CN118080902B - 一种自动换刀电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动换刀电主轴，属于电主轴技术领域，包括后壳体的侧面安装有气缸，主轴的内部设置有与气缸配合的拉杆；定位环的侧面设置有多组插板，后壳体的外壁上设置有多组与插板配合的夹持板，滑板上滑动设置有移动块；前轴承部的内部开设有第一降温腔，主体部的内部开设有第二降温腔，前压壳与前盖之间设置有第三降温腔；后轴承之间安装有隔圈，后轴承的两侧安装有后轴套。本发明通过降温通孔可以将第二降温腔内的气体引入到主壳体的内部，其内部的高温气体在扇叶的作用下排放到外部。当齿圈转动时，在挤压凸起的作用下移动块对插板和夹持板之间的空隙再次锁定，并且定位杆穿过第二定位孔和第一定位孔进行三重锁定，这提高了抗震能力。

Description

一种自动换刀电主轴

技术领域

本发明涉及电主轴技术领域，具体是一种自动换刀电主轴。

背景技术

电主轴是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，它与直线电机技术、高速刀具技术一起，把高速加工推向一个新时代。电主轴包括电主轴本身及其附件，包括电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置等。电动机的转子直接作为机床的主轴，主轴单元的壳体就是电动机机座，并且配合其他零部件，实现电动机与机床主轴的一体化。随着电气传动技术的迅速发展和日趋完善，高速数控机床主传动系统的机械结构已得到极大的简化，基本上取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”。

公开号为CN115007888A的专利申请公开了一种自动换挡式电主轴结构，解决了现有技术中存在电主轴结构使用工况较为单一的问题，具有结构简单紧凑，满足一次装夹同时完成粗精加工的需求的有益效果，具体方案如下：一种自动换挡式电主轴结构，包括主轴和自动换挡组件，自动换挡组件安装于主轴的一侧，自动换挡组件包括缸体，缸体开有油缸，油缸内设置活塞，油缸顶端与进油通道连通，油缸底端与出油通道连通，液压油通过进油通道或出油通道进入油缸实现自动换挡，电机转子带动主轴套向主轴传递动力，实现主轴以高速档工作；电机转子通过减速组件将动力传递至主轴，实现主轴以低速档工作。

但以上公开的电主轴安装流程繁琐，当需要更换内部零件时不能对其快速拆卸，缺少一种快速锁定结构，并且锁定强度一般，结构松散，不能适用于一些复杂的工况，降温手段常规并且效率较低，在长时间高速运转下会影响电主轴的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有的电主轴安装流程繁琐，当需要更换内部零件时不能对其快速拆卸，缺少一种快速锁定结构，并且锁定强度一般，结构松散，不能适用于一些复杂的工况，降温手段常规并且效率较低，在长时间高速运转下会影响电主轴的使用寿命等问题，提供一种自动换刀电主轴。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种自动换刀电主轴，包括主轴、前压壳和主壳体，所述主壳体包括前轴承部和主体部两部分，所述前压壳安装在所述前轴承部的前侧，所述主体部的后侧连接有后轴承座，所述后轴承座的另一侧连接有后壳体；所述后轴承座的后侧还连接有旋变器，所述旋变器位于后壳体的内部，所述旋变器的侧面还连接有后螺母，所述主轴转动设置在所述主壳体和后轴承座的中部；所述后壳体的侧面安装有气缸，所述主轴的内部设置有与所述气缸配合的拉杆；所述后轴承座的侧面设置有定位环，所述定位环的侧面设置有多组插板，所述后壳体的外壁上设置有多组与所述插板配合的夹持板，所述后壳体的外壁上还设置有多组滑板，所述滑板上滑动设置有移动块，所述移动块用于对所述夹持板与所述插板的侧面之间的区域进行锁定；所述前轴承部的内部开设有第一降温腔，所述主体部的内部开设有第二降温腔，所述前压壳的外侧安装有前盖，所述前压壳与前盖之间设置有第三降温腔；所述后轴承座的内部安装有多组后轴承，所述后轴承之间安装有隔圈，所述后轴承的两侧安装有后轴套。

作为本发明再进一步的方案：所述后壳体的外侧设置有注气嘴，所述后壳体的内部开设有与所述注气嘴连通的进气槽一，所述后轴承座的内部开设有与所述进气槽一连通的进气槽二，所述主壳体的内部开设有进气槽三、排气槽一和排气槽二，所述进气槽二通过所述进气槽三与所述第一降温腔连通，所述第一降温腔通过所述排气槽一与所述第二降温腔连通，所述第二降温腔通过所述排气槽二与所述第三降温腔连通。

作为本发明再进一步的方案：所述前盖与所述主轴之间设置有吹拂槽，所述吹拂槽与所述第三降温腔连通。

作为本发明再进一步的方案：所述插板的中部开设有第一定位孔，所述夹持板上开设有与所述第一定位孔配合的第二定位孔，所述移动块的侧面连接有侧板，所述侧板上固定连接有与所述第一定位孔和第二定位孔配合的定位杆。

作为本发明再进一步的方案：所述移动块上开设有与所述滑板配合的滑槽，所述滑板的底部设置有对称的横板，所述横板上连接有对称的复位弹簧，所述横板通过所述复位弹簧与所述移动块连接。

作为本发明再进一步的方案：所述后壳体的外壁上设置有支撑座，所述支撑座朝向所述移动块的一侧转动设置有齿圈，所述齿圈的侧面设置有多组与所述移动块配合的挤压凸起。

作为本发明再进一步的方案：所述支撑座上安装有电机，所述电机的输出端连接有与所述齿圈啮合的主动齿轮。

作为本发明再进一步的方案：所述支撑座上设置有T型座，所述齿圈的内部开设有与所述T型座配合的T型槽。

作为本发明再进一步的方案：所述主体部的内壁上开设有多组与所述第一降温腔连通的降温通孔，所述隔圈上开设有多组透气孔，所述后轴套上开设有多组透气槽，所述旋变器的底部开设有多组连通孔，所述后螺母上开设有多组与所述旋变器的内部连通的出气槽，所述主轴上还安装有扇叶，所述扇叶位于所述旋变器的内部，所述扇叶用于将主壳体内部的高温气体引流到所述旋变器的外部。

作为本发明再进一步的方案：所述主壳体的外壁上还设置有把手。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过注气嘴、第一降温腔和第二降温腔的配合可以对主壳体注入冷气并进行高效冷却，通过第三降温腔可以对前压壳处进行冷气降温，并且通过吹拂槽可以在工作时与主轴相互配合对尘屑进行吹拂，避免碎屑堆积而影响后续的作业。通过降温通孔可以将第二降温腔内的冷气引入到主壳体的内部，在对其内部进行降温的同时可以带走高温气体，在扇叶的作用下废气依次通过透气槽、透气孔、连通孔和出气槽排放到外部并形成高效冷气循环。并且排出的包含冷气的废气可以对后壳体进行冲击并降温，该设计进一步提高了冷却效果，也提高了该自动换刀电主轴的安全性和实用性。

2、本发明通过插板和夹持板的配合可以对后轴承座进行快速定位和锁定，并且当齿圈转动时，在挤压凸起的作用下移动块沿着滑板滑动并对插板的背部和夹持板之间的空隙进行再次锁定。除此之外，定位杆依次穿过第二定位孔和第一定位孔对其进行三重锁定，该结构进一步提高了该自动换刀电主轴拆装的便利性和强度，避免在使用过程中由于震动而导致结构松散和泄漏。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：

图1是本发明的立体结构图；

图2是本发明的剖视图；

图3是图2中A处的结构放大图；

图4是本发明中隔圈的结构放大图；

图5是本发明中主壳体的立体结构图；

图6是本发明中后轴套的立体结构图；

图7是本发明中旋变器的立体结构图；

图8是本发明中后轴承座的立体结构图；

图9是本发明中后壳体的立体结构图；

图10是本发明的局部立体结构图；

图11是本发明的内部结构图。

附图标记说明：

1、主轴；2、前压壳；3、前盖；4、主壳体；5、前轴承部；6、主体部；7、第一降温腔；8、第二降温腔；9、后轴承座；10、后壳体；11、旋变器；12、气缸；13、拉杆；14、支撑座；15、定位环；16、插板；17、第一定位孔；18、夹持板；19、第二定位孔；20、滑板；21、横板；22、复位弹簧；23、滑槽；24、侧板；25、定位杆；26、齿圈；27、挤压凸起；28、电机；29、主动齿轮；30、后螺母；31、T型座；32、T型槽；33、注气嘴；34、进气槽一；35、进气槽二；36、进气槽三；37、排气槽一；38、排气槽二；39、第三降温腔；40、吹拂槽；41、后轴承；42、隔圈；43、后轴套；44、透气孔；45、透气槽；46、连通孔；47、出气槽；48、扇叶；49、把手；50、移动块；51、降温通孔。

具体实施方式

下面将结合附图1至图11对本发明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。

本发明通过改进在此提供一种自动换刀电主轴，如图1-图11所示，包括主轴1、前压壳2和主壳体4，主壳体4包括前轴承部5和主体部6两部分，前压壳2安装在前轴承部5的前侧，主体部6的后侧连接有后轴承座9，后轴承座9的另一侧连接有后壳体10；后轴承座9的后侧还连接有旋变器11，旋变器11位于后壳体10的内部，旋变器11的侧面还连接有后螺母30，主轴1转动设置在主壳体4和后轴承座9的中部；后壳体10的侧面安装有气缸12，主轴1的内部设置有与气缸12配合的拉杆13；后轴承座9的侧面设置有定位环15，定位环15的侧面设置有多组插板16，后壳体10的外壁上设置有多组与插板16配合的夹持板18，后壳体10的外壁上还设置有多组滑板20，滑板20上滑动设置有移动块50，移动块50用于对夹持板18与插板16的侧面之间的区域进行锁定；前轴承部5的内部开设有第一降温腔7，主体部6的内部开设有第二降温腔8，前压壳2的外侧安装有前盖3，前压壳2与前盖3之间设置有第三降温腔39；后轴承座9的内部安装有多组后轴承41，后轴承41之间安装有隔圈42，后轴承41的两侧安装有后轴套43。

在本实施例中：该自动换刀电主轴主要包括三个部分：主轴1、后轴承座9和主壳体4。该设备在使用时，首先启动电主轴并驱动主轴1转动，并且通过注气嘴33输入温度较低的气体。冷气依次通过进气槽一34、进气槽二35、进气槽三36进入到第一降温腔7中。一部分冷气通过降温通孔51进入到主壳体4的内部，另一部分冷气通过排气槽一37进入到第二降温腔8中。并且第二降温腔8中的冷气通过排气槽二38进入到第三降温腔39中，并最终通过吹拂槽40排出。当主轴1带动扇叶48转动时，主壳体4内部的高温气体依次通过透气槽45、透气孔44、连通孔46和出气槽47排放到外部。当需要对电主轴进行拆卸时，首先启动电机28，当主动齿轮29驱动齿圈26逆时针转动时，挤压凸起27会脱离移动块50和侧板24。此时移动块50在复位弹簧22的作用下恢复到原位。最后再通过把手49顺时针转动后轴承座9，当插板16脱离夹持板18时完成拆卸。当内部的零部件更换完成后，将后轴承座9上的插板16放置到相邻的夹持板18之间，然后再逆时针转动把手49，使插板16插入到夹持板18内。最后再启动电机28使主动齿轮29驱动齿圈26逆时针转动，此时挤压凸起27会对移动块50和侧板24进行挤压，移动块50则沿着滑板20滑动并对插板16和夹持板18之间的空隙进行锁定。侧板24上的定位杆25依次穿过第二定位孔19和第一定位孔17对其进行再次锁定。

参阅附图2和附图5，后壳体10的外侧设置有注气嘴33，后壳体10的内部开设有与注气嘴33连通的进气槽一34，后轴承座9的内部开设有与进气槽一34连通的进气槽二35，主壳体4的内部开设有进气槽三36、排气槽一37和排气槽二38，进气槽二35通过进气槽三36与第一降温腔7连通，第一降温腔7通过排气槽一37与第二降温腔8连通，第二降温腔8通过排气槽二38与第三降温腔39连通。

在本实施例中：为了提高电主轴的冷却性能，所以在主壳体4的内部开设有第一降温腔7和第二降温腔8。为了对前压壳2进行降温，所以在前压壳2与前盖3之间设置有第三降温腔39。外部的冷气设备通过注气嘴33依次进入到第一降温腔7、第二降温腔8和第三降温腔39进行降温。

参阅附图2，前盖3与主轴1之间设置有吹拂槽40，吹拂槽40与第三降温腔39连通。

在本实施例中：在主轴1作业时，为了避免尘屑堆积影响后续作业，所以通过吹拂槽40对主轴1的作业面进行吹拂。

参阅附图9-附图10，移动块50上开设有与滑板20配合的滑槽23，滑板20的底部设置有对称的横板21，横板21上连接有对称的复位弹簧22，横板21通过复位弹簧22与移动块50连接。

在本实施例中：当装置需要拆装时，为了使移动块50自动解锁并恢复到原位，所以使横板21通过复位弹簧22与移动块50连接。

参阅附图10-附图11，后壳体10的外壁上设置有支撑座14，支撑座14朝向移动块50的一侧转动设置有齿圈26，齿圈26的侧面设置有多组与移动块50配合的挤压凸起27。

在本实施例中：当齿圈26顺时针转动时，挤压凸起27会对移动块50和侧板24进行挤压，此时移动块50沿着滑板20滑动并对插板16和夹持板18之间的空隙进行锁定。并且侧板24上的定位杆25依次穿过第二定位孔19和第一定位孔17对其进行再次锁定。当齿圈26逆时针转动，此时挤压凸起27会脱离移动块50和侧板24，此时移动块50在复位弹簧22的作用下恢复到原位。

参阅附图1和附图10，支撑座14上安装有电机28，电机28的输出端连接有与齿圈26啮合的主动齿轮29。

在本实施例中：为了驱动齿圈26转动，从而实现移动块50对插板16和夹持板18的锁定和解锁，所以在支撑座14上安装有电机28。

参阅附图2-附图3，支撑座14上设置有T型座31，齿圈26的内部开设有与T型座31配合的T型槽32。

在本实施例中：为了进一步提高齿圈26转动时的稳定性，所以在齿圈26的内部开设有与T型座31配合的T型槽32。

参阅附图2-附图7，主体部6的内壁上开设有多组与第一降温腔7连通的降温通孔51，隔圈42上开设有多组透气孔44，后轴套43上开设有多组透气槽45，旋变器11的底部开设有多组连通孔46，后螺母30上开设有多组与旋变器11的内部连通的出气槽47，主轴1上还安装有扇叶48，扇叶48位于旋变器11的内部，扇叶48用于将主壳体4内部的高温气体引流到旋变器11的外部。

在本实施例中：为了使主壳体4与外部连通，从而进一步提高散热性，所以在主体部6的内壁上开设有多组降温通孔51，从而将注气嘴33处的冷气引入到主体部6的内部。当主轴1带动扇叶48转动时，主壳体4内部的高温气体依次通过透气槽45、透气孔44、连通孔46和出气槽47排放到后壳体10内。由于后壳体10与外部连通，所以主壳体4与外部循环连通。

参阅附图1，主壳体4的外壁上还设置有把手49。

在本实施例中：后轴承座9与主壳体4的侧面依靠螺栓连接，为了对后轴承座9进行转动，从而进一步实现快速拆装，所以在主壳体4的外壁上还设置有把手49。

本发明的工作原理：该设备在使用时，首先启动电主轴并驱动主轴1转动，并且通过注气嘴33输入温度较低的冷气。冷气依次通过进气槽一34、进气槽二35、进气槽三36进入到第一降温腔7中。一部分冷气通过降温通孔51进入到主壳体4的内部，另一部分冷气通过排气槽一37进入到第二降温腔8中。并且第二降温腔8中的冷气通过排气槽二38进入到第三降温腔39中，并最终通过吹拂槽40排出。当主轴1带动扇叶48转动时，主壳体4内部的高温气体依次通过透气槽45、透气孔44、连通孔46和出气槽47排放到外部。当需要对电主轴进行拆卸时，首先启动电机28，当主动齿轮29驱动齿圈26逆时针转动时，挤压凸起27会脱离移动块50和侧板24。此时移动块50在复位弹簧22的作用下恢复到原位。最后再通过把手49顺时针转动后轴承座9，当插板16脱离夹持板18时完成拆卸。当内部的零部件更换完成后，将后轴承座9上的插板16放置到相邻的夹持板18之间，然后再逆时针转动把手49，使插板16插入到夹持板18内。最后再启动电机28使主动齿轮29驱动齿圈26逆时针转动，此时挤压凸起27会对移动块50和侧板24进行挤压，移动块50则沿着滑板20滑动并对插板16和夹持板18之间的空隙进行锁定。侧板24上的定位杆25依次穿过第二定位孔19和第一定位孔17对其进行再次锁定。

本发明通过注气嘴33、第一降温腔7和第二降温腔8的配合可以对主壳体4注入冷气并进行高效冷却，通过第三降温腔39可以对前压壳2处进行冷气降温，并且通过吹拂槽40可以在工作时与主轴1相互配合对尘屑进行吹拂，避免碎屑堆积而影响后续的作业。通过降温通孔51可以将第二降温腔8内的冷气引入到主壳体4的内部，在对其内部进行降温的同时可以带走高温气体，在扇叶48的作用下废气依次通过透气槽45、透气孔44、连通孔46和出气槽47排放到外部并形成高效冷气循环。并且排出的包含冷气的废气可以对后壳体10进行冲击并降温，该设计进一步提高了冷却效果，也提高了该自动换刀电主轴的安全性和实用性。本发明通过插板16和夹持板18的配合可以对后轴承座9进行快速定位和锁定，并且当齿圈26转动时，在挤压凸起27的作用下移动块50沿着滑板20滑动并对插板16的背部和夹持板18之间的空隙进行再次锁定。除此之外，定位杆25依次穿过第二定位孔19和第一定位孔17对其进行三重锁定，该结构进一步提高了该自动换刀电主轴拆装的强度，避免在使用过程中由于震动而导致结构松散和泄漏。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和创造特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种自动换刀电主轴，包括主轴（1）、前压壳（2）和主壳体（4），其特征在于：所述主壳体（4）包括前轴承部（5）和主体部（6）两部分，所述前压壳（2）安装在所述前轴承部（5）的前侧，所述主体部（6）的后侧连接有后轴承座（9），所述后轴承座（9）的另一侧连接有后壳体（10）；所述后轴承座（9）的后侧还连接有旋变器（11），所述旋变器（11）位于后壳体（10）的内部，所述旋变器（11）的侧面还连接有后螺母（30），所述主轴（1）转动设置在所述主壳体（4）和后轴承座（9）的中部；所述后壳体（10）的侧面安装有气缸（12），所述主轴（1）的内部设置有与所述气缸（12）配合的拉杆（13）；所述后轴承座（9）的侧面设置有定位环（15），所述定位环（15）的侧面设置有多组插板（16），所述后壳体（10）的外壁上设置有多组与所述插板（16）配合的夹持板（18），所述后壳体（10）的外壁上还设置有多组滑板（20），所述滑板（20）上滑动设置有移动块（50），所述移动块（50）用于对所述夹持板（18）与所述插板（16）的侧面之间的区域进行锁定；所述前轴承部（5）的内部开设有第一降温腔（7），所述主体部（6）的内部开设有第二降温腔（8），所述前压壳（2）的外侧安装有前盖（3），所述前压壳（2）与前盖（3）之间设置有第三降温腔（39）；所述后轴承座（9）的内部安装有多组后轴承（41），所述后轴承（41）之间安装有隔圈（42），所述后轴承（41）的两侧安装有后轴套（43）；所述插板（16）的中部开设有第一定位孔（17），所述夹持板（18）上开设有与所述第一定位孔（17）配合的第二定位孔（19），所述移动块（50）的侧面连接有侧板（24），所述侧板（24）上固定连接有与所述第一定位孔（17）和第二定位孔（19）配合的定位杆（25）；所述移动块（50）上开设有与所述滑板（20）配合的滑槽（23），所述滑板（20）的底部设置有对称的横板（21），所述横板（21）上连接有对称的复位弹簧（22），所述横板（21）通过所述复位弹簧（22）与所述移动块（50）连接；所述后壳体（10）的外壁上设置有支撑座（14），所述支撑座（14）朝向所述移动块（50）的一侧转动设置有齿圈（26），所述齿圈（26）的侧面设置有多组与所述移动块（50）配合的挤压凸起（27）。

2.根据权利要求1所述的一种自动换刀电主轴，其特征在于：所述后壳体（10）的外侧设置有注气嘴（33），所述后壳体（10）的内部开设有与所述注气嘴（33）连通的进气槽一（34），所述后轴承座（9）的内部开设有与所述进气槽一（34）连通的进气槽二（35），所述主壳体（4）的内部开设有进气槽三（36）、排气槽一（37）和排气槽二（38），所述进气槽二（35）通过所述进气槽三（36）与所述第二降温腔（8）连通，所述第一降温腔（7）通过所述排气槽一（37）与所述第二降温腔（8）连通，所述第一降温腔（7）通过所述排气槽二（38）与所述第三降温腔（39）连通。

3.根据权利要求2所述的一种自动换刀电主轴，其特征在于：所述前盖（3）与所述主轴（1）之间设置有吹拂槽（40），所述吹拂槽（40）与所述第三降温腔（39）连通。

4.根据权利要求3所述的一种自动换刀电主轴，其特征在于：所述支撑座（14）上安装有电机（28），所述电机（28）的输出端连接有与所述齿圈（26）啮合的主动齿轮（29）。

5.根据权利要求3所述的一种自动换刀电主轴，其特征在于：所述支撑座（14）上设置有T型座（31），所述齿圈（26）的内部开设有与所述T型座（31）配合的T型槽（32）。

6.根据权利要求1-3任一项所述的一种自动换刀电主轴，其特征在于：所述主体部（6）的内壁上开设有多组与所述第二降温腔（8）连通的降温通孔（51），所述隔圈（42）上开设有多组透气孔（44），所述后轴套（43）上开设有多组透气槽（45），所述旋变器（11）的底部开设有多组连通孔（46），所述后螺母（30）上开设有多组与所述旋变器（11）的内部连通的出气槽（47），所述主轴（1）上还安装有扇叶（48），所述扇叶（48）位于所述旋变器（11）的内部，所述扇叶（48）用于将主壳体（4）内部的高温气体引流到所述旋变器（11）的外部。

7.根据权利要求1-3任一项所述的一种自动换刀电主轴，其特征在于：所述主壳体（4）的外壁上还设置有把手（49）。