CN117245107B - 一种可更换旋转组件的高速机床电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电主轴技术领域，且公开了一种可更换旋转组件的高速机床电主轴，包括：主轴套筒；轴芯，转动设置于主轴套筒内；前轴承座，通过前固定轴承与轴芯相联结，并与主轴套筒之间可拆卸相连；联结环，通过后联结轴承与轴芯相联结，其外壁的上下两侧分别形成有相接的筒状面和锥形坡面；该可更换旋转组件的高速机床电主轴，轴芯可拆卸安装于主轴套筒内，将联结环上的花键卡在花槽内、锥形坡面耦合在锥形槽内，然后使若干个卡板伸出，卡在环形底槽处即可，通过花键在花槽内的卡入，能够限制联结环的旋转，通过卡板在环形底槽内的卡入，能够限制联结环的移动，从而便可有效的固定住轴芯的上端，结构稳定。

Description

一种可更换旋转组件的高速机床电主轴

技术领域

本发明涉及电主轴技术领域，具体为一种可更换旋转组件的高速机床电主轴。

背景技术

主轴作为机床的核心功能部件，其性能直接关系到机床的加工水平，电主轴将机械主轴与电机融为了一体，具有结构紧凑、转速高、动态性能好等优点，其应用已愈来愈广泛；但是同时，过高的集成度也给电主轴带来了拆装步骤繁琐、维修困难、维修成本高等问题，当电主轴发生故障时，若对电主轴进行整体的拆卸更换的话，不仅增大了维修成本，同时也耽误生产进度。

因此，我们提出了一种可更换旋转组件的高速机床电主轴，将电主轴的旋转组件单独拆分出来，在维修时可快捷更换。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可更换旋转组件的高速机床电主轴，具备可快捷更换旋转组件的优点。

(二)技术方案

为实现上述可快捷更换旋转组件的目的，本发明提供如下技术方案：一种可更换旋转组件的高速机床电主轴，包括：

主轴套筒；

轴芯，转动设置于主轴套筒内；

前轴承座，通过前固定轴承与轴芯相联结，并与主轴套筒之间可拆卸相连；

联结环，通过后联结轴承与轴芯相联结，其外壁的上下两侧分别形成有相接的筒状面和锥形坡面；

固定环，固定设置于主轴套筒内，其内壁的上下两侧形成有分别与筒状面和锥形坡面相耦合的内筒槽和锥形槽；

还设置有卡板，卡板活动伸缩在锥形槽的壁面上，在联结环的底部形成有用于供使卡板伸入的环形底槽。

作为本发明的一种优选技术方案，所述主轴套筒的内壁上固定安装有水套，所述前轴承座通过螺钉与水套可拆卸相连；

所述固定环固定安装在水套内。

作为本发明的一种优选技术方案，所述水套上设置有定子，所述轴芯上设置有转子，所述转子的上下两端均设置有动平衡环。

作为本发明的一种优选技术方案，所述锥形槽的壁面上均匀开设有若干个板槽，每个所述板槽内均活动伸缩设置有卡板；

所述固定环的内部形成有驱动腔，所述驱动腔内转动设置有蜗轮，所述蜗轮的外壁啮合有蜗杆，所述蜗杆的中心处固定安装有横轴，所述主轴套筒的外壁上开设有侧槽，所述横轴由侧槽延伸出去；

在蜗轮与若干个卡板之间设置有驱动机构，当蜗轮旋转时，通过驱动机构能够同步带动若干个卡板移动。

作为本发明的一种优选技术方案，所述驱动机构包括滑轨、滑杆、弧形槽、转动环、驱动齿轮和竖轴；

所述卡板滑动设置在滑轨内，所述滑轨固定安装于驱动腔的内顶壁上，所述卡板的底部固定安装有滑杆，所述滑杆滑动设置在弧形槽内，所述弧形槽均匀开设在转动环上，所述转动环转动设置于驱动腔内；

所述转动环的外壁啮合有驱动齿轮，所述驱动齿轮通过竖轴与蜗轮相连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述联结环的筒状面上固定设置有花键，所述固定环的内筒槽上开设有用于供使花键卡入的花槽。

作为本发明的一种优选技术方案，所述花槽内上下活动设置有挡块，所述挡块通过第一连接块与压块相连接，所述压块上下活动设置在第一竖槽内，所述第一竖槽开设在固定环的内部；

所述第一竖槽内还设置有调节板，所述调节板位于压块的上方，且与压块之间设置有支撑弹簧。

作为本发明的一种优选技术方案，所述调节板上下活动设置于第一竖槽内；

所述调节板通过第二连接块与丝母相连接，所述丝母螺纹连接在丝杆上，所述丝杆转动设置于第二竖槽内，所述第二竖槽开设在固定环的内部。

作为本发明的一种优选技术方案，还设置有后法兰，所述后法兰上固定设置有插环，所述插环可拆卸安装在环形槽内，所述环形槽开设在固定环的内筒槽的顶部。

作为本发明的一种优选技术方案，所述插环的外周壁上均匀开设有若干个锁定槽，所述锁定槽内活动插设有锁定板，所述锁定板活动伸缩设置在环形槽的壁面上，在蜗轮与若干个锁定板之间也设有驱动机构。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种可更换旋转组件的高速机床电主轴，具备以下有益效果：组装时，

1、该可更换旋转组件的高速机床电主轴，轴芯可拆卸安装于主轴套筒内，将联结环上的花键卡在花槽内、锥形坡面耦合在锥形槽内，然后使若干个卡板伸出，卡在环形底槽处即可，通过花键在花槽内的卡入，能够限制联结环的旋转，通过卡板在环形底槽内的卡入，能够限制联结环的移动，从而便可有效的固定住轴芯的上端，结构稳定。

2、该可更换旋转组件的高速机床电主轴，需要更换旋转组件时，先拆分前轴承座和水套，然后控制横轴旋转即可，横轴旋转后，轴芯便能够从主轴套筒中抽出，无需拆卸整个电主轴便能够快速更换旋转组件，缩短了维修周期，降低了维修成本。

3、该可更换旋转组件的高速机床电主轴，支撑弹簧对压块施压压力，压块通过第一连接块带动挡块移动，从而通过挡块可以对花键施加预紧力，保证联结环安装稳定和精度，进而提高电主轴的稳定性及使用寿命；

调节板的位置可上下调节，从而可以调节支撑弹簧的被压缩程度，进而调整挡块对花键的预紧力大小，安装旋转组件时，可以根据实际需要，调节不同大小的预紧力，来对花键及联结环进行定位。

附图说明

图1为本发明整体结构的剖视图；

图2为本发明轴芯部分的剖视图；

图3为本发明主轴套筒部分的剖视图；

图4为本发明联结环部分的放大示意图；

图5为本发明固定环部分的放大示意图；

图6为本发明固定环部分的剖视图；

图7为本发明图6中A处的放大示意图；

图8为本发明转动环部分的放大示意图；

图9为本发明图6中B处的放大示意图；

图10为本发明另一实施例中固定环部分的剖视图。

图中：1、主轴套筒；2、水套；3、定子；4、轴芯；5、转子；6、动平衡环；7、前固定轴承；8、前轴承座；9、前端盖；10、后压盖；11、后联结轴承；12、联结环；13、锥形坡面；14、环形底槽；15、固定环；16、锥形槽；17、卡板；18、后法兰；19、插环；20、花键；21、花槽；22、滑轨；23、滑杆；24、弧形槽；25、转动环；26、驱动齿轮；27、竖轴；28、蜗轮；29、蜗杆；30、横轴；31、第一驱动头；32、第一驱动槽；33、挡块；34、第一连接块；35、压块；36、支撑弹簧；37、调节板；38、第二连接块；39、丝母；40、丝杆；41、第二驱动头；42、第二驱动槽；43、锁定槽；44、锁定板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

实施例一：

请参阅图1-图8，一种可更换旋转组件的高速机床电主轴，包括主轴套筒1，轴芯4转动设置于主轴套筒1内，前轴承座8通过前固定轴承7与轴芯4相联结，并与主轴套筒1之间可拆卸相连，具体的，主轴套筒1的内壁上固定安装有水套2，前轴承座8通过螺钉与水套2可拆卸相连；

如图2所示，联结环12通过后联结轴承11与轴芯4相联结，联结环12外壁的上下两侧分别形成有相接的筒状面和锥形坡面13；

固定环15固定安装在水套2内，其内壁的上下两侧形成有分别与筒状面和锥形坡面13相耦合的内筒槽和锥形槽16；

在本实施例中，还设置有卡板17，卡板17活动伸缩在锥形槽16的壁面上，在联结环12的底部形成有用于供使卡板17伸入的环形底槽14；

另外，联结环12的筒状面上固定设置有花键20，固定环15的内筒槽上开设有用于供使花键20卡入的花槽21；

轴芯4可拆卸安装于主轴套筒1内，将联结环12上的花键20卡在花槽21内、锥形坡面13耦合在锥形槽16内，然后使若干个卡板17伸出，卡在环形底槽14处即可，通过花键20在花槽21内的卡入，能够限制联结环12的旋转，通过卡板17在环形底槽14内的卡入，能够限制联结环12的上下移动，从而便可有效的固定住轴芯4的上端，结构稳定；

在本实施例中，整个轴芯4、前轴承座8和联结环12为一整个旋转组件，该旋转组件的上端通过卡板17进行固定，下端通过螺钉固定。

另外，本实施例中，联结环12与固定环15之间通过锥形结构进行配合来取代传统的螺纹锁紧，不仅结构更加简单，更加易于加工，同时也能保证各个尺寸精度及形位公差，当主轴在长时间使用后，其回转精度、振动以及使用寿命，与传统的螺纹配合方式相比都有所提升。

如图1所示，水套2上设置有定子3，轴芯4上设置有转子5，转子5的上下两端均设置有动平衡环6，实现电主轴的基本功能。

如图6-图8所示，锥形槽16的壁面上均匀开设有若干个板槽，每个板槽内均活动伸缩设置有卡板17，固定环15的内部形成有驱动腔，驱动腔内转动设置有蜗轮28，蜗轮28的外壁啮合有蜗杆29，蜗杆29的中心处固定安装有横轴30，主轴套筒1的外壁上开设有侧槽，横轴30由侧槽延伸出去；

在蜗轮28与若干个卡板17之间设置有驱动机构，当蜗轮28旋转时，通过驱动机构能够同步带动若干个卡板17移动；

在本实施例中，驱动机构具体包括滑轨22、滑杆23、弧形槽24、转动环25、驱动齿轮26和竖轴27：

卡板17滑动设置在滑轨22内，滑轨22固定安装于驱动腔的内顶壁上，卡板17的底部固定安装有滑杆23，滑杆23滑动设置在弧形槽24内，弧形槽24均匀开设在转动环25上，转动环25转动设置于驱动腔内，转动环25的外壁啮合有驱动齿轮26，驱动齿轮26通过竖轴27与蜗轮28相连接；

转动横轴30能够使蜗杆29旋转，蜗杆29旋转带动其外壁啮合的蜗轮28旋转，蜗轮28旋转通过竖轴27带动驱动齿轮26旋转，驱动齿轮26旋转带动其外壁啮合的转动环25旋转，当转动环25旋转时，通过弧形槽24对滑杆23的引导，即能够带动卡板17的伸出或者回缩；

从而，在本实施例中，需要更换旋转组件时，先拆分前轴承座8和水套2，然后控制横轴30旋转即可，横轴30旋转后，轴芯4便能够从主轴套筒1中抽出，无需拆卸整个电主轴，能够快速更换旋转组件，缩短了维修周期，降低了维修成本，提高了维修效率。

如图1所示，在本实施例中还设置有前端盖9和后压盖10，前端盖9安装在轴芯4上，用于遮蔽轴芯4与前轴承座8之间间隙，后压盖10安装在轴芯4的另一端，用于遮蔽轴芯4与联结环12之间间隙。

在本实施例中，为了便于驱动横轴30的旋转，如图6所示，在横轴30的末端还安装有第一驱动头31，第一驱动头31上开设有六边形的第一驱动槽32，通过第一驱动槽32，便于通过工具驱动横轴30旋转。

实施例二：

请参阅图9，在实施例一的基础上，本实施例中，在花槽21内上下活动设置有挡块33，挡块33通过第一连接块34与压块35相连接，压块35上下活动设置在第一竖槽内，第一竖槽开设在固定环15的内部；

另外，第一竖槽内还设置有调节板37，调节板37位于压块35的上方，且与压块35之间设置有支撑弹簧36；

支撑弹簧36对压块35施压压力，压块35通过第一连接块34带动挡块33移动，从而通过挡块33可以对花键20施加预紧力，花键20受力被推动，使得整个联结环12有下移的趋势，进而使环形底槽14可以与卡板17紧密的贴合(此时锥形坡面13与锥形槽16亦是紧密贴合的)，进一步的保证联结环12安装稳定和精度，进而提高电主轴的稳定性及使用寿命。

若更换其他的联结环12，而新的联结环12的尺寸略有偏差，那么在挡块33的作用下，亦能够有效定位新的联结环12的位置；

另外，当整个旋转组件受力被向上冲击时，通过支撑弹簧36也能够起到一定的缓冲作用。

在本实施例中，调节板37上下活动设置于第一竖槽内，具体的，调节板37通过第二连接块38与丝母39相连接，丝母39螺纹连接在丝杆40上，丝杆40转动设置于第二竖槽内，第二竖槽开设在固定环15的内部；

控制丝杆40旋转能够使其外壁螺纹连接的丝母39上下移动，丝母39上下移动通过第二连接块38，即能够带动调节板37上下移动；

调节板37的位置可上下调节，从而可以调节支撑弹簧36的被压缩程度，进而调整挡块33对花键20的预紧力大小，安装旋转组件时，可以根据实际需要，调节不同大小的预紧力，来对花键20及联结环12进行定位。

在本实施例中，为了便于驱动丝杆40的旋转，如图9所示，丝杆40的底端转动设置在第二竖槽内，顶端延伸至固定环15的外部并连接有第二驱动头41，第二驱动头41上开设有六边形的第二驱动槽42，通过第二驱动槽42，便于通过工具驱动丝杆40的旋转。

花键20和花槽21的具体数量可以根据实际需要设置，至少设置一组，优选的，设置为四组。

实施例三：

请参阅图10，在实施例一或实施例二的基础上，本实施例中还设置有后法兰18，后法兰18上固定设置有插环19，插环19可拆卸安装在环形槽内，环形槽开设在固定环15的内筒槽的顶部；

具体的，插环19的外周壁上均匀开设有若干个锁定槽43，锁定槽43内活动插设有锁定板44，锁定板44活动伸缩设置在环形槽的壁面上，在蜗轮28与若干个锁定板44之间也设有驱动机构；

传统的装配方法，法兰一般通过螺栓进行安装；而在本实施例中，则利用驱动机构，同时实现了对后法兰18的固定，具体的，当转动横轴30以拆卸轴芯4时，也会使得锁定板44回缩，从而可拆卸后法兰18；反之，当反转横轴30以安装轴芯4时，也会使得锁定板44伸出，以固定后法兰18位置；

如图10所示，用于固定后法兰18的驱动机构与用于固定轴芯4的驱动机构完全相同，因此具体构造不再在本实施例中赘述，当蜗轮28旋转时，能够同步的带动卡板17和锁定板44移动。

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 (7)

1.一种可更换旋转组件的高速机床电主轴，其特征在于，包括：

主轴套筒（1）；

轴芯（4），转动设置于主轴套筒（1）内；

前轴承座（8），通过前固定轴承（7）与轴芯（4）相联结，并与主轴套筒（1）之间可拆卸相连；

联结环（12），通过后联结轴承（11）与轴芯（4）相联结，其外壁的上下两侧分别形成有相接的筒状面和锥形坡面（13）；

固定环（15），固定设置于主轴套筒（1）内，其内壁的上下两侧形成有分别与筒状面和锥形坡面（13）相耦合的内筒槽和锥形槽（16）；

还设置有卡板（17），卡板（17）活动伸缩在锥形槽（16）的壁面上，在联结环（12）的底部形成有用于供使卡板（17）伸入的环形底槽（14）；

所述锥形槽（16）的壁面上均匀开设有若干个板槽，每个所述板槽内均活动伸缩设置有卡板（17）；

所述固定环（15）的内部形成有驱动腔，所述驱动腔内转动设置有蜗轮（28），所述蜗轮（28）的外壁啮合有蜗杆（29），所述蜗杆（29）的中心处固定安装有横轴（30），所述主轴套筒（1）的外壁上开设有侧槽，所述横轴（30）由侧槽延伸出去；

在蜗轮（28）与若干个卡板（17）之间设置有驱动机构，当蜗轮（28）旋转时，通过驱动机构能够同步带动若干个卡板（17）移动；

所述驱动机构包括滑轨（22）、滑杆（23）、弧形槽（24）、转动环（25）、驱动齿轮（26）和竖轴（27）；

所述卡板（17）滑动设置在滑轨（22）内，所述滑轨（22）固定安装于驱动腔的内顶壁上，所述卡板（17）的底部固定安装有滑杆（23），所述滑杆（23）滑动设置在弧形槽（24）内，所述弧形槽（24）均匀开设在转动环（25）上，所述转动环（25）转动设置于驱动腔内；

所述转动环（25）的外壁啮合有驱动齿轮（26），所述驱动齿轮（26）通过竖轴（27）与蜗轮（28）相连接；

所述联结环（12）的筒状面上固定设置有花键（20），所述固定环（15）的内筒槽上开设有用于供使花键（20）卡入的花槽（21）。

2.根据权利要求1所述的一种可更换旋转组件的高速机床电主轴，其特征在于：所述主轴套筒（1）的内壁上固定安装有水套（2），所述前轴承座（8）通过螺钉与水套（2）可拆卸相连；

所述固定环（15）固定安装在水套（2）内。

3.根据权利要求2所述的一种可更换旋转组件的高速机床电主轴，其特征在于：所述水套（2）上设置有定子（3），所述轴芯（4）上设置有转子（5），所述转子（5）的上下两端均设置有动平衡环（6）。

4.根据权利要求1所述的一种可更换旋转组件的高速机床电主轴，其特征在于：所述花槽（21）内上下活动设置有挡块（33），所述挡块（33）通过第一连接块（34）与压块（35）相连接，所述压块（35）上下活动设置在第一竖槽内，所述第一竖槽开设在固定环（15）的内部；

所述第一竖槽内还设置有调节板（37），所述调节板（37）位于压块（35）的上方，且与压块（35）之间设置有支撑弹簧（36）。

5.根据权利要求4所述的一种可更换旋转组件的高速机床电主轴，其特征在于：所述调节板（37）上下活动设置于第一竖槽内；

所述调节板（37）通过第二连接块（38）与丝母（39）相连接，所述丝母（39）螺纹连接在丝杆（40）上，所述丝杆（40）转动设置于第二竖槽内，所述第二竖槽开设在固定环（15）的内部。

6.根据权利要求1所述的一种可更换旋转组件的高速机床电主轴，其特征在于：还设置有后法兰（18），所述后法兰（18）上固定设置有插环（19），所述插环（19）可拆卸安装在环形槽内，所述环形槽开设在固定环（15）的内筒槽的顶部。

7.根据权利要求6所述的一种可更换旋转组件的高速机床电主轴，其特征在于：所述插环（19）的外周壁上均匀开设有若干个锁定槽（43），所述锁定槽（43）内活动插设有锁定板（44），所述锁定板（44）活动伸缩设置在环形槽的壁面上，在蜗轮（28）与若干个锁定板（44）之间也设有驱动机构。