CN111318728A - 一种用于动力刀塔的同步电机驱动结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于动力刀塔的同步电机驱动结构，其特征在于：包括刀盘，刀盘端面上安装有定位盘，定位盘外圆与刀盘内孔套接，且端面相抵；该刀盘与定位盘之间形成有容置腔，容置腔内装配有同步电机机构；本发明的同步电机安装在刀盘内部，同时安装驱动电机所需的主轴箱、轴承、编码器及冷却装置等，进而实现由同步电机直接驱动刀具回转进行切削加工，同步电机相比传统的外置异步电机，具有功率密度大，转速高、体积小等特点，新结构一方面提高了刀塔的切削能力，另一方面避免了传统结构存在的各种问题。
Description
技术领域
本发明属于动力刀塔技术领域，尤其涉及一种用于动力刀塔的同步电机驱动结构。
背景技术
动力刀塔是数控车床功能部件之一，刀塔上安装动力刀具进行切削加工，因此刀塔上需要安装驱动刀具回转的电动机，传统结构将电动机安装在刀盘外部，通过齿轮、皮带等传动装置驱动刀具回转，同时在刀盘内部需要安装齿轮传动机构，传动链较长导致刀具极限转速比较低，同时发热量和噪音都比较大。
针对以上问题，故，有必要对其进行改进。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种用于动力刀塔的同步电机驱动结构，其结构简单，用于将电动机安装在刀盘内部，可以提高刀塔切削能力、降低温升导致的热变形等，可以大幅度提高机床加工精度。
为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于动力刀塔的同步电机驱动结构，其特征在于：包括刀盘，刀盘端面上安装有定位盘，定位盘外圆与刀盘内孔套接，且端面相抵；该刀盘与定位盘之间形成有容置腔，容置腔内装配有同步电机机构。
作为本发明的一种优选方案，所述同步电机机构包括主轴、主轴箱和装配于主轴箱内的电机定子；主轴外圆上安装有电机转子，电机定子和电机转子共同作用驱动主轴回转，主轴箱内孔与电机定子外圆套接。
作为本发明的一种优选方案，所述主轴箱的前端安装有前法兰盘，且主轴箱与前法兰盘端面相抵；所述电机定子外圆分别与主轴箱内孔及前法兰盘内孔套接，且连接部位安装有前密封圈；与此相对应的，所述主轴箱的后端安装有后法兰盘，且主轴箱与后法兰盘端面相抵；电机定子后端外圆分别与主轴箱内孔及后法兰盘内孔套接，且连接部位安装有后密封圈。
作为本发明的一种优选方案，所述主轴外圆与电机转子内孔过盈配合套接，且主轴与电机转子端面相抵。
作为本发明的一种优选方案，所述主轴的端部安装有编码器齿轮，编码器齿轮上连接有编码器，编码器固设于后法兰盘上。
作为本发明的一种优选方案，所述前法兰盘的内孔套接前轴承，且前法兰盘与前轴承端面相抵，前轴承内孔与主轴外圆套接，且前轴承与主轴端面相抵。
作为本发明的一种优选方案，所述后法兰盘内孔套接后轴承，且后法兰盘与后轴承外圆套接，后轴承内孔与主轴外圆套接，且后轴承与主轴端面相抵。
作为本发明的一种优选方案，所述后轴承端面与后法兰盘端面留有间隙。
作为本发明的一种优选方案，所述后法兰盘端面上安装有用于密封主轴箱的后端盖。
作为本发明的一种优选方案，所述主轴箱与定位盘之间装配有支撑轴承，且支撑轴承与主轴箱端面相抵。
本发明的有益效果是：
1.本发明结构简单，通过将同步电机机构安装在刀盘内部时，电动机可以提高刀塔切削能力、降低温升导致的热变形等，可以大幅度提高机床加工精度；
2.本发明的同步电机安装在刀盘内部，同时安装驱动电机所需的主轴箱、轴承、编码器及冷却装置等，进而实现由同步电机直接驱动刀具回转进行切削加工，同步电机相比传统的外置异步电机，具有功率密度大，转速高、体积小等特点，新结构一方面提高了刀塔的切削能力，另一方面避免了传统结构存在的各种问题；
3.本发明的前后法兰盘内部还安装有油封，油封与主轴外圆接触起到动态密封作用，同时接触区设置有耐磨涂层以提高密封寿命；
4.本发明的法兰盘内部安装轴承对主轴进行支撑，提高了整个同步电机机构的结构牢固性，主轴外圆安装有电机转子，转子和定子之间保证一定间隙；
5.本发明的主轴的端部安装有编码器齿轮，编码器齿轮上连接有编码器，编码器固设于后法兰盘上；安装有编码器可以对主轴进行速度和位置反馈，进而实现由同步电机直接驱动刀具回转进行切削加工；
6.本发明的主轴外圆与电机转子内孔套接过盈配合以传递扭矩，同时主轴与电机转子端面相抵，实现电机转子的轴向定位；
7.本发明通过在电机转子外套接有前密封圈和后密封圈，可以起到静密封作用。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图(一)；
图2为本发明实施例的结构示意图(二)；
图3为本发明实施例的主视图；
图4为本发明实施例图3中A-A剖视图；
图5为本发明实施例的同步电机机构结构示意图；
图6为本发明实施例去掉后端盖后的同步电机机构结构示意图；
图中附图标记：刀盘1，定位盘2，编码器3，后轴承4，后端盖5，后油封6，后法兰盘7，后密封圈8，支撑轴承9，主轴箱10，电机定子11，电机转子12，前密封圈13，前法兰盘14，前轴承15，前油封16，防水盘17，主轴18，编码器齿轮19，容置腔20，同步电机机构21。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
如图1-6所示，本实施例提供的一种用于动力刀塔的同步电机驱动结构，包括刀盘1，刀盘1端面上安装有定位盘2，定位盘2外圆与刀盘1内孔套接，且端面相抵；该刀盘1与定位盘2之间形成有容置腔20，容置腔20内装配有同步电机机构21；本发明结构简单，通过将同步电机机构安装在刀盘内部时，电动机可以提高刀塔切削能力、降低温升导致的热变形等，可以大幅度提高机床加工精度。
主轴箱10与定位盘2之间装配有支撑轴承9，且支撑轴承9与主轴箱10端面相抵；同步电机安装在刀盘内部，同时安装驱动电机所需的主轴箱、轴承、编码器及冷却装置等，进而实现由同步电机直接驱动刀具回转进行切削加工，同步电机相比传统的外置异步电机，具有功率密度大，转速高、体积小等特点，新结构一方面提高了刀塔的切削能力，另一方面避免了传统结构存在的各种问题。
同步电机机构21包括主轴18、主轴箱10和装配于主轴箱10内的电机定子11；主轴箱10内孔与电机定子11外圆套接；主轴18外圆上安装有电机转子12，电机定子11和电机转子12共同作用驱动主轴18回转，进而实现刀具直驱。
主轴箱10的前端安装有前法兰盘14，且主轴箱10与前法兰盘14端面相抵；所述电机定子11外圆分别与主轴箱10内孔及前法兰盘14内孔套接，且连接部位安装有前密封圈13；与此相对应的，所述主轴箱10的后端安装有后法兰盘7，且主轴箱10与后法兰盘7端面相抵；电机定子11后端外圆分别与主轴箱10内孔及后法兰盘7内孔套接，且连接部位安装有后密封圈8；本发明通过在电机转子外套接有前密封圈和后密封圈，可以起到静密封作用。
前法兰盘14的内孔套接前轴承15，且前法兰盘14与前轴承15端面相抵，前轴承15内孔与主轴18外圆套接，且前轴承15与主轴18端面相抵。所述后法兰盘7内孔套接后轴承4，且后法兰盘7与后轴承4外圆套接，后轴承4内孔与主轴18外圆套接，且后轴承4与主轴18端面相抵；后轴承4端面与后法兰盘7端面留有间隙；后法兰盘7端面上安装有后端盖5；起到箱体密封作用；本发明的法兰盘内部安装轴承对主轴进行支撑，提高了整个同步电机机构的结构牢固性，主轴外圆安装有电机转子，转子和定子之间保证一定间隙。
本发明的后法兰盘7内装配有后油封6，前法兰盘14上连接有防水盘17，前法兰盘14与防水盘17连接处装配有前油封16；前油封16和后油封6分别套接于主轴18上，前油封16和后油封6与主轴18外圆接触起到动态密封作用，同时接触区设置有耐磨涂层以提高密封寿命。
具体的，主轴18外圆与电机转子12内孔过盈配合套接，且主轴18与电机转子12端面相抵；实现电机转子的轴向定位。
主轴18的端部安装有编码器齿轮19，编码器齿轮19上连接有编码器3，编码器3固设于后法兰盘7上；本发明的主轴的端部安装有编码器齿轮，编码器齿轮上连接有编码器，编码器固设于后法兰盘上；安装有编码器可以对主轴进行速度和位置反馈，进而实现由同步电机直接驱动刀具回转进行切削加工。
本实施例中的同步电机具有功率密度大，尺寸小发热低等特点，通过本结构，使动力刀塔的技术指标大幅度提升，主要如下：
| 指标 | 传统结构 | 本结构 | 提升情况 |
| 功率 | 5.5kw | 10kw | 提高82％ |
| 扭矩 | 25Nm | 45Nm | 提高80％ |
| 最高转速 | 5000rpm | 10000rpm | 提高100％ |
| 发热 | 1.8kw | 1.1kw | 降低39％ |
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
尽管本文较多地使用了图中附图标记：刀盘1，定位盘2，编码器3，后轴承4，后端盖5，后油封6，后法兰盘7，后密封圈8，支撑轴承9，主轴箱10，电机定子11，电机转子12，前密封圈13，前法兰盘14，前轴承15，前油封16，防水盘17，主轴18，编码器齿轮19，容置腔20，同步电机机构21等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.一种用于动力刀塔的同步电机驱动结构，其特征在于：包括刀盘(1)，刀盘(1)端面上安装有定位盘(2)，定位盘(2)外圆与刀盘(1)内孔套接，且端面相抵；该刀盘(1)与定位盘(2)之间形成有容置腔(20)，容置腔(20)内装配有同步电机机构(21)。
2.根据权利要求1所述的一种用于动力刀塔的同步电机驱动结构，其特征在于：所述同步电机机构(21)包括主轴(18)、主轴箱(10)和装配于主轴箱(10)内的电机定子(11)；主轴(18)外圆上安装有电机转子(12)，电机定子(11)和电机转子(12)共同作用驱动主轴(18)回转，主轴箱(10)内孔与电机定子(11)外圆套接。
3.根据权利要求2所述的一种用于动力刀塔的同步电机驱动结构，其特征在于：所述主轴箱(10)的前端安装有前法兰盘(14)，且主轴箱(10)与前法兰盘(14)端面相抵；所述电机定子(11)外圆分别与主轴箱(10)内孔及前法兰盘(14)内孔套接，且连接部位安装有前密封圈(13)；与此相对应的，所述主轴箱(10)的后端安装有后法兰盘(7)，且主轴箱(10)与后法兰盘(7)端面相抵；电机定子(11)后端外圆分别与主轴箱(10)内孔及后法兰盘(7)内孔套接，且连接部位安装有后密封圈(8)。
4.根据权利要求3所述的一种用于动力刀塔的同步电机驱动结构，其特征在于：所述主轴(18)外圆与电机转子(12)内孔过盈配合套接，且主轴(18)与电机转子(12)端面相抵。
5.根据权利要求4所述的一种用于动力刀塔的同步电机驱动结构，其特征在于：所述主轴(18)的端部安装有编码器齿轮(19)，编码器齿轮(19)上连接有编码器(3)，编码器(3)固设于后法兰盘(7)上。
6.根据权利要求3所述的一种用于动力刀塔的同步电机驱动结构，其特征在于：所述前法兰盘(14)的内孔套接前轴承(15)，且前法兰盘(14)与前轴承(15)端面相抵，前轴承(15)内孔与主轴(18)外圆套接，且前轴承(15)与主轴(18)端面相抵。
7.根据权利要求5所述的一种用于动力刀塔的同步电机驱动结构，其特征在于：所述后法兰盘(7)内孔套接后轴承(4)，且后法兰盘(7)与后轴承(4)外圆套接，后轴承(4)内孔与主轴(18)外圆套接，且后轴承(4)与主轴(18)端面相抵。
8.根据权利要求7所述的一种用于动力刀塔的同步电机驱动结构，其特征在于：所述后轴承(4)端面与后法兰盘(7)端面留有间隙。
9.根据权利要求8所述的一种用于动力刀塔的同步电机驱动结构，其特征在于：所述后法兰盘(7)端面上安装有用于密封主轴箱(10)的后端盖(5)。
10.根据权利要求9所述的一种用于动力刀塔的同步电机驱动结构，其特征在于：所述主轴箱(10)与定位盘(2)之间装配有支撑轴承(9)，且支撑轴承(9)与主轴箱(10)端面相抵。
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