CN112743112B - 轴芯、电主轴、机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轴芯、电主轴、机床，其中的芯轴，包括芯轴本体，所述芯轴本体具有用于套装电机转子的转子安装段，所述转子安装段具有预设锥度，所述转子安装段的第一端设有第一环槽，所述转子安装段的第二端设有第二环槽。根据本发明，在所述转子安装段的轴向两端分别设置所述第一环槽、第二环槽，从而使所述转子安装段的直径尺寸以及锥度测量更加精确、快速，这能够提升电机转子与所述芯轴之间的装配精度与装配效率，同时还能够通过在所述第一环槽和/或第二环槽内设置配重块实现对所述芯轴全周向的配重选择，从而能够提高所述芯轴在装配的动平衡精度。

Description

轴芯、电主轴、机床

技术领域

本发明属于电主轴制造技术领域，具体涉及一种轴芯、电主轴、机床。

背景技术

电主轴是将机床主轴和主轴电机融为一体的新技术，主轴由内置电机直接驱动，取消了传统主轴的齿轮、皮带或者联轴器传动，从而将机床主轴的传动链长度缩短为零，具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪音低以及响应速度快等特点，广泛应用于精密模具、汽车、船舶、航空航天等尖端产品制造领域。电主轴结构复杂，对零件的精度和装配技术要求较高。轴芯贯穿于整个电主轴结构，连接两端轴承、电机转子、各锁紧螺母、压盖等零件，是电主轴最核心的转动部件。

现有结构中轴芯与电机转子通过小锥度配合，保证自定心效果，右侧再配上电机隔环进行隔磁保护，避免对外部电子元件产生磁干扰，再在右侧安装电机螺母对电机转子和电机隔环进行轴向固定。轴芯的电机转子安装位为小锥度结构，其现有结构的锥度和直径尺寸无法快速进行测量，导致需反复拆装测量和配磨加工，影响装配精度和效率。

由于电主轴的高精密高转速特性且更高精度更高转速的行业发展需求，其对于动平衡的要求也逐步提升，而又由于轴芯等零件结构本身的功能、装配要求，其无法保障完全圆周方向对称。通常采用电主轴装配完成后在轴芯鼻端或油缸连接盘上增加螺栓孔等结构进行最后的动平衡配平。由于这一配平过程是在装配完成后进行，因此只能在最外侧部位进行配平，配平难度大、效果较差。

发明内容

因此，本发明提供一种轴芯、电主轴、机床，以克服现有技术中轴芯的电机转子安装位的锥度无法快速测量，导致装配精度及效率低的不足。

为了解决上述问题，本发明提供一种芯轴，包括芯轴本体，所述芯轴本体具有用于套装电机转子的转子安装段，所述转子安装段具有预设锥度，所述转子安装段的第一端设有第一环槽，所述转子安装段的第二端设有第二环槽。

优选地，所述第一环槽和/或第二环槽中装设有配重块。

优选地，所述配重块包括配重主体，所述配重主体的一侧具有开口槽，所述配重主体上还构造有螺纹孔，当所述螺纹孔内旋合螺栓时，所述开口槽的槽口宽度能够被增大。

优选地，所述螺栓为沉头螺栓。

优选地，所述转子安装段的第二端为所述转子安装段的小直径端，所述第二环槽远离所述转子安装段的一侧还具有电机隔环安装段，所述电机隔环安装段具有的锥度与所述转子安装段的锥度相等。

优选地，所述电机隔环安装段上具有去重孔。

优选地，所述去重孔为螺纹孔；和/或，所述去重孔具有多个；和/或，所述电机隔环安装段上具有去重平面，所述去重孔构造于所述去重平面上。

优选地，所述转子安装段上构造有螺旋槽，所述螺旋槽环绕所述转子安装段的外周锥面由所述第一环槽朝向所述第二环槽延伸。

优选地，所述螺旋槽的第一端与所述第一环槽连通，和/或，所述螺旋槽的第二端与所述第二环槽连通。

优选地，所述螺旋槽的第一端与所述第一环槽的第一连通点与所述螺旋槽的第二端与所述第二环槽的第二连通点在所述芯轴的轴向方向上共线。

优选地，所述螺旋槽中装设有所述配重块；和/或，所述螺旋槽环绕多圈。

本发明还提供一种电主轴，包括上述的芯轴。

本发明还提供一种机床，包括上述的电主轴。

本发明提供的一种轴芯、电主轴、机床，在所述转子安装段的轴向两端分别设置所述第一环槽、第二环槽，从而使所述转子安装段的直径尺寸以及锥度测量更加精确、快速，这能够提升电机转子与所述芯轴之间的装配精度与装配效率，同时还能够通过在所述第一环槽和/或第二环槽内设置配重块实现对所述芯轴全周向的配重选择，从而能够提高所述芯轴在装配的动平衡精度。

附图说明

图1为本发明一种实施例的芯轴的立体结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明另一种实施例的芯轴的立体结构示意图(局部)

图4为图3中的配重块的结构示意图；

图5为图3中的螺栓的结构示意图。

附图标记表示为：

1、芯轴本体；11、转子安装段；12、第一环槽；13、第二环槽；14、电机隔环安装段；141、去重孔；2、配重块；21、主体；22、开口槽；23、螺纹孔；24、螺栓；3、螺旋槽。

具体实施方式

结合参见图1至图5所示，根据本发明的实施例，提供一种芯轴，包括芯轴本体1，所述芯轴本体1具有用于套装电机转子的转子安装段11，所述转子安装段11具有预设锥度，以保证所述电机转子的自定心效果，所述预设锥度的大小与待套装的所述电机转子匹配选择即可，所述转子安装段11的第一端设有第一环槽12，所述转子安装段11的第二端设有第二环槽13。该技术方案中，在所述转子安装段11的轴向两端分别设置所述第一环槽12、第二环槽13，从而使所述转子安装段11的直径尺寸以及锥度测量更加精确、快速，这能够提升电机转子与所述芯轴之间的装配精度与装配效率，同时还能够通过在所述第一环槽12和/或第二环槽13内设置配重块2实现对所述芯轴全周向(360°)的配重选择，从而能够提高所述芯轴在装配的动平衡精度。在具体测量时，假定所述第一环槽12被设置在所述转子安装段11的大直径端，所述第二环槽13则被设置在所述转子安装段11的小直径端，此时采用千分尺测量所述第一环槽12与所述第二环槽13彼此相近的两个侧立面(径向侧立)，从而能够准确获取到所述转子安装段11的轴向长度，同时采用千分尺测量邻近所述第一环槽12的转子安装段11的外周壁、邻近所述第二环槽13的转子安装段11的外周壁分别得到所述转子安装段11的两个端头的直径，进而能够准确得到所述转子安装段11的真实锥度，由于具有了所述第一环槽12及第二环槽13的测量基准，相应的尺寸的测量更加精确、快速方便。

如前所述，所述第一环槽12和/或第二环槽13中装设有配重块2，以能够通过所述配重块2的设置以及位置的调整实现对所述芯轴的动平衡的精准调整，所述配重块2在个数上可以设置多个。

作为所述配重块2的一种具体实施方式，优选地，所述配重块2包括配重主体21，所述配重主体21的一侧具有开口槽22，所述配重主体21上还构造有螺纹孔23，当所述螺纹孔23内旋合螺栓24时，所述开口槽22的槽口宽度能够被增大，所述配重块2利用所述开口槽22的槽口宽度的增大与相应的第一环槽12或者第二环槽13的槽壁之间形成过盈配合连接，连接结构、简单新颖，而无需在所述第一环槽12或者第二环槽13的槽壁或者槽底上构造相应的连接结构，防止对所述芯轴结构的破坏。最好的，所述螺栓24为沉头螺栓，也即在整体上，其不具有传统结构螺栓的螺栓头，所述螺栓24的旋拧依靠设置于其柱体一端的沉头结构实现，所述沉头结构例如可以是十字槽、四角凹槽或者六角凹槽等。

在一些实施方式中，所述转子安装段11的第二端为所述转子安装段11的小直径端，所述第二环槽13远离所述转子安装段11的一侧还具有电机隔环安装段14，所述电机隔环安装段14具有的锥度与所述转子安装段11的锥度相等，具体的，所述电机隔环安装段14的锥度由所述转子安装段11的锥度延伸而来，由此，所述转子安装段11的锥度由于延伸到了所述电机隔环安装段14处，在对所述转子安装段11的第二端的直径进行测量时可以通过测量所述电机隔环安装段14与所述第二环槽13相邻的位置的外周面得到相应的直径值(如图2中的D2)，由于所述第二环槽13的设置且测量所述第二环槽13远离所述转子安装段11小直径的一端，避免了直径测量受图2所示方位的左侧大直径侧的阻碍，进而使得小直径的测量精度更高，而此时仅需要进一步测量所述第二环槽13的槽宽L2，即可以通过(D1-D2)/(L1+L2)获得所述转子安装段11的锥度的准确值。

进一步地，所述电机隔环安装段14上具有多个去重孔141，以能够对所述芯轴的动平衡进行大范围的校准(也可以理解为粗调)。最好的，所述去重孔141为螺纹孔，所述螺纹孔中在需要的情况下可以旋合相应的所述螺栓24，而可以理解的，此处旋合的所述螺栓24与前述的配重块2中旋合的螺栓24在具体结构上保持一致，而在型号规格上则可以不同。

为了能够便利所述去重孔141的加工，最好的，所述电机隔环安装段14上具有去重平面，所述去重孔141构造于所述去重平面上。

在一些实施方式中，所述转子安装段11上构造有螺旋槽3，所述螺旋槽3环绕所述转子安装段11的外周锥面由所述第一环槽12朝向所述第二环槽13延伸。该技术方案中，一方面所述螺旋槽3的设置能够通过在其中设置所述配重块2实现所述芯轴的动平衡设计，能够解决现有技术中存在的电主轴仅能在两端位置或者装配后再配平导致的动平衡难度大、效果差的问题；另一方面，所述螺旋槽3形成了所述电机转子的散热通道，能解决现有技术中电主轴电机转子作为热源，内部热量无法快速散出产生积热的问题，从而降低电机芯部温度，提高电机性能和寿命。在一些实施方式中，所述螺旋槽3的第一端与所述第一环槽12连通，和/或，所述螺旋槽3的第二端与所述第二环槽13连通。

最好的，所述螺旋槽3的第一端与所述第一环槽12的第一连通点与所述螺旋槽3的第二端与所述第二环槽13的第二连通点在所述芯轴的轴向方向上共线，也即所述螺旋槽3能够环绕所述转子安装段11的周向360°，由此能够实现对所述芯轴全周向的配平。所述螺旋槽3根据所述第一环槽12与所述第二环槽13之间的间距可以适应性的设置环绕多圈。如前所述，所述螺旋槽3中装设有所述配重块2。如此，所述螺旋槽3与所述第一环槽12、第二环槽13实现对所述芯轴在全周向的多点位配平，能够进一步提升芯轴自身的动平衡效果。所述螺旋槽3与所述第一环槽12、第二环槽13的断面例如可以是矩形、梯形等形状。

在芯轴的具体配平方面可以遵循以下方式：首先根据轴芯特征结构(如键槽、销孔位)在轴芯的电机隔环安装段14上设置去重孔141进行初次配重，其次在去重孔141内旋拧螺栓24进行配重；然后在转子安装段11两端的第一环槽12和/或第二环槽13内可以在360°内进行配重(配重块2)，最后可以在转子安装段11内的N条螺旋方槽内设置配重块2，此时所述芯轴的同一角向可有N+2个不同轴向位置可以进行配重，通过上述多步配重控制，显著提高了轴芯自身动平衡效果，解决了现有技术方案中仅能在端部或者其它零部件上配重，导致了动平衡配重难度大、效果差，以及由引发的高转速运行过程中的主轴自身挠度大的问题。

根据本发明的实施例，还提供一种电主轴，包括上述的芯轴。

根据本发明的实施例，还提供一种机床，包括上述的电主轴。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种芯轴，其特征在于，包括芯轴本体（1），所述芯轴本体（1）具有用于套装电机转子的转子安装段（11），所述转子安装段（11）具有预设锥度，所述转子安装段（11）的第一端设有第一环槽（12），所述转子安装段（11）的第二端设有第二环槽（13）；所述转子安装段（11）上构造有螺旋槽（3），所述螺旋槽（3）环绕所述转子安装段（11）的外周锥面由所述第一环槽（12）朝向所述第二环槽（13）延伸；所述螺旋槽（3）中装设有配重块（2）。

2.根据权利要求1所述的芯轴，其特征在于，所述第一环槽（12）和/或第二环槽（13）中装设有配重块（2）。

3.根据权利要求2所述的芯轴，其特征在于，所述配重块（2）包括配重主体（21），所述配重主体（21）的一侧具有开口槽（22），所述配重主体（21）上还构造有螺纹孔（23），当所述螺纹孔（23）内旋合螺栓（24）时，所述开口槽（22）的槽口宽度能够被增大。

4.根据权利要求3所述的芯轴，其特征在于，所述螺栓（24）为沉头螺栓。

5.根据权利要求1所述的芯轴，其特征在于，所述转子安装段（11）的第二端为所述转子安装段（11）的小直径端，所述第二环槽（13）远离所述转子安装段（11）的一侧还具有电机隔环安装段（14），所述电机隔环安装段（14）具有的锥度与所述转子安装段（11）的锥度相等。

6.根据权利要求5所述的芯轴，其特征在于，所述电机隔环安装段（14）上具有去重孔（141）。

7.根据权利要求6所述的芯轴，其特征在于，所述去重孔（141）为螺纹孔；和/或，所述去重孔（141）具有多个；和/或，所述电机隔环安装段（14）上具有去重平面，所述去重孔（141）构造于所述去重平面上。

8.根据权利要求1所述的芯轴，其特征在于，所述螺旋槽（3）的第一端与所述第一环槽（12）连通，和/或，所述螺旋槽（3）的第二端与所述第二环槽（13）连通。

9.根据权利要求8所述的芯轴，其特征在于，所述螺旋槽（3）的第一端与所述第一环槽（12）的第一连通点与所述螺旋槽（3）的第二端与所述第二环槽（13）的第二连通点在所述芯轴的轴向方向上共线。

10.根据权利要求1所述的芯轴，其特征在于，所述螺旋槽（3）环绕多圈。

11.一种电主轴，包括芯轴，其特征在于，所述芯轴为权利要求1至10中任一项所述的芯轴。

12.一种机床，包括电主轴，其特征在于，所述电主轴为权利要求11所述的电主轴。

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