有主轴的拉爪座为一体式，拉爪座与拉杆之间增加螺纹紧固胶连接，这种机构拆卸不方便，便于与前期试验和后期维修。

综上所述，现有技术中的电主轴存在运转稳定性低、精度低，而且后续拆装过程不方便，冷却效果不佳，整体性能较差，难以满足应用需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种可提高电主轴运转过程的稳定性、提高电主轴的加工精度、提高电主轴性能和使用寿命的永磁同步电主轴结构。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。

一种永磁同步电主轴结构，其包括有钢筒，所述钢筒的前端设有前轴承组件，所述钢筒的后端依次设有后轴承组件、背盖和活塞组件，所述钢筒内固定有定子，所述定子内穿设有呈中空状的转子，所述转子的前后两端分别穿过前轴承组件和后轴承组件，所述转子内穿设有拉杆组件，所述拉杆组件的前端连接有刀柄，所述拉杆组件的后端与活塞组件的活塞杆相连接，所述活塞组件的后端固定有冷却液输入接口，所述冷却液输入接口连通有冷却液输入通道，所述冷却液输入通道依次贯穿于活塞组件、背盖、后轴承组件和钢筒的侧壁，所述前轴承组件包括有前轴承座，所述前轴承座插设于所述钢筒的前端，且所述前轴承座与所述钢筒之间形成有前轴承冷却通道，所述前轴承冷却通道的入口与所述冷却液输入通道相连通，所述钢筒的侧壁开设有中间通道，所述定子与钢筒之间形成有定子冷却通道，所述中间通道连通于所述前轴承冷却通道的出口与所述定子冷却通道的入口之间，所述定子冷却通道的出口连通有冷却液输出通道，所述冷却液输出通道依次贯穿于钢筒的侧壁、后轴承组件、背盖和活塞组件，所述活塞组件的后端固定有冷却液输出接口，所述冷却液输出接口与所述冷却液输出通道相连通。

优选地，所述定子冷却通道是开设于定子外侧的凹槽，且所述定子冷却通道呈“S”形多次弯折。

优选地，所述前轴承冷却通道是开设于前轴承座外侧的凹槽。

优选地，所述后轴承组件包括有呈筒状的后轴承座套和后轴承座，所述后轴承座内安装有后轴承，所述后轴承座套与所述钢筒的后端固定连接，所述冷却液输入通道和冷却液输出通道分别贯穿于所述后轴承座套，所述后轴承座设于后轴承座套内，且所述后轴承座的外侧壁与后轴承座套的内侧壁之间夹设有钢球套，所述后轴承座套的前端插设于所述钢筒内，所述后轴承座套的前端形成有内沿，所述后轴承座与内沿之间夹设有预紧弹簧。

优选地，所述后轴承座套的后端固定有后轴承压板，所述后轴承压板覆盖于所述后轴承座和后轴承。

优选地，所述转子穿过后轴承压板之外的部分形成有编码器分度盘，所述编码器分度盘沿所述转子的周向依次分布，所述后轴承压板上固定有编码器，所述编码器的感应端朝向所述编码器分度盘。

优选地，所述活塞组件包括有活塞缸，所述活塞缸与所述背盖固定连接，所述冷却液输入通道和冷却液输出通道分别贯穿于所述活塞缸的侧壁，所述活塞杆内开设有第一活塞腔、第二活塞腔和第三活塞腔，所述第一活塞腔与第二活塞腔之间形成有第一隔断，所述第二活塞腔与第三活塞腔之间形成有第二隔断，所述第一活塞腔内设有第一活塞，所述第二活塞腔内设有第二活塞，所述第三活塞腔内设有第三活塞，所述第一活塞与第二活塞之间通过第一柱体相连接，所述第一柱体穿过第一隔断且二者滑动连接，所述第二活塞与第三活塞之间通过第二柱体相连接，所述第二柱体穿过第二隔断且二者滑动连接，所述活塞杆设于第三活塞的前侧，所述活塞缸的后侧设有第一气嘴和第二气嘴，所述第一气嘴连通于所述第一活塞腔，且所述第一气嘴朝向第一活塞的后侧，所述活塞缸的侧壁内开设有气道，所述气道分别连通于第二气嘴、第二活塞腔和第三活塞腔，且所述气道的开口分别朝向所述第二活塞的前侧和第三活塞的前侧。

优选地，所述气道的一个分支穿过第二隔断而延伸至第二活塞的前侧，所述气道的另一分支穿过背盖而延伸至第三活塞的前侧。

优选地，所述拉杆的前端依次设有拉爪座套、拉爪座和拉爪，所述拉爪用于连接刀柄，所述拉爪座套呈筒状，所述拉杆的前端插设于拉爪座套的后端，所述拉杆的前端与拉爪座套相互螺合且二者之间填充有螺纹胶，所述拉爪座的前端与所述拉爪卡合连接，所述拉爪座的后端插设于拉爪座套的前端且二者相互螺合。

优选地，所述拉爪座的外侧壁凸出有环形肩部，所述环形肩部环绕于所述拉爪座，所述拉爪座上套设有垫圈，所述垫圈为自锁垫圈，所述垫圈夹设于环形肩部与拉爪座套之间。

本发明公开的永磁同步电主轴结构中，所述冷却液输入接口接入的冷却液经过冷却液输入通道输送至前轴承冷却通道，使得前轴承组件先得以冷却，之后冷却液输送至定子冷却通道，使得定子得以冷却，最后冷却液经由冷却液输出通道和冷却液输出接口输送出去。本发明利用冷却液先对前轴承组件进行冷却，之后再对定子、后轴承组件等处进行冷却处理，使得前轴承组件附近的刀具、刀柄优先冷却，从而降低较高温度对刀柄、刀具的影响，大大提高了刀具、刀柄的性能，从而提升主轴的稳定性、精度和使用寿命。

附图说明

图1为本发明永磁同步电主轴结构的剖视图。

图2为后轴承组件的剖视图。

图3为背盖的内部结构立体图。

图4为背盖的内部结构剖视图。

图5为活塞组件的剖视图。

图6为拉杆组件的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。

本发明公开了一种永磁同步电主轴结构，结合图1至图6所示，其包括有钢筒1，所述钢筒1的前端设有前轴承组件2，所述钢筒1的后端依次设有后轴承组件3、背盖4和活塞组件5，所述钢筒1内固定有定子6，所述定子6内穿设有呈中空状的转子7，所述转子7的前后两端分别穿过前轴承组件2和后轴承组件3，所述转子7内穿设有拉杆组件8，所述拉杆组件8的前端连接有刀柄9，所述拉杆组件8的后端与活塞组件5的活塞杆50相连接，所述活塞组件5的后端固定有冷却液输入接口10，所述冷却液输入接口10连通有冷却液输入通道11，所述冷却液输入通道11依次贯穿于活塞组件5、背盖4、后轴承组件3和钢筒1的侧壁，所述前轴承组件2包括有前轴承座20，所述前轴承座20插设于所述钢筒1的前端，且所述前轴承座20与所述钢筒1之间形成有前轴承冷却通道21，所述前轴承冷却通道21的入口与所述冷却液输入通道11相连通，所述钢筒1的侧壁开设有中间通道12，所述定子6与钢筒1之间形成有定子冷却通道60，所述中间通道12连通于所述前轴承冷却通道21的出口与所述定子冷却通道60的入口之间，所述定子冷却通道60的出口连通有冷却液输出通道13，所述冷却液输出通道13依次贯穿于钢筒1的侧壁、后轴承组件3、背盖4和活塞组件5，所述活塞组件5的后端固定有冷却液输出接口14，所述冷却液输出接口14与所述冷却液输出通道13相连通。

上述永磁同步电主轴结构中，所述冷却液输入接口10接入的冷却液经过冷却液输入通道11输送至前轴承冷却通道21，使得前轴承组件2先得以冷却，之后冷却液输送至定子冷却通道60，使得定子6得以冷却，最后冷却液经由冷却液输出通道13和冷却液输出接口14输送出去。本发明利用冷却液先对前轴承组件2进行冷却，之后再对定子6、后轴承组件3等处进行冷却处理，使得前轴承组件2附近的刀具、刀柄优先冷却，从而降低较高温度对刀柄、刀具的影响，大大提高了刀具、刀柄的性能，从而提升主轴的稳定性、精度和使用寿命。

本实施例中，为了扩大冷却区域，所述定子冷却通道60是开设于定子6外侧的凹槽，且所述定子冷却通道60呈“S”形多次弯折。进一步地，所述前轴承冷却通道21是开设于前轴承座20外侧的凹槽。

本实施例中，请参照图2，所述后轴承组件3包括有呈筒状的后轴承座套30和后轴承座31，所述后轴承座31内安装有后轴承36，所述后轴承座套30与所述钢筒1的后端固定连接，所述冷却液输入通道11和冷却液输出通道13分别贯穿于所述后轴承座套30，所述后轴承座31设于后轴承座套30内，且所述后轴承座31的外侧壁与后轴承座套30的内侧壁之间夹设有钢球套32，所述后轴承座套30的前端插设于所述钢筒1内，所述后轴承座套30的前端形成有内沿33，所述后轴承座31与内沿33之间夹设有预紧弹簧34。

上述结构中，由于后轴承座31与后轴承座套30之间安装有钢球套32，在钢球套32的作用下可提高后轴承座31的滑动性能，同时利用预紧弹簧34对后轴承座31施加预紧力，相比现有技术中采用碟形弹簧的方式而言，本发明可根据轴承的移动而灵活调整轴承预紧力，进而提高后轴承组件3的灵活性、稳定性和可靠性。

作为一种优选方式，结合图3和图4所示，所述后轴承座套30的后端固定有后轴承压板35，所述后轴承压板35覆盖于所述后轴承座31和后轴承36。进一步地，所述转子7穿过后轴承压板35之外的部分形成有编码器分度盘70，所述编码器分度盘70沿所述转子7的周向依次分布，所述后轴承压板35上固定有编码器71，所述编码器71的感应端朝向所述编码器分度盘70。本实施例在编码器71与编码器分度盘70的配合作用下，可有效提高数据采集和反馈的准确性。

本实施例中，请参照图5，所述活塞组件5包括有活塞缸51，所述活塞缸51与所述背盖4固定连接，所述冷却液输入通道11和冷却液输出通道13分别贯穿于所述活塞缸51的侧壁，所述活塞杆51内开设有第一活塞腔52、第二活塞腔53和第三活塞腔54，所述第一活塞腔52与第二活塞腔53之间形成有第一隔断55，所述第二活塞腔53与第三活塞腔54之间形成有第二隔断56，所述第一活塞腔52内设有第一活塞520，所述第二活塞腔53内设有第二活塞530，所述第三活塞腔54内设有第三活塞540，所述第一活塞520与第二活塞530之间通过第一柱体521相连接，所述第一柱体521穿过第一隔断55且二者滑动连接，所述第二活塞530与第三活塞540之间通过第二柱体522相连接，所述第二柱体522穿过第二隔断56且二者滑动连接，所述活塞杆50设于第三活塞540的前侧，所述活塞缸51的后侧设有第一气嘴57和第二气嘴58，所述第一气嘴57连通于所述第一活塞腔52，且所述第一气嘴57朝向第一活塞520的后侧，所述活塞缸51的侧壁内开设有气道510，所述气道510分别连通于第二气嘴58、第二活塞腔53和第三活塞腔54，且所述气道510的开口分别朝向所述第二活塞530的前侧和第三活塞540的前侧。

上述结构的活塞组件5中，当需要向前推动拉杆组件8时，可向所述第一气嘴57增加气压，以驱使三个活塞向前滑动，进而对拉杆组件8施加推力，当需要向后拉动拉杆组件8时，可向第二气嘴58增加气压，此时气流经过气道510分别注入第二活塞腔53和第三活塞腔54，同时驱使第二活塞530和第三活塞540向后滑动，从而实现了双路驱动，相比现有技术中采用单一气路驱动的结构而言，本发明大大提高了活塞组件5的驱动能力，保证了主轴在换刀、回刀时更具稳定性。

作为一种优选方式，为了更好地施加气压，所述气道510的一个分支穿过第二隔断56而延伸至第二活塞530的前侧，所述气道510的另一分支穿过背盖4而延伸至第三活塞540的前侧。

本实施例中，请参照图6，所述拉杆组件8包括有拉杆85，所述拉杆85的前端依次设有拉爪座套80、拉爪座81和拉爪82，所述拉爪82用于连接刀柄9，所述拉爪座套80呈筒状，所述拉杆85的前端插设于拉爪座套80的后端，所述拉杆85的前端与拉爪座套80相互螺合且二者之间填充有螺纹胶，所述拉爪座81的前端与所述拉爪82卡合连接，所述拉爪座81的后端插设于拉爪座套80的前端且二者相互螺合。

上述结构中，拉杆85的前端与拉爪座套80螺合固定，并通过螺纹胶加固，拉爪座81与拉爪座套80之间依靠螺纹配合，拆卸拉爪82时，只需将拉爪座81与拉爪座套80拆卸，即可使拉爪座81、拉爪82与拉杆85分离，从而实现了快速拆卸，有助于提高研发、测试和维修维护工作的效率，同时，拉杆85、拉爪座套80和拉爪座81之间的结构关系紧密可靠，不仅能提高拉到组件的整体性能，而且使用寿命更长。

进一步地，所述拉爪座81的外侧壁凸出有环形肩部83，所述环形肩部83环绕于所述拉爪座81，所述拉爪座81上套设有垫圈84，所述垫圈84为自锁垫圈，所述垫圈84夹设于环形肩部83与拉爪座套80之间。

本实施例在拉爪座81的环形肩部83与拉爪座套80之间增设了自锁垫圈，在该自锁垫圈的作用下，可使得拉爪座81与拉爪座套80相互锁紧，避免在主轴运转过程中发生松脱等情况，具有更好的紧密性和可靠性，特别是在实际应用过程中，既保证了拉爪座81与拉爪82的可靠配合，又方便了用户拆卸拉爪机构，进而满足应用需求。

以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种永磁同步电主轴结构，其特征在于，包括有钢筒(1)，所述钢筒(1)的前端设有前轴承组件(2)，所述钢筒(1)的后端依次设有后轴承组件(3)、背盖(4)和活塞组件(5)，所述钢筒(1)内固定有定子(6)，所述定子(6)内穿设有呈中空状的转子(7)，所述转子(7)的前后两端分别穿过前轴承组件(2)和后轴承组件(3)，所述转子(7)内穿设有拉杆组件(8)，所述拉杆组件(8)的前端连接有刀柄(9)，所述拉杆组件(8)的后端与活塞组件(5)的活塞杆(50)相连接，所述活塞组件(5)的后端固定有冷却液输入接口(10)，所述冷却液输入接口(10)连通有冷却液输入通道(11)，所述冷却液输入通道(11)依次贯穿于活塞组件(5)、背盖(4)、后轴承组件(3)和钢筒(1)的侧壁，所述前轴承组件(2)包括有前轴承座(20)，所述前轴承座(20)插设于所述钢筒(1)的前端，且所述前轴承座(20)与所述钢筒(1)之间形成有前轴承冷却通道(21)，所述前轴承冷却通道(21)的入口与所述冷却液输入通道(11)相连通，所述钢筒(1)的侧壁开设有中间通道(12)，所述定子(6)与钢筒(1)之间形成有定子冷却通道(60)，所述中间通道(12)连通于所述前轴承冷却通道(21)的出口与所述定子冷却通道(60)的入口之间，所述定子冷却通道(60)的出口连通有冷却液输出通道(13)，所述冷却液输出通道(13)依次贯穿于钢筒(1)的侧壁、后轴承组件(3)、背盖(4)和活塞组件(5)，所述活塞组件(5)的后端固定有冷却液输出接口(14)，所述冷却液输出接口(14)与所述冷却液输出通道(13)相连通。

2.如权利要求1所述的永磁同步电主轴结构，其特征在于，所述定子冷却通道(60)是开设于定子(6)外侧的凹槽，且所述定子冷却通道(60)呈“S”形多次弯折。

3.如权利要求1所述的永磁同步电主轴结构，其特征在于，所述前轴承冷却通道(21)是开设于前轴承座(20)外侧的凹槽。

4.如权利要求1所述的永磁同步电主轴结构，其特征在于，所述后轴承组件(3)包括有呈筒状的后轴承座套(30)和后轴承座(31)，所述后轴承座(31)内安装有后轴承(36)，所述后轴承座套(30)与所述钢筒(1)的后端固定连接，所述冷却液输入通道(11)和冷却液输出通道(13)分别贯穿于所述后轴承座套(30)，所述后轴承座(31)设于后轴承座套(30)内，且所述后轴承座(31)的外侧壁与后轴承座套(30)的内侧壁之间夹设有钢球套(32)，所述后轴承座套(30)的前端插设于所述钢筒(1)内，所述后轴承座套(30)的前端形成有内沿(33)，所述后轴承座(31)与内沿(33)之间夹设有预紧弹簧(34)。

5.如权利要求4所述的永磁同步电主轴结构，其特征在于，所述后轴承座套(30)的后端固定有后轴承压板(35)，所述后轴承压板(35)覆盖于所述后轴承座(31)和后轴承(36)。

6.如权利要求5所述的永磁同步电主轴结构，其特征在于，所述转子(7)穿过后轴承压板(35)之外的部分形成有编码器分度盘(70)，所述编码器分度盘(70)沿所述转子(7)的周向依次分布，所述后轴承压板(35)上固定有编码器(71)，所述编码器(71)的感应端朝向所述编码器分度盘(70)。

7.如权利要求1所述的永磁同步电主轴结构，其特征在于，所述活塞组件(5)包括有活塞缸(51)，所述活塞缸(51)与所述背盖(4)固定连接，所述冷却液输入通道(11)和冷却液输出通道(13)分别贯穿于所述活塞缸(51)的侧壁，所述活塞杆(51)内开设有第一活塞腔(52)、第二活塞腔(53)和第三活塞腔(54)，所述第一活塞腔(52)与第二活塞腔(53)之间形成有第一隔断(55)，所述第二活塞腔(53)与第三活塞腔(54)之间形成有第二隔断(56)，所述第一活塞腔(52)内设有第一活塞(520)，所述第二活塞腔(53)内设有第二活塞(530)，所述第三活塞腔(54)内设有第三活塞(540)，所述第一活塞(520)与第二活塞(530)之间通过第一柱体(521)相连接，所述第一柱体(521)穿过第一隔断(55)且二者滑动连接，所述第二活塞(530)与第三活塞(540)之间通过第二柱体(522)相连接，所述第二柱体(522)穿过第二隔断(56)且二者滑动连接，所述活塞杆(50)设于第三活塞(540)的前侧，所述活塞缸(51)的后侧设有第一气嘴(57)和第二气嘴(58)，所述第一气嘴(57)连通于所述第一活塞腔(52)，且所述第一气嘴(57)朝向第一活塞(520)的后侧，所述活塞缸(51)的侧壁内开设有气道(510)，所述气道(510)分别连通于第二气嘴(58)、第二活塞腔(53)和第三活塞腔(54)，且所述气道(510)的开口分别朝向所述第二活塞(530)的前侧和第三活塞(540)的前侧。

8.如权利要求7所述的永磁同步电主轴结构，其特征在于，所述气道(510)的一个分支穿过第二隔断(56)而延伸至第二活塞(530)的前侧，所述气道(510)的另一分支穿过背盖(4)而延伸至第三活塞(540)的前侧。

9.如权利要求1所述的永磁同步电主轴结构，其特征在于，所述拉杆组件(8)包括有拉杆(85)，所述拉杆(85)的前端依次设有拉爪座套(80)、拉爪座(81)和拉爪(82)，所述拉爪(82)用于连接刀柄(9)，所述拉爪座套(80)呈筒状，所述拉杆(85)的前端插设于拉爪座套(80)的后端，所述拉杆(85)的前端与拉爪座套(80)相互螺合且二者之间填充有螺纹胶，所述拉爪座(81)的前端与所述拉爪(82)卡合连接，所述拉爪座(81)的后端插设于拉爪座套(80)的前端且二者相互螺合。

10.如权利要求9所述的新型主轴拉刀机构，其特征在于，所述拉爪座(81)的外侧壁凸出有环形肩部(83)，所述环形肩部(83)环绕于所述拉爪座(81)，所述拉爪座(81)上套设有垫圈(84)，所述垫圈(84)为自锁垫圈，所述垫圈(84)夹设于环形肩部(83)与拉爪座套(80)之间。