CN112338214B - 一种车床用高速高精电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明所提供的车床用高速高精电主轴，包括主轴轴芯及设于主轴轴芯后端的夹料装置，夹料装置包括拉杆、设于拉杆后部的夹紧机构、设于夹紧机构后端的材料松开机构。本专利通过簧式夹紧机构对材料进行夹持，极大降低了传统夹紧机构对主轴轴芯高速运转所产生的不稳定因素，通过浮动式松开机构的设置，避免了松开时气缸推力施加于轴承部而造成轴承寿命缩短，通过采用主轴轴芯内置定、转子直驱主轴轴芯旋转的方式提升主轴运转速度及稳定性，通过强制循环水冷的方式对主轴轴芯进行强制冷却，总而实现主轴轴芯高速、高精、高稳定运行，从而极大提升生产质量和加工效率。

Description

一种车床用高速高精电主轴

技术领域

本发明涉及高速精密机床设备领域，特别是涉及一种能够适用在车床上的高速高精电主轴。

背景技术

通过数十年的高速发展，国内数控机床现已在经济型、普及型领域完全满足市场需求。而中高端数控机床目前尚不能满足市场需求，基本上全部依赖进口设备。同时，随着制造业的不断发展与进步，对数控机床细分领域的要求也是越来越多。譬如，近年来5G行业、光学领域的迅猛发展对小型数控车床提出了高速、高精、主轴高速稳定性等要求，因为很多零件除了需要几何尺寸精度外，还对刀纹有特殊要求。

高速高精电主轴及材料夹紧、松开机构，是高速精密数控车床系列机型中一项极为关键的功能部件，其性能的优劣直接影响该系列机型的加工精度、加工效率、加工能力(规格范围内的切削力、抗震性能、功能性能)及故障率等指标。

国内应用在该系列机型的主轴，大多数用机械式主轴、外挂电机的形式。使用电主轴的厂家，良莠不齐，功能不尽如意，其特性系数要求难能完善，而市场用户对数控车床的功能、特性系数、精度、稳定性要求越来越高。国产机急需突破电主轴特性系数、加工能力、稳定性、加工效率技术创新瓶颈。其特性系数加工能力，主要由内藏式电机、驱动器、编码器、闭环控制及多轴高端CNC系统来开发提升；稳定性，加工效率方面有取决于电主轴机械结构创新优化，配套件的精度提升和管控。国内市场对数控车床需求量在快速增长，然而，用户对该系列机型加工能力范围及加工效率提出了更高的要求。

目前存在的问题：采用的夹料装置使得被加工零件高速旋转时振动较大，影响加工质量。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明改进了电主轴系统的结构，特别是更换了材料夹紧及松开机构，改善了旋转振动的状况，而使加工质量得到提高。

为实现上述目的，本发明的技术方案涉及一种车床用高速高精电主轴，以及能配置在该电主轴装置内的材料夹紧机构和材料松开机构。

一种车床用高速高精电主轴，包括主轴座、主轴轴芯、与所述主轴轴芯关联设置的定子和转子，以及主轴套筒、拉杆、夹头、适配器、夹紧机构和松开机构。所述定子和所述转子由外置驱动器驱动。所述适配器安装在所述主轴中心上，其前端面上设有沿轴向的锥面槽孔。

所述主轴套筒安装在所述主轴座上，所述主轴轴芯与所述主轴套筒的两端之间均匹配有轴承部。

所述拉杆的一端由后及前地沿轴向穿入所述主轴轴芯内，且所述夹头通过螺纹结构连接在所述拉杆的该端，所述拉杆的另一端留置在外部。

所述夹头的侧面设为锥面且能与所述适配器上的锥面槽孔匹配。

所述夹紧机构的前端支撑在所述主轴轴芯中部，后端连在所述拉杆上。所述夹紧机构的中部为活动套装的配合结构，使其能在轴向上伸缩。

所述夹紧机构的内部设有弹簧部，通过调设所述弹簧部的预压力能对所述拉杆施加向后的轴向推力，而使得所述夹头的锥面部分移入所述适配器上的锥面槽孔内，所述夹头收缩而将工件夹紧。

所述松开机构包括气缸浮动支架、弹簧、螺钉和气缸单元。

所述气缸浮动支架通过所述螺钉连在所述主轴座的后侧，且匹配有轴向设置的导向销，以便使所述气缸浮动支架能平稳地沿轴向移动。

所述弹簧套装在所述螺钉上，能推动所述气缸浮动支架与所述主轴座的相对面接触且使所述气缸浮动支架与所述夹紧机构的相对面之间形成间隙。

所述气缸单元中的气缸体通过螺钉连接在所述气缸浮动支架的后端，活塞向前移动的过程中能先使得活塞与所述夹紧机构的中部接触而推动所述气缸浮动支架向后移动，接着促使所述气缸浮动支架与所述夹紧机构的相对面接触，最终能使所述弹簧部被进一步压缩而带动着所述拉杆向前移动，所述夹头逐渐由所述适配器上的锥面槽孔内移出，最终将工件松开。

进一步，所述弹簧部为碟形弹簧。所述夹紧机构还包括碟簧安装套、支撑套及置于二者间的滑动套，所述碟簧安装套的中部形成有径向缘板。所述活塞能与所述径向缘板的后端面接触而推动所述气缸浮动支架向后移动。

所述碟簧安装套的后端通过螺母与所述拉杆相连接。

所述支撑套固定套装在所述主轴轴芯上，并使所述气缸浮动支架与所述支撑套的相对面之间形成间隙。

所述滑动套安装在所述碟簧安装套的前端并处于所述径向缘板的前侧。所述滑动套与所述径向缘板的相对端面上分别形成有轴向相对延伸的缘臂，该对缘臂相匹配形成活动套装的配合结构，并使得所述碟形弹簧置于该对缘臂形成的腔内。

所述碟簧安装套的前端安装有能够调整所述碟形弹簧的预压力的螺母。旋拧该螺母使其相对所述碟簧安装套移动时，能够推动所述滑动套相对所述碟簧安装套沿轴向移动而使所述碟形弹簧被压缩。

所述支撑套与所述滑动套之间设有平衡圈，该平衡圈与所述支撑套、所述滑动套的相对端面间均通过轴向设置的定位销相插接。

优选地，所述支撑套的圆周壁上设有螺纹孔和/或所述平衡圈的圆周壁上设有螺纹孔。

进一步，所述气缸浮动支架的侧壁上设有感应块。所述主轴座朝向所述气缸浮动支架的端面上安装有支架一，该支架一上安装有与所述感应块对应匹配的感应开关一。

处于所述气缸单元后端的缸盖上设有感应杆。所述主轴座上设有支架二，该支架二上安装有与所述感应杆对应匹配的感应开关二。

进一步，所述定子固定在所述主轴套筒的内壁上，所述转子设在所述主轴轴芯的外部。

进一步，所述主轴套筒的侧壁与所述主轴座相对的一段上设有冷却槽，该冷却槽为轴向上分布形成的螺旋槽。于螺旋槽的两端设有密封圈，密封圈压在主轴套筒的外壁与主轴座的内壁之间。

进一步，于所述主轴轴芯上且靠近后端侧的轴承部位置固定有编码器法兰，于该编码器法兰上安装有编码器齿轮，该编码器齿轮与外部装置关联能形成编码器。

进一步，在所述主轴轴芯的前部且处于轴承部的前侧套装有防尘隔圈，该防尘隔圈的前端面形成有环状槽。

在所述主轴轴芯的前端面上用螺钉固定有前轴承压盖一，该前轴承压盖一能作用于所述防尘隔圈的前端面而使所述防尘隔圈能压在轴承部的内圈上。

在所述主轴套筒的前端面上用螺钉固定有前轴承压盖二，该轴承压盖二的内圈与所述前轴承压盖一的外圈相套匹配，且该前轴承压盖二的后端面上形成有内外相套的两个环状凸缘，其中处于内部的环状凸缘置于所述防尘隔圈上的环状槽内而相匹配，处于外部的环状凸缘能压在轴承部的外圈上。

优选地，所述主轴套筒的前端面上用螺钉固定有防尘盖，该防尘盖能压在所述适配器的侧壁上使所述适配器压向所述前轴承压盖一的前端面，而且该防尘盖上设有能够起到排放渗进所述适配器内杂物作用的回油孔。

本专利还涉及一种车床用高速高精电主轴上的材料夹紧机构，包括主轴轴芯、夹头、与该夹头匹配的适配器，以及拉杆、碟形弹簧、碟簧安装套、支撑套和置于碟簧安装套与支撑套之间的滑动套。

所述拉杆的一端沿轴向穿入所述主轴轴芯内，并使所述夹头通过螺纹结构连接在所述拉杆的该端。所述拉杆的另一端延伸至外部。所述夹头的侧面为锥面，所述适配器上设有锥面槽孔，所述夹头的锥面能沿轴向逐渐伸入所述锥面槽孔内与之相匹配。

所述碟簧安装套的中部形成有径向缘板。

所述碟簧安装套的后端通过螺母与所述拉杆相连接。

所述支撑套固定套装在所述主轴轴芯上。

所述滑动套安装在所述碟簧安装套的前端并处于所述径向缘板的前侧。所述滑动套与所述径向缘板的相对端面上分别形成有轴向相对延伸的缘臂，该对缘臂相匹配形成活动套装的配合结构，并使得所述碟形弹簧置于该对缘臂形成的腔内。

所述碟簧安装套的前端安装有能够调整所述碟形弹簧的预压力的螺母。旋拧该螺母使其相对所述碟簧安装套移动时，能够推动所述滑动套相对所述碟簧安装套沿轴向移动而使所述碟形弹簧被压缩。

所述支撑套与所述滑动套之间设有平衡圈，该平衡圈与所述支撑套、所述滑动套的相对端面间均通过轴向设置的定位销相插接。

优选地，所述支撑套的圆周壁上设有螺纹孔和/或所述平衡圈的圆周壁上设有螺纹孔。

本专利还涉及一种车床用高速高精电主轴上的材料松开机构，包括气缸浮动支架、弹簧、螺钉和气缸单元。

所述气缸浮动支架的一端用所述螺钉连在主轴座上。所述弹簧套装在所述螺钉上，能推使所述气缸浮动支架与主轴座的相对面接触。

所述气缸单元中的气缸体固定在所述气缸浮动支架的另一端，活塞能朝主轴座的一侧伸出。

优选地，所述气缸浮动支架与主轴座的相对面之间匹配有沿轴向设置的导向销，该导向销一端固定在主轴座上，另一端穿入所述气缸浮动支架上的导向孔内能起到约束所述气缸浮动支架沿轴向移动的作用。

优选地，所述气缸浮动支架与所述气缸体的相对端面之间设有调整垫体，且二者通过螺钉连接。

前述“气缸”作扩大解释，包括液压缸的情形。

本发明具有的有益效果：优化了电主轴的整体精度，使得机床在加工零件精度及分度精度的稳定性，提高了电主轴低速高扭矩的特性，有助于实现电主轴高速、高精、高稳定运行，而显著提升生产质量和加工效率。

通过弹性部结构夹紧的方式，而避免在主轴上使用位置不确定的零部件，使主轴的动平衡可以达到极佳的效果，相对当前采用的夹紧机构，极大地减少了主轴在高速运转时所存在的不稳定因素。优选实施方案中还能保证在使用过程中动平衡效果不会发生变化。

通过浮动式松夹机构的设定，消除了松夹时气缸施加于主轴轴承上的轴向冲击力，从而可以有效提升主轴轴承的使用寿命。

强制循环冷却系统(螺旋槽)使电主轴的温升得到有效控制，节约了开机定温时间，提高了生产率，有助于提高加工零件的精度和一致性；

采用主轴内置转子直接驱动主轴旋转的方式，有助于提升主轴运转速度及稳定性。

通过采用主轴内置定、转子的方式直驱主轴轴芯旋转，来提升主轴轴芯运转速度及稳定性。通过强制循环水冷的方式对主轴轴芯进行强制冷却。通过碟簧式夹紧机构对材料进行夹持，极大降低了传统夹紧机构对主轴轴芯高速运转所产生的不稳定因素。所述浮动式松开机构包括导向销、弹簧、套装该弹簧的螺钉，在主轴轴芯运转状态时其与主轴轴芯完全脱开，只有松夹动作时才会与旋转部件有接触，可以避免松夹力对轴承的影响，避免了松开时气缸推力施加于主轴轴芯上所设支撑轴承而造成轴承寿命缩短，通过以上结构设计优化，可实现主轴轴芯高速、高精、高稳定运行，从而极大提升生产质量和加工效率。

附图说明

图1是本发明所涉及方案的整体结构示意图。

图中符号说明：

1.主轴轴芯、2.主轴套筒、21.防尘盖、22.冷却槽、3a.前轴承组、3b.后轴成组、31.内隔圈、32.外隔圈、33.前轴承压盖一、34.前轴承压盖二、35.防尘隔圈、4.轴承座、41.隔圈一、42.隔圈二、43.后轴承压盖、51.编码器法兰、52.编码器齿轮、6a.碟形弹簧、6b.碟簧安装套、61.支撑套、62.平衡圈、621.定位销、63.滑动套、64.第一螺母、71.气缸体、72.活塞、73.缸盖、74.气嘴、75.调整垫体、8.气缸浮动支架、81.导向销、82.弹簧、83.感应块、84.支架一、85.感应开关一、9.拉杆、91.夹头、92.适配器、93.感应杆、94.支架二、95.感应开关二、96.第二螺母、961.圆头紧定螺钉、10.主轴座、20.定子、30.转子。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

如图1所示的一种一种车床用高速高精电主轴，包括主轴座10、主轴轴芯1、与所述主轴轴芯1关联匹配的(电机)定子20和(电机)转子30，以及主轴套筒2、拉杆9、夹头91、适配器92、夹紧机构和松开机构。

所述定子20固定在所述主轴套筒2的内壁上，所述转子30设在所述主轴轴芯1的外部。所述定子20和所述转子30分别对应安装在主轴套筒2和主轴轴芯1的中档位置。所述定子20和所述转子30由外置驱动器驱动，即通过电磁感应驱动电主轴旋转，为其提供旋转动力。

借助本专利的方案，形成的电主轴装置可以根据使用工况，选择不同的定、转子，从而适应各种特性的加工工况。电主轴的系列机型为07-12型、15-20型、26型或者32-38型，其中：07-12型的转速范围为100-15000r/min；15-20型的转速范围为100-10000r/min；26型的转速范围为100-10000r/min；32-38型的转速范围为100-8000r/min。包括主轴驱动器、主轴强制冷却系统、气路控制系统及制动电阻。

所述适配器92安装在所述主轴轴芯1上，所述适配器92的前端面上设有沿轴向的锥面槽孔。

所述主轴套筒2安装在所述主轴座10上，所述主轴轴芯1与所述主轴套筒2的两端之间均匹配有轴承部(3a、3b)，称为前配对轴承或前轴承组3a。所述轴承部均包括一对轴承，其中，处于前端的一对轴承之间设有内、外隔圈31、32，用于调整轴承预紧力，内隔圈31对应在轴承的内圈之间，外隔圈32对应在轴承的外隔圈之间，通过调整内、外隔圈31、32高度差进行前配对轴承预紧力的调整。处于后端的一对轴承(称为后配对轴承或后轴承组3b)通过轴承座4配置于主轴套筒2的后端且所述轴承座4塞入主轴套筒2的后端。所述轴承座4的后端口形成有径向向外延伸的环状凸缘与主轴套筒2的后端面匹配接触。

于所述轴承座4的两端口且对应后配对轴承的前、后端对应配置有隔圈一41、隔圈二42和后轴承压盖43，隔圈一41压在后配对轴承前端的内圈上，隔圈二42压在后配对轴承后端的内圈上，后轴承压盖43压在后配对轴承后端的外圈上。所述后轴承压盖43的后端口设有径向向外延伸的环形凸缘，该环形凸缘与轴承座4上环状凸缘(之间的相对端面)相接触。

所述拉杆9的一端由后及前地沿轴向穿入所述主轴轴芯1内，且所述夹头91通过螺纹结构连接在所述拉杆9的前端，所述拉杆9的后端留置在外部(靠近该端的外壁上设有外螺纹结构，与第二螺母96匹配)。

所述夹头91的侧壁面设为锥面，能与所述适配器92上设置的锥面槽孔相匹配。

所述夹紧机构的前端支撑在所述主轴轴芯1中部，后端连在所述拉杆9上。所述夹紧机构的中部为活动套装的配合结构，使其能在轴向上伸缩。

所述夹紧机构的内部设有弹簧部，通过调设所述弹簧部的预压力能对所述拉杆9施加向后的轴向推力，而使得所述夹头91的锥面部分移入所述适配器92上的锥面槽孔内，使得所述夹头91逐渐收缩而将工件夹紧。

所述松开机构包括气缸浮动支架8、弹簧82、螺钉和气缸单元。所述气缸浮动支架8通过前述螺钉连在所述主轴座10的后侧，且匹配有轴向设置的导向销81，以便使所述气缸浮动支架8能平稳地沿轴向移动。

所述弹簧82套装在前述螺钉上，能推动所述气缸浮动支架8与所述主轴座10的相对面接触且使所述气缸浮动支架8与所述夹紧机构的相对面之间形成间隙。

所述气缸单元中的气缸体71通过螺钉连接在所述气缸浮动支架8的后端，活塞72向前移动的过程中能先使得活塞72与所述夹紧机构的中部接触而推动所述气缸浮动支架8向后移动，接着促使所述气缸浮动支架8与所述夹紧机构的相对面接触，最终能使所述弹簧部被进一步压缩而带动着所述拉杆9向前移动，所述夹头91逐渐由所述适配器92上的锥面槽孔内移出，最终将工件松开。

具体地，如图1所示，所述夹紧机构还包括碟簧安装套6b、支撑套61及置于二者间的滑动套63，所述碟簧安装套6b的中部形成有径向缘板。所述弹簧部为碟形弹簧6a。

所述活塞72能与所述径向缘板的后端面接触而推动所述气缸浮动支架8向后移动。

所述碟簧安装套6b的后端通过第二螺母96与所述拉杆9相连接。第二螺母96能用于调整碟簧安装套6b相对拉杆9的位置，然后通过圆头紧定螺钉961使得二者相对固定。

所述支撑套61固定套装在所述主轴轴芯1上，并使所述气缸浮动支架8与所述支撑套61的相对面之间形成间隙。

所述滑动套63安装在所述碟簧安装套6b的前端并处于所述径向缘板的前侧。所述滑动套63与所述径向缘板的相对端面上分别形成有轴向相对延伸的缘臂，该对缘臂相匹配形成活动套装的配合结构，并使得所述碟形弹簧6a置于该对缘臂形成的腔内。

所述碟簧安装套6b的前端安装有能够调整所述碟形弹簧6a的预压力的第一螺母64。旋拧该第一螺母64使其相对所述碟簧安装套6b移动时，能够推动所述滑动套63相对所述碟簧安装套6b沿轴向移动而使所述碟形弹簧6a被压缩。

所述支撑套61与所述滑动套63之间设有平衡圈62，该平衡圈62与所述支撑套61、所述滑动套63的相对端面间均通过轴向设置的定位销621相插接。优选地，所述支撑套61的圆周壁上设有螺纹孔和/或所述平衡圈62的圆周壁上设有螺纹孔，用于通过增加重量来提升电主轴的动平衡性能。

所述支撑套61的后端设有第一螺母64，该第一螺母64与主轴轴芯1中部设置的外螺纹结构匹配，而使得支撑套61相对固定在后配对轴承的后侧。图1中，所述支撑套61的前侧设有编码器法兰51，所述编码器法兰51外圈上安装有编码器齿轮52。编码器法兰51夹在隔圈二42与支撑套61之间。

编码器法兰51套装于所述主轴轴芯1上且靠近后端侧的轴承部位置，所述编码器齿轮52与外部装置关联能形成编码器，作用在于配合编码器读数头检测主轴的实际转速及位置。

电主轴后部设有的编码器装置，可以实时检测电主轴旋转速度及位置，从而保证电主轴转速的稳定性及分度定位准确性。

如图1所示，所述气缸浮动支架8靠前侧的内壁处设有径向向内延伸的缘，该缘与支撑套61的外侧壁边缘之间在径向延伸上有重叠且二者间的相对端面之间装配后有间隙，在所述气缸浮动支架8沿轴向移动的过程中，所述缘与支撑套61的外侧壁边缘能够向接触而阻止所述气缸浮动支架8继续移动。

装配后，所述蝶簧安装套6b中部的径向缘板(后端面)与活塞72的前端面之间形成有间隙。

运行过程中，通过CNC系统控制电磁阀的开闭而进行将外部空气压入气嘴74(安装在气缸体71后端的缸盖73上)，逐渐驱使活塞72向前侧移动，或者停止进行向气嘴74内送入气体的动作。

在活塞72向前侧逐渐移动的过程中，活塞72的前端面能够压在所述蝶簧安装套6b中部的径向缘板后端面上。此后，随着所述活塞72继续向前侧移动，能够带动所述气缸浮动支架8向后侧移动，使得所述气缸浮动支架8内壁上所设缘与支撑套61的外侧壁边缘(端面)之间形成的轴向间隙逐渐减小(期间克服了弹簧82的压力)，直至使得所述缘的后端面与所述支撑套61的外侧壁边缘前端面相接触。紧接着，继续使所述活塞72向前侧移动，便能够推动所述碟簧安装套6b向前侧移动，使得所述滑动套63上(形成的轴向相对延伸)的缘臂与所述径向缘板上(形成的轴向相对延伸)的缘臂之间能够相对滑动，而将所述蝶形弹簧6a进一步压缩。所述碟簧安装套6b向前侧移动时，同步地带动所述拉杆9(第二螺母96)夹头91向前侧移动，而逐渐将夹头91的锥面部分从适配器92的锥面槽孔内推出，将夹持的材料松开。

设置气缸浮动支架8作用在于，在材料被松开时，气缸单元所产生的轴向推力能形成一个封闭力系，且使该轴向力系发挥作用时不会对电主轴上的轴承部造成损伤。

所述气缸浮动支架8的侧壁上设有感应块83。所述主轴座10朝向所述气缸浮动支架8的端面上安装有支架一84，该支架一84上安装有与所述感应块83对应匹配的感应开关一85。

处于所述气缸单元后端的缸盖73上设有感应杆93。所述主轴座10上设有支架二94，该支架二94上安装有与所述感应杆93对应匹配的感应开关二95。

气缸单元为单作用气缸。夹紧材料时，通过CNC系统控制电磁阀关闭，停止由气嘴74向气缸体71内送入气体的动作时，活塞72会自动向后侧移动，气缸浮动支架8在螺钉及匹配在该螺钉上的弹簧82作用下会再次紧贴在主轴座10上。

由感应块83、支架一84、感应开关一85构成的位置检测系统能实时检测气缸浮动支架8的位置，确保气缸浮动支架8与支撑套61没有向接触。即，确保所述气缸浮动支架8靠前侧的内壁处所设(径向向内延伸)的缘与所述支撑套61的外侧壁边缘间的相对端面间存有间隙。由感应杆93、支架二94、感应开关二95构成的检测系统实时检测活塞72的位置，确保送夹状态时活塞72后移至最后端时，保证活塞72与碟簧安装套6b之间有间隙。即，确保碟簧安装套6b中部所设径向缘板后端面与活塞72前端面之间存有间隙。

在确保上述两种状态正确后并反馈给控制系统，控制系统方可进行电主轴旋转指令，否则控制系统会发出报警(提示异常)。

所述主轴套筒2的侧壁与所述主轴座10相对的一段上设有冷却槽22，该冷却槽22为轴向上分布形成的螺旋槽。于螺旋槽的两端设有密封圈，密封圈压在主轴套筒2的外壁与主轴座10的内壁之间。

通过主轴套筒2外壁上的冷却槽22进行强制循环冷却，可以有效控制电主轴温升，从而保证加工的精度及稳定性。

在所述主轴轴芯1的前部且处于轴承部的前侧套装有防尘隔圈35，该防尘隔圈35的前端面形成有环状槽。

在所述主轴轴芯1的前端面上用螺钉固定有前轴承压盖一33，该前轴承压盖一33能作用于所述防尘隔圈35的前端面而使所述防尘隔圈35能压在轴承部的内圈上。

在所述主轴套筒2的前端面上用螺钉固定有前轴承压盖二34，该轴承压盖二34的内圈与所述前轴承压盖一33的外圈相套匹配，且该前轴承压盖二34的后端面上形成有内外相套的两个环状凸缘，其中处于内部的环状凸缘置于所述防尘隔圈35上的环状槽内而相匹配，处于外部的环状凸缘能压在轴承部的外圈上。

所述主轴套筒2的前端面上用螺钉固定有防尘盖21，该防尘盖21能压在所述适配器92的侧壁上使所述适配器92压向所述前轴承压盖一33的前端面，而且该防尘盖21上设有能够起到排放渗进所述适配器92内杂物作用的回油孔。

借助上述于电主轴前端设置的多层迷宫式密封结构，可以有效避免杂物进入前端轴承部，从而保证主轴轴承的使用寿命。

本专利所涉及的车床用高速高精电主轴上的材料夹紧机构，包括主轴轴芯1、夹头91、与该夹头91匹配的适配器92，以及拉杆9、碟形弹簧6a、碟簧安装套6b、支撑套61和置于碟簧安装套6b与支撑套61之间的滑动套63。

所述拉杆9的一端沿轴向穿入所述主轴轴芯1内，并使所述夹头91通过螺纹结构连接在所述拉杆9的该端。所述拉杆9的另一端延伸至外部。所述夹头91的侧面为锥面，所述适配器92上设有锥面槽孔，所述夹头91的锥面能沿轴向逐渐伸入所述锥面槽孔内与之相匹配。

所述碟簧安装套6b的中部形成有径向缘板。

所述碟簧安装套6b的后端通过第二螺母96与所述拉杆9相连接。

所述支撑套61固定套装在所述主轴轴芯1上。

所述滑动套63安装在所述碟簧安装套6b的前端并处于所述径向缘板的前侧。所述滑动套63与所述径向缘板的相对端面上分别形成有轴向相对延伸的缘臂，该对缘臂相匹配形成活动套装的配合结构，并使得所述碟形弹簧6a置于该对缘臂形成的腔内。

所述碟簧安装套6b的前端安装有能够调整所述碟形弹簧6a的预压力的第一螺母64。旋拧该第一螺母64使其相对所述碟簧安装套6b移动时，能够推动所述滑动套63相对所述碟簧安装套6b沿轴向移动而使所述碟形弹簧6a被压缩。

所述支撑套61与所述滑动套63之间设有平衡圈62，该平衡圈62与所述支撑套61、所述滑动套63的相对端面间均通过轴向设置的定位销621相插接。

所述支撑套61的圆周壁上设有螺纹孔和/或所述平衡圈62的圆周壁上设有螺纹孔。

这样的夹紧机构在夹紧状态下不与外围任何零部件接触，而产生夹紧动力源的蝶形弹簧6a等零部件固定于主轴轴芯1上，并随主轴轴芯1同步旋转，因此可以对整个旋转部件进行整体在线动平衡，从而达到极佳的的动平衡水平，提升主轴高速运行时的稳定性，本机构可以通过调整调节第二螺母96旋入位置来调整(夹头91形成的)夹紧力。

本专利所涉及的车床用高速高精电主轴上的材料松开机构，包括气缸浮动支架8、弹簧82、螺钉和气缸单元。

所述气缸浮动支架的一端用所述螺钉连在主轴座上。所述弹簧套装在所述螺钉上，能推使所述气缸浮动支架与主轴座的相对面接触。

所述气缸单元包括气缸体71、活塞72、安装在所述气缸体71后端的缸盖73以及设置爱所述缸盖73上的气嘴74。

所述气缸单元中的气缸体71固定在所述气缸浮动支架8的后端，活塞72能朝主轴座10的一侧(前侧)伸出。

所述气缸浮动支架8与主轴座10的相对面之间匹配有沿轴向设置的导向销81，该导向销81的前端固定在主轴座10上，后端穿入所述气缸浮动支架8上的导向孔内能起到约束所述气缸浮动支架8沿轴向移动的作用。

所述气缸浮动支架8与所述气缸体71的相对端面之间设有调整垫体75，且二者通过螺钉连接。

所述气缸浮动支架8与气缸体71之间所设的调整垫体75能用以调整气缸体71的轴向位置，确保工件在夹紧状态时气缸单元与夹紧机构是无接触的。同时，气缸浮动支架8在弹簧82及螺钉(套装所述弹簧82设为)作用下紧贴主轴座10，确保气缸浮动支架8与支撑套61无接触。

惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (7)

1.一种车床用高速高精电主轴，包括主轴座、主轴轴芯，以及与所述主轴轴芯关联匹配的定子和转子，该定子和转子由外置驱动器驱动，其特征为：还包括主轴套筒、拉杆、夹头、适配器、夹紧机构和松开机构；所述适配器安装在所述主轴轴芯上，设有沿轴向的锥面槽孔；

所述主轴套筒安装在所述主轴座上，所述主轴轴芯与所述主轴套筒的两端之间均匹配有轴承部；

所述拉杆的一端由后及前地沿轴向穿入所述主轴轴芯内，且所述夹头通过螺纹结构连接在所述拉杆的该端，所述拉杆的另一端留置在外部；

所述夹头的侧面设为锥面且能与所述适配器上的锥面槽孔匹配；

所述夹紧机构的前端支撑在所述主轴轴芯中部，后端连在所述拉杆上；所述夹紧机构的中部为活动套装的配合结构，使其能在轴向上伸缩；

所述夹紧机构的内部设有弹簧部，所述弹簧部为碟形弹簧；所述夹紧机构还包括碟簧安装套、支撑套及置于二者间的滑动套，所述碟簧安装套的中部形成有径向缘板；所述活塞能与所述径向缘板的后端面接触而推动所述气缸浮动支架向后移动；

所述碟簧安装套的后端通过螺母与所述拉杆相连接；

所述支撑套固定套装在所述主轴轴芯上，并使所述气缸浮动支架与所述支撑套的相对面之间形成间隙；

通过调设所述弹簧部的预压力能对所述拉杆施加向后的轴向推力，而使得所述夹头的锥面部分移入所述适配器上的锥面槽孔内，所述夹头收缩而将工件夹紧；

所述松开机构包括气缸浮动支架、弹簧、螺钉和气缸单元；

所述气缸浮动支架通过所述螺钉连在所述主轴座的后侧；

所述弹簧套装在所述螺钉上，能推动所述气缸浮动支架与所述主轴座的相对面接触且使所述气缸浮动支架与所述夹紧机构的相对面之间形成间隙；

所述气缸单元中的气缸体通过螺钉连接在所述气缸浮动支架的后端，活塞向前移动的过程中能先使得活塞与所述夹紧机构的中部接触而推动所述气缸浮动支架向后移动，接着促使所述气缸浮动支架与所述夹紧机构的相对面接触，最终能使所述弹簧部被压缩而带动着所述拉杆向前移动，所述夹头逐渐由所述适配器上的锥面槽孔内移出，最终能松开工件。

2.根据权利要求1所述的车床用高速高精电主轴，其特征为：

所述滑动套安装在所述碟簧安装套的前端并处于所述径向缘板的前侧；所述滑动套与所述径向缘板的相对端面上分别形成有轴向相对延伸的缘臂，该对缘臂相匹配形成活动套装的配合结构，并使得所述碟形弹簧置于该对缘臂形成的腔内；

所述碟簧安装套的前端装有能调整所述碟形弹簧的预压力的螺母；

所述支撑套与所述滑动套之间设有平衡圈，该平衡圈与所述支撑套、所述滑动套的相对端面间均通过轴向设置的定位销相插接。

3.根据权利要求1或2所述的车床用高速高精电主轴，其特征为：所述气缸浮动支架的侧壁上设有感应块；所述主轴座朝向所述气缸浮动支架的端面上安装有支架一，该支架一上安装有与所述感应块对应匹配的感应开关一；

处于所述气缸单元后端的缸盖上设有感应杆；所述主轴座上设有支架二，该支架二上安装有与所述感应杆对应匹配的感应开关二。

4.根据权利要求1或2所述的车床用高速高精电主轴，其特征为：所述定子固定在所述主轴套筒的内壁上，所述转子设在所述主轴轴芯的外部。

5.根据权利要求1或2所述的车床用高速高精电主轴，其特征为：所述主轴套筒的侧壁与所述主轴座相对的一段上设有冷却槽，该冷却槽为轴向上分布形成的螺旋槽。

6.根据权利要求1或2所述的车床用高速高精电主轴，其特征为：于所述主轴轴芯上且靠近后端侧的轴承部位置固定有编码器法兰，于该编码器法兰上安装有编码器齿轮，该编码器齿轮与外部装置关联能形成编码器。

7.根据权利要求1或2所述的车床用高速高精电主轴，其特征为：在所述主轴轴芯的前部且处于轴承部的前侧套装有防尘隔圈，该防尘隔圈的前端面形成有环状槽；

在所述主轴轴芯的前端面上用螺钉固定有前轴承压盖一，该前轴承压盖一能作用于所述防尘隔圈的前端面而使所述防尘隔圈能压在轴承部的内圈上；

在所述主轴套筒的前端面上用螺钉固定有前轴承压盖二，该轴承压盖二的内圈与所述前轴承压盖一的外圈相套匹配，且该前轴承压盖二的后端面上形成有内外相套的两个环状凸缘，其中处于内部的环状凸缘置于所述防尘隔圈上的环状槽内而相匹配，处于外部的环状凸缘能压在轴承部的外圈上。

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