CN116786851A - 一种箱体式车床电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种箱体式车床电主轴，涉及数控车床技术领域，包括轴芯，轴芯的顶部靠近左侧处设有传动键，轴芯的外围且位于传动键的右侧从左至右依次套设有若干个第一角接触球轴承、内隔环和主螺帽隔环，轴芯的外围中心处套设有转子内套，所属转子内套的外围套设有电机转子，内隔环的外围套设有外间隔环，若干个第一角接触球轴承和外间隔环的外围套设有前轴承座，前轴承座的左侧设有前盖，前轴承座的外围套设有主轴箱，主轴箱的正面设有刹车器安装座，主轴箱内部的中心处设有定子外套，主轴箱的内部靠近右侧处设有后轴承座，与现有的箱体式车床电主轴相比较，本发明通过设计能够提高箱体式车床电主轴的整体保护性、功能性以及实用性。

Description

一种箱体式车床电主轴

技术领域

本发明涉及数控车床技术领域，尤其涉及一种箱体式车床电主轴。

背景技术

车床电主轴是一种用电动机驱动的旋转装置，广泛应用于车床等机床设备中，电主轴主要由电动机、轴承、主轴箱体和传动装置等组成，首先，电动机是电主轴的驱动力源，常用的电动机有直流电动机和交流电动机，电动机将电能转化为机械能，通过传动装置将动力传递给主轴，然后，轴承起到支撑和转动的作用，主轴通常采用精密轴承，确保主轴可以平稳运转并承受车削过程中的载荷，主轴箱体是电主轴的外壳，用来保护内部的组件，主轴箱体通常具有防护装置，如防尘罩和冷却系统，以保证主轴的正常运行，传动装置是将电机的转速和转矩传递到主轴上，常见的传动装置包括皮带传动、齿轮传动和液压传动等，车床电主轴具有高精度、高刚性、高转速等特点，能够满足各种车削加工的需求，通过电主轴，车床可以实现多种加工操作，如车削、铣削、钻孔等，同时，电主轴的转速和转矩可以根据加工需要进行调整，提高加工效率和精度，总之，车床电主轴是车床设备中重要的驱动装置，能够提供稳定的转速和转矩，实现各种精密加工操作；

现有的电主轴在使用过程中，常常会遇到以下几个问题，第一，传统的车床电主轴采用套筒式本体，主轴整体刚性底，不易于实现主轴重切功能，且主轴振动较大，对精加工有影响，第二，传统的车床电主轴采用套筒式本体，在机床安装时先安装在主轴箱上，然后再装在机床铸件底座上，安装程序复杂，需要反复调试校准主轴中轴线与机床Z轴平行，效率低，第三，市场上存在的车床电主轴多采用本体外循环冷却方案，冷却回路与电机定子、轴承的距离较远，不能直接冷却发热对象，冷却效果不理想，因此，我们提出一种箱体式车床电主轴。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，现有的电主轴在使用过程中，常常会遇到以下几个问题，第一，传统的车床电主轴采用套筒式本体，主轴整体刚性底，不易于实现主轴重切功能，且主轴振动较大，对精加工有影响，第二，传统的车床电主轴采用套筒式本体，在机床安装时先安装在主轴箱上，然后再装在机床铸件底座上，安装程序复杂，需要反复调试校准主轴中轴线与机床Z轴平行，效率低，第三，市场上存在的车床电主轴多采用本体外循环冷却方案，冷却回路与电机定子、轴承的距离较远，不能直接冷却发热对象，冷却效果不理想，因此，我们提出一种箱体式车床电主轴。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种箱体式车床电主轴，包括轴芯，所述轴芯的顶部靠近左侧处设有传动键，所述轴芯的外围且位于传动键的右侧从左至右依次套设有若干个第一角接触球轴承、内隔环和主螺帽隔环，所述轴芯的外围中心处套设有转子内套，所属转子内套的外围套设有电机转子，所述内隔环的外围套设有外间隔环，若干个所述第一角接触球轴承和外间隔环的外围套设有前轴承座，所述前轴承座的左侧设有前盖，所述前轴承座的外围套设有主轴箱，所述主轴箱的正面设有刹车器安装座，所述主轴箱内部的中心处设有定子外套，所述主轴箱的内部靠近右侧处设有后轴承座，所述后轴承座的右侧靠近底部处设有编码器读数头，所述轴芯的外围靠近右侧处套设有后螺帽，所述后螺帽的右侧设有刹车盘；

所述前轴承座与主轴箱之间开设有前轴承座螺旋水道，所述主轴箱的内部靠近底部处且位于前轴承座螺旋水道的下方开设有主轴箱前水道，所述主轴箱的内部且与主轴箱前水道对应设有主轴箱后水道，所述定子外套与电机转子之间设有电机定子，所述主轴箱与定子外套之间开设有定子外套螺旋水道，所述后轴承座与轴芯之间设有若干个第二角接触球轴承，所述后轴承座的右侧靠近底部处设有后盖，所述主轴箱与后轴承座之间开设有后轴承座螺旋水道，所述后螺帽的外围且位于后轴承座和刹车盘之间套设有防尘罩。

作为本发明优选的方案，所述主螺帽隔环的右侧设有前螺帽。

采用上述进一步方案的技术效果是：通过前螺帽使主螺帽隔环与轴芯连接，使结构更稳定.

作为本发明优选的方案，所述前轴承座的顶部且位于前轴承座螺旋水道的两侧对称设有第一O型圈。

采用上述进一步方案的技术效果是：通过在前轴承座螺旋水道的两侧着增加第一O型圈，提高前轴承座螺旋水道的密封效果，提高工作效率。

作为本发明优选的方案，所述前盖的顶部设有快速接头，所述前盖的底部开设有排水孔。

采用上述进一步方案的技术效果是：通过排水孔可以将使用过的水进行排除，避免积水造成设备损坏。

作为本发明优选的方案，所述主轴箱的顶部靠近左侧与右侧均设有油管接头，所述主轴箱的底部靠近顶部处开设有若干个主轴箱安装孔，所述主轴箱的底部等距设有若干个定位销槽。

采用上述进一步方案的技术效果是：左侧油管接头为进油口，右侧油管接头为出油口，通过进油口与出油口的配合提高使用寿命，整体设备可以通过定位销槽进行定位，再通过主轴箱安装孔与机床底座进行连接。

作为本发明优选的方案，所述刹车器安装座的右侧设有刹车器。

采用上述进一步方案的技术效果是：通过刹车器实时控制刹车盘进行刹车处理，避免过渡工作致使设备损坏。

作为本发明优选的方案，所述定子外套的顶部且位于定子外套螺旋水道的两侧对称设有第二O型圈。

采用上述进一步方案的技术效果是：通过在定子外套螺旋水道的两侧着增加第二O型圈，提高定子外套螺旋水道的密封效果，提高工作效率。

作为本发明优选的方案，所述后轴承座的顶部且位于后轴承座螺旋水道的两侧对称设有第三O型圈。

采用上述进一步方案的技术效果是：通过在后轴承座螺旋水道的两侧着增加第三O型圈，提高后轴承座螺旋水道的密封效果，提高工作效率。

作为本发明优选的方案，所述后螺帽的外围靠近左侧处设有磁环安装座，所述编码器读数头与磁环安装座之间设有编码器磁环。

采用上述进一步方案的技术效果是：通过编码器磁环与编码器读数头进行旋转读书，实时进行数据监测，避免发生设备损坏的问题。

作为本发明优选的方案，所述轴芯和前盖之间配合使用，所述快速接头有气幕吹气。

采用上述进一步方案的技术效果是：其中前盖与轴芯形成第一密封和第三级密封，其结构分别为径向梳齿式结构和轴向梳齿式结构，其中快速接头有气幕吹气，在前盖与轴芯之间有气压，形成第二级密封，气幕密封。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明中，通过将套筒式本体与主轴箱做成一体式的设计，使前轴承座、后轴承座直接安装在主轴箱内，提高了主轴的整体刚性，主轴转子转动产生的振动直接传到主轴箱上，主轴箱是铸件有很好的吸振性能，减小主轴的振动。

2.本发明中，通过将套筒式本体与主轴箱做成一体式的设计，将电主轴直接安装至机床上即可，大幅节省空间成本，且客户端实际安装工况中无需再校准多项数据，直接采用螺丝紧固即可完成车床电主轴的安装，大幅提升安装效率。

3.本发明中，通过多个循环冷却方案，该主轴的定子外套、前轴承座、后轴承座与主轴外壳之间设计了充足的内循环水路，提升了电机定子的热交换能力，进而提升了主轴的散热效率。

附图说明

图1为本发明提供的一种箱体式车床电主轴的主体示意图；

图2为本发明提供的一种箱体式车床电主轴的背部结构示意图；

图3为本发明提供的一种箱体式车床电主轴的解剖结构示意图；

图4为本发明提供的一种箱体式车床电主轴的顶部结构示意图；

图5为本发明提供的一种箱体式车床电主轴的侧视局部解剖结构示意图。

图例说明：1、轴芯；2、传动键；3、第一角接触球轴承；4、内隔环；5、主螺帽隔环；501、前螺帽；6、转子内套；7、电机转子；8、外间隔环；9、前轴承座；901、第一O型圈；902、前轴承座螺旋水道；10、前盖；1001、快速接头；1002、排水孔；11、主轴箱；1101、油管接头；1102、主轴箱安装孔；1103、定位销槽；1104、主轴箱前水道；1105、主轴箱后水道；12、刹车器安装座；1201、刹车器；13、定子外套；1301、第二O型圈；1302、电机定子；1303、定子外套螺旋水道；14、后轴承座；1401、第三O型圈；1402、第二角接触球轴承；1403、后盖；1404、后轴承座螺旋水道；15、编码器读数头；1501、磁环安装座；1502、编码器磁环；16、后螺帽；1601、防尘罩；17、刹车盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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，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。

为了便于理解本发明，下面将参照相关对本发明进行更全面的描述，给出了本发明的若干实施例，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例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”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。

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例的目的，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。

实施例1

如图1-5所示，本发明提供一种技术方案：一种箱体式车床电主轴，包括轴芯1，轴芯1的顶部靠近左侧处设有传动键2，轴芯1的外围且位于传动键2的右侧从左至右依次套设有若干个第一角接触球轴承3、内隔环4和主螺帽隔环5，轴芯1的外围中心处套设有转子内套6，所属转子内套6的外围套设有电机转子7，内隔环4的外围套设有外间隔环8，若干个第一角接触球轴承3和外间隔环8的外围套设有前轴承座9，前轴承座9的左侧设有前盖10，前轴承座9的外围套设有主轴箱11，主轴箱11的正面设有刹车器安装座12，主轴箱11内部的中心处设有定子外套13，主轴箱11的内部靠近右侧处设有后轴承座14，后轴承座14的右侧靠近底部处设有编码器读数头15，轴芯1的外围靠近右侧处套设有后螺帽16，后螺帽16的右侧设有刹车盘17，前轴承座9与主轴箱11之间开设有前轴承座螺旋水道902，主轴箱11的内部靠近底部处且位于前轴承座螺旋水道902的下方开设有主轴箱前水道1104，主轴箱11的内部且与主轴箱前水道1104对应设有主轴箱后水道1105，定子外套13与电机转子7之间设有电机定子1302，主轴箱11与定子外套13之间开设有定子外套螺旋水道1303，后轴承座14与轴芯1之间设有若干个第二角接触球轴承1402，后轴承座14的右侧靠近底部处设有后盖1403，主轴箱11与后轴承座14之间开设有后轴承座螺旋水道1404，后螺帽16的外围且位于后轴承座14和刹车盘17之间套设有防尘罩1601，通过将套筒式本体与主轴箱11做成一体式的设计，前轴承座9、后轴承座14直接安装在主轴箱11内，提高了主轴的整体刚性，主轴转子转动产生的振动直接传到主轴箱11上，主轴箱11是铸件有很好的吸振性能，减小主轴的振动，采用套筒式本体与主轴箱11一体式设计，将电主轴直接安装至机床上即可，大幅节省空间成本，且客户端实际安装工况中无需再校准多项数据，直接采用螺丝紧固即可完成车床电主轴的安装，大幅提升安装效率，车床电主轴前端防护结构增加气幕密封，有效防护切削液从前端进入车床电主轴内部，避免污染电主轴的轴承润滑系统，箱体式车床电主轴径向空间更大，可以通过增大主轴电机定子1302外径来提高电机扭矩，充分满足当前高扭矩、高精度加工的市场需求，采用内循环冷却方案，该主轴的定子外套13、前轴承座9、后轴承座14与主轴外壳之间设计了充足的内循环水路，提升了电机定子1302的热交换能力，进而提升了主轴的散热效率。

实施例2

如图1-5所示，本发明提供一种技术方案：主螺帽隔环5的右侧设有前螺帽501，通过前螺帽501使主螺帽隔环5与轴芯1连接，使结构更稳定，前轴承座9的顶部且位于前轴承座螺旋水道902的两侧对称设有第一O型圈901，通过在前轴承座螺旋水道902的两侧着增加第一O型圈901，提高前轴承座螺旋水道902的密封效果，提高工作效率，前盖10的顶部设有快速接头1001，前盖10的底部开设有排水孔1002，通过排水孔1002可以将使用过的水进行排除，避免积水造成设备损坏，主轴箱11的顶部靠近左侧与右侧均设有油管接头1101，主轴箱11的底部靠近顶部处开设有若干个主轴箱安装孔1102，主轴箱11的底部等距设有若干个定位销槽1103，左侧油管接头1101为进油口，右侧油管接头1101为出油口，通过进油口与出油口的配合提高使用寿命，整体设备可以通过定位销槽1103进行定位，再通过主轴箱安装孔1102与机床底座进行连接，刹车器安装座12的右侧设有刹车器1201，通过刹车器1201实时控制刹车盘17进行刹车处理，避免过渡工作致使设备损坏，定子外套13的顶部且位于定子外套螺旋水道1303的两侧对称设有第二O型圈1301，通过在定子外套螺旋水道1303的两侧着增加第二O型圈1301，提高定子外套螺旋水道1303的密封效果，提高工作效率，后轴承座14的顶部且位于后轴承座螺旋水道1404的两侧对称设有第三O型圈1401，通过在后轴承座螺旋水道1404的两侧着增加第三O型圈1401，提高后轴承座螺旋水道1404的密封效果，提高工作效率，后螺帽16的外围靠近左侧处设有磁环安装座1501，编码器读数头15与磁环安装座1501之间设有编码器磁环1502，通过编码器磁环1502与编码器读数头15进行旋转读书，实时进行数据监测，避免发生设备损坏的问题，轴芯1和前盖10之间配合使用，快速接头1001有气幕吹气，其中前盖10与轴芯1形成第一密封和第三级密封，其结构分别为径向梳齿式结构和轴向梳齿式结构，其中快速接头1001有气幕吹气，在前盖10与轴芯之1间有气压，形成第二级密封，气幕密封。

本发明工作流程：主轴箱11底部定位销槽1103与机床底座定位连接，用螺丝通过主轴箱安装孔1102将主轴箱11固定连接在机床底座上，前轴承座9与后轴承座14直接与主轴箱11内腔配合，通过螺丝固定安装，车床电主轴在车削工作时，轴芯1承受径向和轴向的切削力，通过角接触球轴承直接传递到前轴承座9和后轴承座14上，因前轴承座9和后轴承座14与主轴箱11、主轴箱11与机床底座是固定连接，故提高了车床电主轴整体的刚性，提高了车床电主轴重切削能力，主轴箱11与机床底座是铸件，车床电主轴工作时产生的振动能直接被铸件吸收，提高了车床电主轴的精加工能力，主轴箱11底部经过精加工，车床电主轴安装时，在机床底座安装面铲花工艺后，通过定位销将车床电主轴直接安装在机床底座上，再校准车床电主轴中轴线与机床Z轴平行即可，方便快捷，机床整机组装效率高，车床电主轴在切削工作时，转子高速运转，大量切削液喷射到主轴前端，轴芯1与前盖10之间是小间隙，可有效防止大量切削液直接进入主轴前端，这是主轴前端的第一级密封，当车床电主轴停机后，残留在轴芯1和前盖10上的切削液会倒流到轴芯1与前盖10缝隙中，此时第二极密封-气幕密封起作用，气源持续从快速接头1001处通入到轴芯1与前盖10的环形空腔中，形成气压，持续从前端排水孔1002和主轴前端间隙中排出，从而把轴芯1与前盖10缝隙中切削液吹出，轴芯1与前盖10形成的第三级密封-轴向梳齿式迷宫防护，主要防止气幕气源直接作用于角接触球轴承，破坏轴承润滑系统，车床电主轴箱11体式一体式设计，去掉了套筒式本体，主轴电机定子1302的外圆尺寸从而可以加大，相同的长度，电机定子1302外圆尺寸加大后，电机有效体积变大，从而电机功率变大，更容易实现车床电主轴重切削能力以及高速精加工能力更稳定，车床电主轴大功率电机会带来更大的发热量，车床电主轴在工作时，主轴冷却液从主轴箱11前端上方的油管接头1101进入到前轴承座螺旋水道902，可快速冷却第一角接触球轴承3的轴承外圈，冷却液冷却完前轴承座9后通过主轴箱前水道1104直接进入定子外套螺旋水道1303，定子外套13壁薄，冷却液可快速冷却电机定子1302，下一步冷却液从主轴箱前水道1104直接进入主轴箱后水道1105冷却后轴承座14，最后冷却液通过主轴箱11后端油管接头1101处回到水冷机中，循环水道离发热源近，不管是第一角接触球轴承3、电机定子1302还是第二角接触球轴承1402，冷却液能快速将发热量带出主轴内，提高车床主轴热交换能力，使主轴在运转工程中温升较低，提升了主轴使用寿命，整个操作简单便捷，与现有的箱体式车床电主轴相比较，本发明通过设计能够提高箱体式车床电主轴的整体保护性、功能性以及实用性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种箱体式车床电主轴，包括轴芯(1)，其特征在于：所述轴芯(1)的顶部靠近左侧处设有传动键(2)，所述轴芯(1)的外围且位于传动键(2)的右侧从左至右依次套设有若干个第一角接触球轴承(3)、内隔环(4)和主螺帽隔环(5)，所述轴芯(1)的外围中心处套设有转子内套(6)，所属转子内套(6)的外围套设有电机转子(7)，所述内隔环(4)的外围套设有外间隔环(8)，若干个所述第一角接触球轴承(3)和外间隔环(8)的外围套设有前轴承座(9)，所述前轴承座(9)的左侧设有前盖(10)，所述前轴承座(9)的外围套设有主轴箱(11)，所述主轴箱(11)的正面设有刹车器安装座(12)，所述主轴箱(11)内部的中心处设有定子外套(13)，所述主轴箱(11)的内部靠近右侧处设有后轴承座(14)，所述后轴承座(14)的右侧靠近底部处设有编码器读数头(15)，所述轴芯(1)的外围靠近右侧处套设有后螺帽(16)，所述后螺帽(16)的右侧设有刹车盘(17)；

所述前轴承座(9)与主轴箱(11)之间开设有前轴承座螺旋水道(902)，所述主轴箱(11)的内部靠近底部处且位于前轴承座螺旋水道(902)的下方开设有主轴箱前水道(1104)，所述主轴箱(11)的内部且与主轴箱前水道(1104)对应设有主轴箱后水道(1105)，所述定子外套(13)与电机转子(7)之间设有电机定子(1302)，所述主轴箱(11)与定子外套(13)之间开设有定子外套螺旋水道(1303)，所述后轴承座(14)与轴芯(1)之间设有若干个第二角接触球轴承(1402)，所述后轴承座(14)的右侧靠近底部处设有后盖(1403)，所述主轴箱(11)与后轴承座(14)之间开设有后轴承座螺旋水道(1404)，所述后螺帽(16)的外围且位于后轴承座(14)和刹车盘(17)之间套设有防尘罩(1601)。

2.根据权利要求1所述的一种箱体式车床电主轴，其特征在于：所述主螺帽隔环(5)的右侧设有前螺帽(501)。

3.根据权利要求1所述的一种箱体式车床电主轴，其特征在于：所述前轴承座(9)的顶部且位于前轴承座螺旋水道(902)的两侧对称设有第一O型圈(901)。

4.根据权利要求1所述的一种箱体式车床电主轴，其特征在于：所述前盖(10)的顶部设有快速接头(1001)，所述前盖(10)的底部开设有排水孔(1002)。

5.根据权利要求1所述的一种箱体式车床电主轴，其特征在于：所述主轴箱(11)的顶部靠近左侧与右侧均设有油管接头(1101)，所述主轴箱(11)的底部靠近顶部处开设有若干个主轴箱安装孔(1102)，所述主轴箱(11)的底部等距设有若干个定位销槽(1103)。

6.根据权利要求1所述的一种箱体式车床电主轴，其特征在于：所述刹车器安装座(12)的右侧设有刹车器(1201)。

7.根据权利要求1所述的一种箱体式车床电主轴，其特征在于：所述定子外套(13)的顶部且位于定子外套螺旋水道(1303)的两侧对称设有第二O型圈(1301)。

8.根据权利要求1所述的一种箱体式车床电主轴，其特征在于：所述后轴承座(14)的顶部且位于后轴承座螺旋水道(1404)的两侧对称设有第三O型圈(1401)。

9.根据权利要求1所述的一种箱体式车床电主轴，其特征在于：所述后螺帽(16)的外围靠近左侧处设有磁环安装座(1501)，所述编码器读数头(15)与磁环安装座(1501)之间设有编码器磁环(1502)。

10.根据权利要求1或4所述的一种箱体式车床电主轴，其特征在于：所述轴芯(1)和前盖(10)之间配合使用，所述快速接头(1001)有气幕吹气。