CN116551456B - 一种实现自洁净的水冷电主轴 - Google Patents

Abstract

一种实现自洁净的水冷电主轴，其包括：基座、回转主轴、连接杆以及自洁部件。回转主轴可转动地设于基座内，回转主轴开设有内孔。连接杆部分收容于回转主轴的内孔的一侧，连接杆上开设有出水孔，且连接杆的末端设有刀具。自洁部件设于基座上且处于内孔的另一侧。其中，自洁部件包括：主筒体、端盖以及活动清洁件。主筒体上设有：输气接口、输液管道以及隔离板，输气接口位于主筒体的外壁上，隔离板处于主筒体的内部，且隔离板上设有单向阀门；端盖上设有过滤网面以及废料口；活动清洁件包括螺旋拨片以及与螺旋拨片固定连接的叶轮。该实现自洁净的水冷电主轴能够防止铁屑残留在主轴内部，同时实现自动化便捷操作，提高了工作效率。

Description

一种实现自洁净的水冷电主轴

技术领域

本发明涉及机床技术领域，特别是涉及一种实现自洁净的水冷电主轴。

背景技术

刀具对机械零件进行加工会产生大量热量，需要不断喷射切削液冷却刀具，以保证加工质量。传统通过万向管进行冷却的方法，在实际操作中较为繁琐，且无法保证切削液均匀喷射在刀具上，导致刀具冷却不均匀，大大降低了刀具的使用寿命。

现有技术中，公告号为CN208759140U，名称为“用于中心出水的回转接头”的中国实用新型专利，公开了一种的回转接头，其包括：连接杆、套设于连接杆一端的回转轴、套设于回转轴的轴承、套设于回转轴的锁紧螺母、套设于轴承以及紧缩螺母外的轴承座、位于锁紧螺母与轴承座之间的分流环、设于轴承座底部的后压盖以及快接插头；连接杆内第一通孔、回转轴内第二通孔以及快接插头依次连通。该实用新型能够在外接的主轴运转的同时将切削液从回转接头中喷出，直接冷却刀具的前端，大大提高了刀具的使用寿命。但是，使用过程中发现，由于切削液内含有灰尘或铁屑，则灰尘或铁屑会进入并残留在主轴内部。

为此，如何设计一种实现自洁净的水冷电主轴，使其能够防止灰尘或铁屑残留在主轴内部，同时实现自动化便捷操作，提高工作效率，这是该领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种实现自洁净的水冷电主轴，使其能够防止灰尘或铁屑残留在主轴内部，同时实现自动化便捷操作，提高工作效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种实现自洁净的水冷电主轴，其包括：基座、回转主轴、连接杆以及自洁部件；

所述回转主轴可转动地设于所述基座内，所述回转主轴开设有内孔；

所述连接杆部分收容于所述回转主轴的内孔的一侧，所述连接杆上开设有出水孔，且所述连接杆的末端设有刀具；

所述自洁部件设于所述基座上且处于所述内孔的另一侧。

在其中一个实施例中，所述自洁部件包括：主筒体、端盖以及活动清洁件；

所述主筒体为中空结构，所述主筒体上设有：输气接口、输液管道以及隔离板，所述输气接口位于所述主筒体的外壁上，所述隔离板处于所述主筒体的内部，且所述隔离板上设有单向阀门，所述输液管道穿设于所述隔离板；

所述端盖设于所述主筒体的一端，所述端盖上设有过滤网面以及废料口；

所述活动清洁件设于所述主筒体与所述端盖之间，所述活动清洁件包括螺旋拨片以及与所述螺旋拨片固定连接的叶轮，所述叶轮转动设于所述输液管道的一端，所述螺旋拨片抵持于所述过滤网面上。

在其中一个实施例中，所述螺旋拨片的横截面为螺旋渐开线，且所述螺旋拨片的末端延伸至所述端盖的内壁上。

在其中一个实施例中，所述螺旋拨片上设有横梁，所述叶轮通过螺钉安装于所述螺旋拨片的横梁上。

在其中一个实施例中，所述叶轮与所述输液管道之间设有转动轴承。

在其中一个实施例中，所述回转主轴与所述基座之间设有回转轴承，所述回转轴承套设于所述回转主轴上，所述回转轴承的外圈抵持于所述基座的内壁，所述回转轴承的内圈紧贴所述回转主轴的外表面。

在其中一个实施例中，所述回转主轴与所述基座之间设有预紧件，所述回转主轴上设有轴肩，所述回转轴承受到所述轴肩与所述预紧件的夹持。

在其中一个实施例中，所述回转轴承的数量为两个，两个所述回转轴承沿所述回转主轴的轴线方向分布；所述回转轴承为角接触轴承结构。

综上，本发明的一种实现自洁净的水冷电主轴，能够防止灰尘或铁屑残留在主轴内部，同时实现自动化便捷操作，提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的一种实现自洁净的水冷电主轴的结构示意图；

图2为图1所示的自洁部件的结构示意图(一)；

图3为图1所示的自洁部件的结构示意图(二)；

图4为图2所示的自洁部件的分解示意图；

图5为图3所示的自洁部件的分解示意图；

图6为图4所示的主筒体的局部剖视图；

图7为图5所示的活动清洁件的分解示意图；

图8为图2所示的自洁部件的平面剖视图；

图9为螺旋拨片与端盖的横截面剖视图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种实现自洁净的水冷电主轴10，如图1所示，其包括：基座100、回转主轴200、连接杆300以及自洁部件400。其中，回转主轴200可转动地设于基座100内，回转主轴200开设有内孔210。连接杆300部分收容于回转主轴200的内孔210的一侧，连接杆300上开设有出水孔301，且连接杆300的末端设有刀具302。自洁部件400设于基座100上且处于内孔210的另一侧。

使用时，自洁部件400同时连接外部的输液设备和输气设备，输液设备向水冷电主轴10提供循环使用的切削液；输气设备向水冷电主轴10提供高压气体。当进行加工时，回转主轴200在外部电机驱动下旋转，进而带动连接杆300一起旋转，则高速旋转的刀具302便可以对工件进行磨削。在此过程中，外界加压的切削液进入自洁部件400，并且在经过自洁部件400时切削液会被过滤，以去除其内的铁屑或灰尘，然后再依次流经内孔210和连接杆300的内部，最终通过出水孔301喷射到刀具302上，对刀具302进行冷却；

当停止加工时，不再输送切削液，改为输送高压气体。高压气体依次经过自洁部件400、内孔210、以及连接杆300的内部，最终由出水孔301排出。这样，高压气体便可以将内孔210及连接杆300内的剩余切削液吹出，从而保持回转主轴200和连接杆300内部干燥。而且，在经过自洁部件400的过程中，高压气体会将自洁部件400内因过滤而残留的铁屑清理掉(其工作原理将在下文进行说明)。如此，高压气体既排出了残留的切削液，对零件进行了干燥；又清理了残留在自洁部件400内的铁屑，以防止堵塞，实现了装置内部的自我清洁(即自洁净)。

在本实施例中，如图2、图3及图4所示，自洁部件400包括：主筒体410、端盖420以及活动清洁件430。其中，主筒体为中空结构，主筒体410上设有：输气接口411、输液管道412以及隔离板413，输气接口411位于主筒体410的外壁上，隔离板413处于主筒体410的内部，且隔离板413上设有单向阀门413a，输液管道412穿设于隔离板413。如图6所示，隔离板413将主筒体410的内部分为两个区域，分别为气腔401以及过滤腔402，气腔401与过滤腔402之间通过单向阀门413a实现连通，单向阀门413a只允许气体从气腔401流动到过滤腔402。

并且，端盖420设于主筒体410的一端，端盖420上设有过滤网面421以及废料口422(如图5所示)。当切削液流经时，过滤网面421便可以将其内的铁屑或灰尘过滤；过滤后，残留的铁屑或灰尘最终会经由废料口422离开自洁部件400；

活动清洁件430设于主筒体410与端盖420之间，如图4及图5所示，活动清洁件430包括螺旋拨片431以及与螺旋拨片431固定连接的叶轮432，叶轮432转动设于输液管道412的一端，同时，螺旋拨片431抵持于过滤网面421上。当高压气体经过活动清洁件430时，流动的气体会带动叶轮432和螺旋拨片431一起旋转，旋转的螺旋拨片431便可以对过滤网面421上残留的铁屑进行清扫，从而防止过滤网面421堵塞。

优选的，如图7及图9所示，螺旋拨片431的横截面为螺旋渐开线，螺旋拨片431的末端延伸至端盖420的内壁上。之所以这样设计，是为了方便螺旋拨片431对过滤网面421进行清扫，同时将铁屑排出自洁部件400(具体的工作原理请参考下文)。

下面，结合上述结构，对自洁部件400的工作原理进行阐述说明，请一并参考图1、图8及图9所示：

当进行加工时，回转主轴200旋转，进而带动连接杆300一起旋转，则高速旋转的刀具302便可以对工件进行磨削。在此过程中，外界加压的切削液从输液管道412进入到过滤腔402内，并且由于隔离板413及单向阀门413a的存在，切削液并不能进入到气腔401内，其只能通过端盖420的过滤网面421，再依次经过内孔210和连接杆300的内部，最终通过出水孔301喷射到刀具302上。期间，切削液经过过滤网面421时将被过滤，其内的大部分铁屑将残留在过滤网面421上；

当停止加工时，输液管道412不再提供切削液，输气设备向输气接口411吹入高压气体。高压气体依次经过气腔401、单向阀门413a、过滤腔402、内孔210、以及连接杆300内部，最终从出水孔301排出，实现对回转主轴200及连接杆300的干燥。在此过程中，高压气体流动会带动叶轮432旋转，进而促使螺旋拨片431一起旋转。由于螺旋拨片431抵持于过滤网面421上，且其横截面为螺旋渐开线，当以指定方向旋转时，螺旋拨片431会将处在过滤网面421中间位置的铁屑推向四周，从而对过滤网面421进行清扫，而铁屑则靠近并堆积在端盖420的边缘。又由于螺旋拨片431的末端延伸至端盖420的内壁上(如图9所示)，当螺旋拨片431旋转时，螺旋拨片431的末端会将堆积在边缘的铁屑刮除，最终将铁屑推向废料口422并排出至自洁部件400外部。这样，高压气体既排出了残留的切削液，又清理了残留在自洁部件400内的铁屑，实现了装置内部的自我清洁。

要说明的是，本发明的自洁部件400同时与外部的输液设备和输气设备连接，这样设计相比于现有技术在操作上更为方便快捷，且有利于实现自动化。具体的，现有技术中，公告号为CN208759140U，名称为“用于中心出水的回转接头”的中国实用新型专利，其需要人工更换连接输液设备或输气设备，导致操作繁琐且不利于实现自动化，工作效率较低。而在本发明中，通过对主筒体410的特殊结构设计，使得自洁部件400可以在气液分流的基础上，同时连接输液设备和输气设备，避免了频繁更换连接的操作，从而提高了工作效率且有利于实现自动化。

要进一步强调的是，自洁部件400具有以下益处：

1、对切削液进行过滤，使得进入到回转主轴200和连接杆300的切削液更为干净，铁屑或灰尘不容易残留在回转主轴200内(过滤后的铁屑或灰尘将堆积在端盖420的过滤网面421上)；

2、对内孔210和连接杆300内部进行干燥。高压气体快速吹过内孔210和连接杆300时，能够将其内残余的切削液吹出；

3、对过滤网面421进行清扫。当高压气体吹过活动清洁件430时，快速流动的气体会带动叶轮432及螺旋拨片431一起旋转，进而，螺旋拨片431对过滤网面421上堆积的铁屑进行刮除，并将铁屑从废料口422排出；

4、上述干燥和清扫是同时进行的，其都是基于高压气体的快速流动，这样有利于提高工作效率。

在本实施例中，如图7所示，螺旋拨片431上设有横梁433，叶轮432通过螺钉434安装于螺旋拨片431的横梁433上。横梁433的设置，一方面是为了与叶轮432连接；另一方面还可以对螺旋拨片431起到支撑固定的作用，以防止螺旋拨片431发生形变。优选的，螺钉434选用双头螺钉结构，其一端螺纹连接叶轮432，另一端螺纹连接横梁433。

在其中一个实施例中，叶轮432与输液管道412之间设有转动轴承(图未示)。当高压气体吹过时，叶轮432以输液管道412为轴做旋转运动，转动轴承可以减小叶轮432与输液管道412之间的摩擦力，防止叶轮432出现卡滞。

在其中一个实施例中，基座100上开设有与废料口422贯通的废料通道101(如图1所示)。当铁屑从废料口422排出后，会落入到废料通道101中；正常使用时，废料通道101的出口可以被封堵，待铁屑积累到一定程度后，再将废料通道101的出口打开，高压气体会一次性将废料通道101内积累的铁屑排出。

在其中一个实施例中，如图1所示，回转主轴200与基座100之间设有回转轴承500，回转轴承500套设于回转主轴200上，回转轴承500的外圈抵持于基座100的内壁，回转轴承500的内圈紧贴回转主轴200的外表面。回转轴承500可以减小回转主轴200的转动摩擦力，同时可以在转动过程中进一步保持稳定回转主轴200的稳定。优选的，回转主轴200与基座100之间设有预紧件600，回转主轴200上设有轴肩220，回转轴承500受到轴肩200与预紧件的夹持。

进一步地，回转轴承500的数量为两个，两个回转轴承500沿回转主轴200的轴线方向分布，即如图1所示，两个轴承300并排设置。而且，为了使得回转主轴200具有较好的抵抗轴向冲击的性能，回转轴承500为角接触轴承结构，且两个角接触轴承的方向相对设置。

综上所述，本发明的一种实现自洁净的水冷电主轴10，能够防止灰尘或铁屑残留在主轴内部，同时实现自动化便捷操作，提高了工作效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种实现自洁净的水冷电主轴，其特征在于，包括：基座、回转主轴、连接杆以及自洁部件；

所述回转主轴可转动地设于所述基座内，所述回转主轴开设有内孔；

所述连接杆部分收容于所述回转主轴的内孔的一侧，所述连接杆上开设有出水孔，且所述连接杆的末端设有刀具；

所述自洁部件设于所述基座上且处于所述内孔的另一侧；

所述自洁部件包括：主筒体、端盖以及活动清洁件；

所述主筒体为中空结构，所述主筒体上设有：输气接口、输液管道以及隔离板，所述输气接口位于所述主筒体的外壁上，所述隔离板处于所述主筒体的内部，且所述隔离板上设有单向阀门，所述输液管道穿设于所述隔离板；

所述端盖设于所述主筒体的一端，所述端盖上设有过滤网面以及废料口；

所述活动清洁件设于所述主筒体与所述端盖之间，所述活动清洁件包括螺旋拨片以及与所述螺旋拨片固定连接的叶轮，所述叶轮转动设于所述输液管道的一端，所述螺旋拨片抵持于所述过滤网面上。

2.根据权利要求1所述的实现自洁净的水冷电主轴，其特征在于，所述螺旋拨片的横截面为螺旋渐开线，且所述螺旋拨片的末端延伸至所述端盖的内壁上。

3.根据权利要求1所述的实现自洁净的水冷电主轴，其特征在于，所述螺旋拨片上设有横梁，所述叶轮通过螺钉安装于所述螺旋拨片的横梁上。

4.根据权利要求1所述的实现自洁净的水冷电主轴，其特征在于，所述叶轮与所述输液管道之间设有转动轴承。

5.根据权利要求1所述的实现自洁净的水冷电主轴，其特征在于，所述回转主轴与所述基座之间设有回转轴承，所述回转轴承套设于所述回转主轴上，所述回转轴承的外圈抵持于所述基座的内壁，所述回转轴承的内圈紧贴所述回转主轴的外表面。

6.根据权利要求5所述的实现自洁净的水冷电主轴，其特征在于，所述回转主轴与所述基座之间设有预紧件，所述回转主轴上设有轴肩，所述回转轴承受到所述轴肩与所述预紧件的夹持。

7.根据权利要求6所述的实现自洁净的水冷电主轴，其特征在于，所述回转轴承的数量为两个，两个所述回转轴承沿所述回转主轴的轴线方向分布；所述回转轴承为角接触轴承结构。