CN112024911B - 一种复合电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合电主轴，包括：主轴箱、电机及转轴，转轴与电机转子固定装配，前端用于安装机加工刀具，转轴由前轴承支撑结构和后轴承支撑结构转动支撑，在电机转子的后侧布置三齿盘机构，三齿盘机构包括浮动齿盘、动齿盘和定齿盘，定齿盘相对固定装配在主轴箱上，动齿盘相对固定装配在转轴上，浮动齿盘沿前后方向可移动的装配在主轴箱上，浮动齿盘在其移动行程具有结合位，处于结合位的浮动齿盘与动齿盘、定齿盘同时啮合。本发明所提供的复合电主轴中，三齿盘机构位于电机转子后侧，与现有技术中将三齿盘机构设置于电机转子前侧的技术相比，可有效减小复合电主轴前端径向尺寸，进而可有效扩大复合电主轴的应用场所。

Description

一种复合电主轴

技术领域

本发明涉及一种复合电主轴。

背景技术

近些年，复合加工技术以及智能制造技术已成为机械加工领域的热门发展方向，智能化的复合加工技术是一种先进制造技术，相较于传统单一功能加工技术而言，智能化的复合加工是将工件一次装机后，顺序或多发的用多种制造方法尽可能多的完成零件的表面加工，并实时监控加工过程。复合加工应用最广泛、难度最大就是铣车转换的复合加工，而高速电主轴作为数控机床的关键零部件之一，其将电机与机床主轴“合二为一”，机床主轴由内装式电机直接驱动，省去复杂的中间传动环节。铣车转换功能及电主轴的结合可以更好的实现复合加工功能，特别是对于航空航天典型薄壁、复杂曲面零件的加工，其高速、高效、高精及其可靠性加工要求显得更为重要。

目前，常见的具备铣车转换功能的复合电主轴的结构多如授权公告号为CN101941152B的中国发明专利中公开的电主轴装置，其包括主轴箱，主轴箱内部设有内置电机和主轴，主轴内孔中安装拉刀结构，主轴前端用于安装刀柄，主轴箱内部设有前轴承和后轴承配合形成对主轴的转动支撑，前后轴承对应位于内置电机的前后两侧，内置电机的电机转子通常与同轴止转装配在一起，当电机通电时，电机转子带着主轴转动，实现铣削加工，为实现铣车转换，在主轴箱内部设置三齿盘机构，三齿盘机构位于前轴承的前侧，其包括浮动齿盘、动齿盘和定齿盘，动齿盘与主轴固定装配，定齿盘则与主轴箱相对固定装配，浮动齿盘可在液压动力下沿前后方向往复滑动，当浮动齿盘移动以同时与定齿盘、动齿盘啮合时，可将主轴与主轴箱相对固定在一起，主轴不再转动，对应安装于主轴上的车刀也不会转动，可实现车削加工，当浮动齿盘移动以与定齿盘、动齿盘脱离时，主轴与主轴箱解脱，主轴可相对主轴箱转动，实现铣削加工，通过液压驱动力驱动浮动齿盘的往复移动，即可实现铣车转换，切换方便。

但是目前常用的具备铣车转换功能的复合电主轴的三齿盘机构均是布置于电机的前侧，并靠近主轴的前端布置，这使得复合电主轴的前端尺寸较大，对于加工空间狭小的加工环境来讲，前端较粗的复合电主轴不容易进刀而实现相应的铣车加工，又重新改回采用其他的数控铣车、车床进行机加工，这实际上限制了复合电主轴的应用场所。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合电主轴，以解决现有技术中实现铣车转换的三齿盘机构设置于前侧导致复合电主轴前端较粗而限制复合电主轴应用场所的技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的复合电主轴的技术方案是：复合电主轴，包括：

主轴箱；

电机，包括电机转子和电机定子，电机定子固定在主轴箱内；

沿前后方向延伸的转轴，与电机转子固定装配，其前端用于安装机加工刀具；

前轴承支撑结构和后轴承支撑结构，设置于主轴箱内部，沿前后方向对应分布于所述电机转子的前后两侧，用于转动支撑所述转轴；

三齿盘机构，包括浮动齿盘、动齿盘和定齿盘，定齿盘相对固定装配在所述主轴箱上，动齿盘相对固定装配在所述转轴上，浮动齿盘沿前后方向可移动的装配在所述主轴箱上，浮动齿盘在其移动行程具有结合位，处于结合位的浮动齿盘与所述动齿盘、定齿盘同时啮合；

所述三齿盘机构位于所述电机转子的后侧。

有益效果是：本发明所提供的复合电主轴中，三齿盘机构位于电机转子后侧，与现有技术中将三齿盘机构设置于电机转子前侧的技术相比，三齿盘机构后置可有效减小复合电主轴前端径向尺寸，进而可有效扩大复合电主轴的应用场所。

作为进一步地改进，所述后轴承支撑结构包括后轴承，后轴承包括后轴承内圈和后轴承外圈，后轴承内圈固定套装于所述转轴上，所述主轴箱内部沿前后方向导向移动装配有后轴承座，后轴承外圈安装于所述后轴承座内，所述浮动齿盘一体或分体地固设于所述后轴承座上。

有益效果是：将三齿盘机构的浮动齿盘集成布置在后轴承座上，在装配后轴承座时，实现浮动齿盘的安装，减少零部件数量，简化装配，优化整个复合电主轴的结构。

作为进一步地改进，所述主轴箱内设有锁紧液压腔，锁紧液压腔内装配有锁紧活塞，锁紧液压腔内的流体向锁紧活塞施加锁紧作用力，以驱动锁紧活塞顶推所述后轴承座带着浮动齿盘向结合位移动；所述主轴箱内设有后侧弹性件，后侧弹性件向所述后轴承座施加弹性作用力，以驱使后轴承座带着浮动齿盘向远离结合位的方向移动，所述主轴箱内设有复位弹性件，向锁紧活塞施加复位弹性作用力，以驱使锁紧活塞朝着远离所述后轴承座的方向移动。

有益效果是：利用锁紧液压腔驱使锁紧活塞、后轴承座朝向结合位移动，既能保证驱动力，又能保证锁止稳定性，利用相应弹性件驱使锁紧活塞、后轴承座复位，又能简化整体结构。

作为进一步地改进，所述主轴箱包括外壳，外壳后端由前向后地依次固定装配有后内盖和后端盖，所述后轴承座沿前后方向导向移动装配在所述后内盖上，所述后侧弹性件为后弹簧，后弹簧的前端与后内盖顶压配合、后端与所述后轴承座顶压配合，所述复位弹性件为复位弹簧，复位弹簧的前端与后内盖顶压配合、后端与所述锁紧活塞顶压配合，所述锁紧液压腔设置在所述后端盖上，所述定齿盘和动齿盘位于所述浮动齿盘的前侧，所述锁紧活塞向前移动，在克服复位弹簧和后弹簧的弹性作用力的情况下，顶推所述后轴承座带着浮动齿盘向前移动至结合位。

有益效果是：利用后内盖和后端盖相互配合实现后轴承座、后弹簧、复位弹簧及锁紧活塞的装配，结构简单，方便组装。

作为进一步地改进，所述浮动齿盘位于所述后轴承座的前端。

有益效果是：浮动齿盘位于后轴承座前端，方便与动齿盘、定齿盘啮合，可尽可能的减少后轴承座的轴向长度。

作为进一步地改进，所述后轴承座包括中间筒体段、前端部内翻沿和后端部外翻沿，中间筒体段用于与后轴承外圈配合，前端部内翻沿的内侧与后轴承外圈顶压配合，浮动齿盘设置于所述前端部内翻沿的前侧面，后端部外翻沿的前侧面与所述后弹簧顶压配合、后侧面供所述锁紧活塞顶压，所述后内盖具有中心定位孔，所述中间筒体段沿前后方向导向移动插装在所述中心定位孔中。

有益效果是：后轴承座包括中间筒体段、前端部内翻沿及后端部外翻沿，方便实现与后轴承外圈的装配，也方便设置浮动齿盘，方便与后弹簧、锁紧活塞配合。

作为进一步地改进，所述前轴承支撑结构包括预紧轴承支撑结构，预紧轴承支撑结构包括预紧轴承、预紧轴承座及预紧弹性件，预紧轴承包括预紧轴承内圈和预紧轴承外圈，预紧轴承内圈固定套装在所述转轴上，所述预紧轴承座沿前后方向可移动的套装在所述转轴外，所述预紧轴承外圈安装于所述预紧轴承座内，所述预紧弹性件布置在所述主轴箱和预紧轴承座之间，并向预紧轴承座施加向后的弹性作用力。

作为进一步地改进，所述预紧轴承座包括弹簧座体和轴承压盖，轴承压盖固定安装在所述弹簧座体的后端，并与弹簧座体配合夹持固定所述预紧轴承外圈，所述预紧弹性件为前弹簧，所述前弹簧前端与所述主轴箱顶压配合、后端与所述弹簧座体顶压配合。

作为进一步地改进，所述主轴箱内设有环形安装台阶，所述预紧轴承座位于所述环形安装台阶处，环形安装台阶具有朝后的台阶面，该台阶面与所述预紧轴承座前端对应，所述台阶面上设有轴承座位移传感器，用于与所述预紧轴承座前端顶压配合以检测预紧轴承座移动到位。

作为进一步地改进，所述主轴箱内设有温度传感器，以检测所述前轴承支撑结构和后轴承支撑结构处的温度。

附图说明

图1为本发明所提供的复合电主轴的实施例1的结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为图1中B处放大图。

附图标记说明：

1、刀柄，2、前螺母，3、前端盖，4、温度传感器一，5、前轴承座，6、温度传感器二，7、轴承座位移传感器，8、前弹簧，9、预紧轴承座，91、弹簧座体，92、轴承压盖，10、外壳体，11、冷却套，12、电机定子，13、电机转子，14、转轴，15、拉刀系统，16、温度传感器三，17、定齿盘，18、动齿盘，19、后轴承座，190、浮动齿盘，191、前端部内翻沿，192、中间筒体段，193、后端部外翻沿，20、后内盖，21、温度传感器四，22、锁紧活塞，23、后端盖，24、编码器读头，25、编码器齿盘，26、后螺母，31、终端控制器，33、松刀驱动活塞，36、旋转接头接杆，37、活塞位移传感器，38、复位弹簧，39、后弹簧，40、锁紧液压腔，43、前轴承支撑结构，44、后轴承支撑结构，50、环形安装台阶，51、台阶面，60、预紧轴承，61、预紧轴承内圈，62、预紧轴承外圈，70、后轴承，71、后轴承内圈，72、后轴承外圈，H、装配间隙。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“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；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明所提供的复合电主轴的具体实施例1：

如图1至图3所示，该实施例中的复合电主轴包括主轴箱，主轴箱内部设置电机和转轴14，对应转轴14布置有前轴承支撑结构43和后轴承支撑结构44，起到旋转支撑的作用。电机包括电机定子12和电机转子13，电机定子12和电机转子13位于前轴承支撑结构43和后轴承支撑结构44之间，起到动力源作用，电机转子13与转轴14固定装配在一起，转轴14心部设置拉刀系统15和旋转接头接杆36，起到快速换刀及中心冷却的作用，旋转接接头拉杆36的前端与拉刀系统15连接、后端与松刀驱动活塞33连接，通过往复动作以实现换刀操作。

转轴14的前端用于安装机加工刀具，具体可将机加工刀具的刀柄1安装在转轴14前端。

复合电主轴在进行松刀操作时，松刀驱动活塞33驱动拉刀系统15向前移动，拉刀系统15的拉刀爪张开，刀柄1与转轴14脱离以实现换刀。换刀完成后，在碟簧的复位作用下，拉刀系统15和松刀驱动活塞33后退，拉刀爪夹紧刀柄1，实现夹刀操作。当然，碟簧也可以更换为圆柱形弹簧，只要可储存相应的驱动作用力即可。

具体来讲，如图1所示，此处的主轴箱主要包括外壳体10、前轴承座5、后内盖20及后端盖23，前轴承座5通过螺钉固定安装在外壳体10前端，后内盖20及后端盖23由前向后的依次密封固定安装在外壳体10的后端。

对于电机来讲，电机定子12的外径通过过盈配合安装在冷却套11上，冷却套11与外壳体10固定装配在一起，冷却套11外周面上设有螺旋槽，供冷却流体通过以冷却电机定子12，在冷却套11前后端外壁上分别开设两个环槽，安装相应的O形密封圈，用于对冷却水进行密封。实际上，冷却套11和后内盖20通过紧固螺钉固定装配在一起。

转轴14通过前后轴承支撑结构可转动地布置与主轴箱内部，前轴承支撑结构43包括前轴承组和预紧轴承支撑结构。

前轴承组采用两套串联布置的角接触球轴承，此处的角接触球轴承的内圈过盈配合安装在转轴14上，并通过前螺母2锁紧，角接触球轴承的外圈安装在前轴承座5内，并过前端盖3压紧。对应于前轴承组，在前轴承座5内设置有若干温度传感器一4和温度传感器二6，用于测量前轴承组的角接触球轴承的温度，温度传感器的信号输出端与终端控制器31连接，将检测到的温度信息传递至终端控制器。

如图2所示，预紧轴承支撑结构包括预紧轴承60、预紧轴承座9及预紧弹性件，前轴承座5后端设置环形安装台阶50，环形安装台阶50具有朝后的台阶面51，在环形安装台阶50处沿前后方向可移动的装配有预紧轴承座9，预紧轴承座9与前轴承座5滑动密封配合，此处的预紧轴承座9包括弹簧座体91和轴承压盖92，弹簧座体91后端设置凹槽，预紧轴承60装配在凹槽中，轴承压盖92通过固定螺钉与弹簧座体91固定装配在一起，使得轴承压盖92和弹簧座体91相配合夹持固定预紧轴承60。实际上，预紧轴承60同样为角接触球轴承，其包括预紧轴承内圈61和预紧轴承外圈62，预紧轴承内圈61过盈配合的套装在转轴14上，预紧轴承外圈62则由轴承压盖92和弹簧座体91相配合夹持固定。此处的前弹簧8作为预紧弹性件布置在前轴承座5和预紧轴承座9之间，并向预紧轴承座9施加向后的弹性作用力，前弹簧8的前端与前轴承座5顶压配合、后端与弹簧座体91顶压配合。

对于环形安装台阶50来讲，其台阶面51与预紧轴承座9前端对应，台阶面51上设有轴承座位移传感器7，用于与预紧轴承座9前端顶压配合以检测预紧轴承座9是否移动到位。

如图1和图3所示，后轴承支撑结构44包括串联布置的两套后轴承70，后轴承均采用角接触球轴承，其包括后轴承内圈71和后轴承外圈72，后轴承内圈71通过过盈配合安装在转轴14上，并通过后螺母26将其与编码器齿盘25一起锁紧固定在转轴14上，后轴承外圈72安装在后轴承座19内，后轴承座19支撑装配在后内盖20内部，后内盖20与外壳体10固定装配在一起，实现对转轴的旋转支撑。

为实现铣车转换，本实施例中，在电机转子13的后侧安装三齿盘机构，三齿盘机构具体包括浮动齿盘190、动齿盘18和定齿盘17，定齿盘17通过螺钉固定安装在后内盖20的前端，以与主轴箱相对固定装配在一起，动齿盘18固定装配在转轴14上，浮动齿盘190一体设置于后轴承座19前端，此处的后轴承座19沿前后方向导向移动装配在后内盖20内部，使得浮动齿盘190可沿前后方向往复移动，浮动齿盘190在其移动行程具有结合位，处于结合位的浮动齿盘190与动齿盘18、定齿盘17同时啮合，通过控制浮动齿盘190与动定齿盘的啮合、脱离，实现铣车加工的转换。

在后端盖23内端设置锁紧液压腔40，锁紧液压腔40内安装有锁紧活塞22，锁紧液压腔40内的流体向锁紧活塞22施加锁紧作用力，驱动锁紧活塞22顶推后轴承座19带着浮动齿盘190向前移动，与动齿盘18、定齿盘17对应啮合。

为方便快速复位，主轴箱内设有后侧弹性件，此处的后侧弹性件具体为后弹簧39，后弹簧39的前端与后内盖20顶压配合、后端与后轴承座19顶压配合，以向后轴承座19施加向后的弹性作用力，以驱使后轴承座19带着浮动齿盘190向远离结合位的方向移动。为方便安装，在后内盖20后端面设置安装孔，以对应装配后弹簧39，此处的后弹簧39环绕周向间隔均布多个，以提高复位稳定性。

同样的，在主轴箱内设有复位弹性件，此处的复位弹性件具体为复位弹簧38，复位弹簧38的前端与后内盖20顶压配合、后端与锁紧活塞22顶压配合，以向锁紧活塞22施加复位弹性作用力，以驱使锁紧活塞22朝着远离后轴承座19的方向移动。

在后端盖23上对应设有油路接头，通过油路接头连接油管，在需要锁紧活塞22顶推后轴承座19向前移动以与动定齿盘啮合时，通过油路接头向锁紧液压腔40内注入液压油，克服弹性作用力驱动锁紧活塞22向前移动。当需要后轴承座19后退时，转换油路，在后弹簧39和复位弹簧38的作用下，驱使后轴承座19和锁紧活塞22向后移动，将锁紧液压腔40中的液压油推出。

本实施例中，采用液压流体驱使锁紧活塞22向前移动，可以在锁止时保持锁止作用力，保证锁止稳定性。

另外，在后端盖23上还设有编码器读头24，用于与编码器齿盘25对应，以测量转轴14的转速，编码器读头24的输出端与终端控制器31连接。

在后端盖23上对应锁紧液压腔40布置有活塞位移传感器37，用于检测锁紧活塞22的位移，进一步地判断锁紧活塞22的复位情况。

本实施例中，采用后内盖20和后端盖23配合，既实现了对后轴承座19的导向装配，又实现对后轴承座19的驱动，后轴承座19包括中间筒体段192、前端部内翻沿191和后端部外翻沿193，中间筒体段192主要用于与后轴承外圈72配合，前端部内翻沿191的内侧与后轴承外圈72顶压配合，浮动齿盘190设置于前端部内翻沿191的前侧面，后端部外翻沿193的前侧面与后弹簧39顶压配合、后侧面供锁紧活塞22顶压。

为方便装配，后内盖20具有中心定位孔，后轴承座19定位插装在中心定位孔中，具体的，上述的中间筒体段192沿前后方向导向移动插装在中心定位孔中。

装配时，由前向后的顺次将后内盖20、后弹簧39、后轴承座19、后轴承组、后螺母26、复位弹簧38、锁紧活塞22、后端盖23对应安装在主轴箱上即可。

对于后轴承组来讲，在后轴承座19上固设有温度传感器四21，用于检测后轴承支撑结构44的温度，温度传感器四21的输出端与终端控制器31连接。

本实施例所提供的复合电主轴中，三齿盘机构位于电机转子后侧，与现有技术中将三齿盘机构设置于电机转子前侧的技术相比，可有效减小复合电主轴前端径向尺寸，进而可有效扩大复合电主轴的应用场所。并且，三齿盘机构的浮动齿盘集成布置在后轴承座上，方便将驱动机构靠后布置，进而可优化整个复合电主轴的结构。

在铣削加工时，将对应的铣刀刀柄安装在转轴14前端，此时浮动齿盘190并不与动齿盘18、定齿盘17啮合，电机转子13带着转轴14转动，驱动铣刀转动，以实现铣削加工。

当需要进行车削加工时，更换刀具，将车刀刀柄安装在转轴14前端，通过油路接头向锁紧液压腔40注入液压油，驱使锁紧活塞22向前移动，顶推后轴承座19向前移动，浮动齿盘190与动齿盘18、定齿盘17啮合，将转轴14与主轴箱固定在一起，即可实现车削加工。

需要特别说明的是，当松刀驱动活塞33驱动拉刀系统15前移时，会通过碟簧向转轴14施加向前的作用力，致使转轴有向前运动的趋势或向前运动。而本实施例中，为满足较高的转速要求，前后轴承组的配置形式均为串联布置，轴承组本身能承受的反向轴向力较小，轴承会随着转轴沿着松刀力的方向有向前运动的驱使或者向前运动，若不加以限制，轴承可能存在卸荷及脱套损坏的风险。

对应上述的情况，本实施例中，配置有预紧轴承支撑结构，该预紧轴承支撑结构中的预紧轴承座9与环形安装台阶50的相应台阶面顶压配合，即可有效限制转轴前移，可以对串联配置的前轴承组形成有效防护，防止出现轴承卸荷及脱套损坏的风险。并且，相对于现有技术中仅设置前轴承支撑结构来讲，预紧轴承支撑结构相当于增加了前端的支撑，这样可以有效提高复合电主轴前端的刚度，能够满足较大进给量的加工要求，可以提高加工效率，另外，利用环形安装台阶对预紧轴承座的挡止配合，可以对转轴提供一个较大的挡止作用，避免转轴向前窜动而影响动齿盘、定齿盘与浮动齿盘的啮合可靠性。

并且，如图1所示，在预紧弹簧座装配时，会在预紧弹簧座前端与环形安装台阶的台阶面之间留出装配间隙H，该装配间隙通常较小，具体尺寸对应不同的轴承类型有所不同，不会大于前轴承组中轴承脱套的轴向游隙及轴向位移所允许的范围，以避免在预紧轴承座移动至与挡止安装台阶顶压时时出现轴承脱套的危险。

本发明所提供的复合电主轴的具体实施例2：

其与实施例1的不同之处主要在于：实施例1中，浮动齿盘一体设置后轴承座前端，在浮动齿盘和后轴承座集成布置的基础上，本实施例中，浮动齿盘分体固定安装在后轴承座前端，具体可采用螺钉固定安装。

本发明所提供的复合电主轴的具体实施例3：

其与实施例1的不同之处主要在于：实施例1中，三齿盘机构位于电机转子后侧，且浮动齿盘集成布置在后轴承座上，在满足后侧布置以缩小复合电主轴前端径向尺寸的目的下，本实施例中，将三齿盘机构的浮动齿盘与后轴承座完全分离，后轴承支撑结构靠前布置，三齿盘机构位于后轴承支撑结构后侧，选用较大径向尺寸的动齿盘与转轴装配，浮动齿盘可以沿前后方向导向移动装配在后端盖上，定齿盘夹持固定在后内盖和后端盖之间，通过锁紧活塞顶推浮动齿盘向前移动，同样可实现浮动齿盘与动齿盘、定齿盘的啮合。

本发明所提供的复合电主轴的具体实施例4：

其与实施例1的不同之处主要在于：实施例1中，采用锁紧液压腔和复位弹簧的配合控制锁紧活塞的往复移动，在本实施例中，也可仅依靠锁紧液压腔中的流体控制锁紧活塞的往复移动，锁紧液压腔在锁紧活塞的前后两侧分别布置封闭腔体，两封闭腔体分别连接不同油路，控制向不同封闭腔体供油，驱动锁紧活塞往复移动。

本发明所提供的复合电主轴的具体实施例5：

其与实施例1的不同之处主要在于：实施例1中，前轴承支撑结构不仅包括前轴承组，还包括预紧轴承支撑结构，在本实施例中，省去预紧轴承支撑结构，仅设置前轴承组。

本发明所提供的复合电主轴的具体实施例6：

其与实施例1的不同之处主要在于：实施例1中，三齿盘机构中的浮动齿盘向前移动以与动齿盘、定齿盘啮合，在本实施例中，三齿盘机构中的浮动齿盘位于动齿盘和定齿盘的前侧，浮动齿盘则向后移动，由于此时需要将驱使浮动齿盘移动的相应动力机构向前移动，这会使得电主轴的整个机构较为复杂。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合电主轴，包括：

主轴箱；

电机，包括电机转子和电机定子，电机定子固定在主轴箱内；

沿前后方向延伸的转轴，与电机转子固定装配，其前端用于安装机加工刀具；

前轴承支撑结构和后轴承支撑结构，设置于主轴箱内部，沿前后方向对应分布于所述电机转子的前后两侧，用于转动支撑所述转轴；

三齿盘机构，包括浮动齿盘、动齿盘和定齿盘，定齿盘相对固定装配在所述主轴箱上，动齿盘相对固定装配在所述转轴上，浮动齿盘沿前后方向可移动的装配在所述主轴箱上，浮动齿盘在其移动行程具有结合位，处于结合位的浮动齿盘与所述动齿盘、定齿盘同时啮合；

其特征在于，所述三齿盘机构位于所述电机转子的后侧；

所述前轴承支撑结构包括预紧轴承支撑结构，预紧轴承支撑结构包括预紧轴承、预紧轴承座及预紧弹性件，预紧轴承包括预紧轴承内圈和预紧轴承外圈，预紧轴承内圈固定套装在所述转轴上，所述预紧轴承座沿前后方向可移动的套装在所述转轴外，所述预紧轴承外圈安装于所述预紧轴承座内，所述预紧弹性件布置在所述主轴箱和预紧轴承座之间，并向预紧轴承座施加向后的弹性作用力。

2.根据权利要求1所述的复合电主轴，其特征在于，所述后轴承支撑结构包括后轴承，后轴承包括后轴承内圈和后轴承外圈，后轴承内圈固定套装于所述转轴上，所述主轴箱内部沿前后方向导向移动装配有后轴承座，后轴承外圈安装于所述后轴承座内，所述浮动齿盘一体或分体地固设于所述后轴承座上。

3.根据权利要求2所述的复合电主轴，其特征在于，所述主轴箱内设有锁紧液压腔，锁紧液压腔内装配有锁紧活塞，锁紧液压腔内的流体向锁紧活塞施加锁紧作用力，以驱动锁紧活塞顶推所述后轴承座带着浮动齿盘向结合位移动；所述主轴箱内设有后侧弹性件，后侧弹性件向所述后轴承座施加弹性作用力，以驱使后轴承座带着浮动齿盘向远离结合位的方向移动，所述主轴箱内设有复位弹性件，向锁紧活塞施加复位弹性作用力，以驱使锁紧活塞朝着远离所述后轴承座的方向移动。

4.根据权利要求3所述的复合电主轴，其特征在于，所述主轴箱包括外壳，外壳后端由前向后地依次固定装配有后内盖和后端盖，所述后轴承座沿前后方向导向移动装配在所述后内盖上，所述后侧弹性件为后弹簧，后弹簧的前端与后内盖顶压配合、后端与所述后轴承座顶压配合，所述复位弹性件为复位弹簧，复位弹簧的前端与后内盖顶压配合、后端与所述锁紧活塞顶压配合，所述锁紧液压腔设置在所述后端盖上，所述定齿盘和动齿盘位于所述浮动齿盘的前侧，所述锁紧活塞向前移动，在克服复位弹簧和后弹簧的弹性作用力的情况下，顶推所述后轴承座带着浮动齿盘向前移动至结合位。

5.根据权利要求4所述的复合电主轴，其特征在于，所述浮动齿盘位于所述后轴承座的前端。

6.根据权利要求5所述的复合电主轴，其特征在于，所述后轴承座包括中间筒体段、前端部内翻沿和后端部外翻沿，中间筒体段用于与后轴承外圈配合，前端部内翻沿的内侧与后轴承外圈顶压配合，浮动齿盘设置于所述前端部内翻沿的前侧面，后端部外翻沿的前侧面与所述后弹簧顶压配合、后侧面供所述锁紧活塞顶压，所述后内盖具有中心定位孔，所述中间筒体段沿前后方向导向移动插装在所述中心定位孔。

7.根据权利要求1所述的复合电主轴，其特征在于，所述预紧轴承座包括弹簧座体和轴承压盖，轴承压盖固定安装在所述弹簧座体的后端，并与弹簧座体配合夹持固定所述预紧轴承外圈，所述预紧弹性件为前弹簧，所述前弹簧前端与所述主轴箱顶压配合、后端与所述弹簧座体顶压配合。

8.根据权利要求1所述的复合电主轴，其特征在于，所述主轴箱内设有环形安装台阶，所述预紧轴承座位于所述环形安装台阶处，环形安装台阶具有朝后的台阶面，该台阶面与所述预紧轴承座前端对应，所述台阶面上设有轴承座位移传感器，用于与所述预紧轴承座前端顶压配合以检测预紧轴承座移动到位。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的复合电主轴，其特征在于，所述主轴箱内设有温度传感器，以检测所述前轴承支撑结构和后轴承支撑结构处的温度。

Images