CN200991756Y

CN200991756Y - 主轴装置

Info

Publication number: CN200991756Y
Application number: CN 200620154856
Authority: CN
Inventors: 汤秀清
Original assignee: 广州市大族高精电机有限公司
Current assignee: Guangzhou Haozhi Electromechanical Co Ltd
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2016-12-18

Abstract

本实用新型涉及主轴装置，属具备一端设有夹持刀具机构的主轴以及能支持该主轴旋转的气体轴承机构的主轴装置。它公开了该主轴装置的机体组件由内套和外套组成；在内套上设有气体通道、冷却液循环凹槽以及与冷却液循环凹槽连通的冷却液通道；气体止推轴承由以后气体径向轴承的后端面作为气体止推轴承前体、间隙隔离垫、主轴3后端部外圆周面上的环状凸部、气体止推轴承后体组成；主轴中段部外圆柱面上直接莰装铜鼠笼做电机转子。本实用新型工作转数可达160000rpm；利用冷却液强行冷却，保证主轴长期稳定工作；在主轴直径减小的情况下，主轴后端部和前端部上的气体径向轴承采用两组支撑结构，保证气体径向轴承的支撑力、刚度和稳定性；在主轴中部直接莰铜鼠笼电机转子，主轴高速运转更可靠。

Description

主轴装置

技术领域

本实用新型涉及具备一端设有夹持刀具机构的主轴，以及能支持该主轴旋转的气体轴承机构的主轴装置，特别是电主轴装置。

背景技术

现有的具备一端设有夹持刀具机构的主轴，以及能支持该主轴旋转的气体轴承机构的主轴装置的主轴的后端部的外圆周面上设有气体径向轴承，其前端部的外圆周面上设有另一气体径向轴承，其前端设有环状凸部，外套上与环状凸部相对应的部位设有环状凹部，所述环状凸部与环状凹部组成推力气体轴承。上述主轴装置由于其主轴较长，其固有频率有待提高，以便提高其加工效率。有人发明了一种新的主轴装置，将主轴后端部的气体径向轴承移到主轴的中段部上。这种改进虽然可适当缩短主轴的长度，提高其固有频率。但是由于主轴上的两个气体径向轴承距离较小，使主轴高速运转的稳定性减低。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种主轴装置，该主轴后端部和前端部的气体径向轴承采用两组支撑结构，利用冷却液强迫冷却，从而提高气体径向轴承的支撑力、刚度和稳定性。

本实用新型的技术解决方案是主轴装置的机体组件由内套和外套组成；在内套上设有气体通道、冷却液循环凹槽以及与冷却液循环凹槽连通的冷却液通道；气体止推轴承由以后气体径向轴承的后端面作为气体止推轴承前体、间隙隔离垫、主轴3后端部外圆周面上的环状凸部、气体止推轴承后体组成；主轴中段部外圆柱面上直接莰装铜鼠笼做电机转子。

以上所述的前气体径向轴承的轴承体的前端部、后端部可分别为一沿轴向的直径小于中段部直径的环状凸部；在轴承体的外侧面上的两环状凸部之间的部位沿周向各设有一环形凹槽，在环形凹槽内沿周向均布地设有多个与贯通孔连通的径向通孔；轴承体的外侧面上对称的在两环形凹槽之间分别设有一凹台；在轴承体的前端面、后端面上分别设有一环形凹槽，在轴承体的体壁内设有多个从前端面的环形凹槽的槽底沿轴向延伸至后端面的环形凹槽的槽底的轴向通孔。

以上所述的后气体径向轴承的轴承体的后端部沿径向可设有环状凸部，在轴承体的外侧面上的靠近轴承体前端面、环状凸部前端面的部位沿周向各设有一环形凹槽，在环形凹槽内沿周向均布的设有多个与贯通孔相通的径向通孔，在轴承体的体壁内设有多个从轴承体的后端面沿轴向延伸至与所述径向通孔相连通的轴向孔；在轴承体的外侧面上的两环形凹槽之间设有用于密封的环形凹槽；轴承体的靠近环状凸部前端面的部位的环形凹槽内的与贯通孔相通的径向通孔的外端固定有堵塞；在轴承体的前端面上设有一环形凹槽；在轴承体的体壁内设有从其前端面上的环形凹槽的槽底沿轴向延伸至接近后端面的轴向孔，以及从其环状凸部的外圆周面沿径向延伸至与上述轴向孔连通的径向孔。

以上所述的刀具夹持机构可由固定在主轴前端的夹头座、设于主轴前端部的内孔内的滑套、固定在滑套内孔内的压套、设于夹头座内孔内的其后端部通过外螺纹与压套后端部的内螺纹连接的夹头、套装在夹头的中段其前端压在夹头座的后端面上而后端顶在压套的前端面上的弹簧组成。

本实用新型的气缸组件可由缸盖、固定在缸盖前端的后缸体、前缸体、连接座、设于上述缸体内的后活塞、中活塞、前活塞、固定于上述活塞内孔内的芯轴，以及活动的连接在芯轴前端上的推杆组成。

本实用新型的气体止推轴承后体的后端面上可设有环形凹槽，在环形凹槽内沿周向均布的设有多个轴向通孔，在通孔内的靠近前端面的部位固定有节流器；在环形凹槽的外侧从后端面沿轴向分别设有与内套上的气体通道、冷却液通道连通的通孔；在与冷却液通道连通的通孔内固定有引流套。

本实用新型的气缸组件可通过其连接座与气体止推轴承后体、间隙隔离垫和机体组件固定连接，连接座上设有与气体止推轴承后体上的气体通孔和引流套连通的气体通道和冷却液通道，以及与气体通道和冷却液通道连通的进气孔和冷却液进、出孔。

本实用新型的工作原理是主轴装置工作时从连接座的进气孔接通符合要求的压力空气，压力气体通过气体径向轴承和气体止推轴承的阻尼塞后作用到主轴，主轴完全处于悬浮状态，使主轴旋转时没有任何接触磨擦，最大可能地减少了磨擦损失和发热。从气缸组件连接座上的冷却液入孔通入符合要求的冷却液，经过止推轴承冷却液引流套、内套内外夹层的冷却液通道进行循环后排出，带走电机工作时和空气摩擦之所产生的热量，保证主轴稳定、可靠地工作。给电机定子提供符合要求的三相交流变频电源驱动主轴旋转。主轴的刀具夹持机构可夹持钻头等多种刀具进行高效率、高精度加工，根据具体要求转数范围可在2万-16万转/分进行选择。当需要进行刀具更换时，给顶部气缸组件通入压力空气，活塞推杆推动主轴中的滑套而压缩弹簧，使夹头下移张开便可卸下刀具和装入新刀具。切断气缸组件供气便可自动夹紧刀具。将本实用新型安装在自动化机床上可进行自动高速、高效加工。

本实用新型的优点是利用变频电源调节输入电流频率工作，转数达160000rpm；利用冷却液强迫冷却，提高主轴运转稳定性；在主轴直径减小的情况下，主轴后端部和前端部上的气体径向轴承采用两组支撑结构，提高气体径向轴承的支撑力、刚度和稳定性；主轴中部采用直接莰铜鼠笼做电机转子，使主轴高速可靠运转。

附图说明

图1为本实用新型的俯视图；

图2为图1中沿A-A剖视图；

图3为图1中沿B-B剖视图；

图4为图1中沿C-C剖视图；

图5为图3中沿D-D剖视图；

图6为图2中的K向视图。

具体实施方式

根据图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本实用新型包括机体组件1，安装在机体组件1内孔内的前端设有刀具夹持机构2的主轴3，安装在机体组件1与主轴3之间的前气体径向轴承4，后气体径向轴承5，安装在后气体径向轴承5后端的气体止推轴承6，安装在前气体径向轴承4与后气体径向轴承5之间的电机转子7，电机定子8，安装在机体组件1后端的气缸组件9。其中机体组件1由内套11和外套12组成；在内套11上加工有气体通道111、冷却液循环凹槽112以及与冷却液循环凹槽连通的冷却液通道113；气体止推轴承6由以后气体径向轴承5的后端面作为气体止推轴承前体、间隙隔离垫61、主轴3后端部外圆周面上的环状凸部31、气体止推轴承后体62组成；主轴3的中段部的外圆柱面上直接莰装铜鼠笼做电机转子7。机体组件1的内套11前端用6个螺栓13固定安装有前盖14。

本实用新型的刀具夹持机构2由利用螺栓固定安装在固定在主轴3前端的夹头座21、间隙配合的安装在主轴3前端部的内孔内的滑套22、过盈配合安装在滑套22内孔内的压套23、安装在夹头座21内孔内的其后端部通过外螺纹与压套23后端部的内螺纹连接的夹头24、套装在夹头24的中段其前端压在夹头座21的后端面上而后端顶在压套23的前端面上的弹簧25组成。

本实用新型的气缸组件9由缸盖91、固定安装在缸盖91前端的后缸体92、前缸体93、连接座94、安装在上述缸体内的后活塞95、中活塞96、前活塞97、固定安装在上述活塞内孔内的芯轴98，以及活动的安装在芯轴前端上的推杆99组成。芯轴98的前端部通过外螺纹与推杆99后端部的内螺纹连接。推杆99的靠近其前端部的部位加工有环状凸部，推杆99的前端插装在前活塞97下端的内孔内，环状凸部的前端面与连接座94的台阶孔之间的推杆99上安装有复位弹簧910。推杆99穿过连接座94、气体止推轴承后体62和主轴3的内孔，推杆99的前端部与刀具夹持机构2的压套23的后端部保持小小的间隙。在缸盖91上加工有进气孔911。在后缸体92、前缸体93、连接座94上加工有出气孔912。缸盖91、后缸体92、前缸体93用螺栓913固定安装在连接座94上。

后气体径向轴承5的轴承体的后端部沿径向加工有环状凸部，在轴承体的外侧面上的靠近轴承体前端面、环状凸部前端面的部位沿周向各加工有一条环形凹槽，在环形凹槽内沿周向均布的加工有16个与贯通孔相通的径向通孔。在轴承体的体壁内加工有8个从轴承体的后端面沿轴向延伸至与所述径向通孔相连通的轴向孔。在轴承体的外侧面上的两环形凹槽之间加工有一条用于密封的环形凹槽。在轴承体的体壁内的径向通孔的靠近贯通孔的部位，以及与所述径向通孔连通的轴向孔的靠近轴承体后端面的部位分别固定安装有阻尼塞51，用于向后气体径向轴承5与主轴3之间、后气体径向轴承5的后端面与主轴3上的环状凸部31的前端面之间的间隙提供压力气体。在轴承体的靠近环状凸部前端面的部位的环形凹槽内的与贯通孔相通的径向通孔的外端分别固定安装有堵塞。在轴承体的前端面上加工有一环形凹槽，在轴承体的体壁内加工有从其前端面上的环形凹槽的槽底沿轴向延伸至接近后端面的轴向孔52，在轴承体的体壁内加工有从其环状凸部的外圆周面沿径向延伸至与上述轴向孔52连通的用于排气的径向孔。

气体止推轴承后体62的后端面上加工有环形凹槽，在循环凹槽内沿周向均布的设有8个轴向通孔，在轴向通孔内的靠近前端面的部位固定安装有阻尼塞621。在环形凹槽的外侧从后端面沿轴向加工有与内套11上的气体通道111、冷却液进、出通道113连通的气体通孔622和液体通孔623。在与冷却液进、出通道113连通的液体通孔623内各固定安装有一个引流套624。压力气体通过阻尼塞621进入气体止推轴承后体62前端面与主轴3上的环状凸部31的后端面之间的间隙内。

前气体径向轴承4的轴承体的前端部、后端部分别为一沿轴向的直径小于中段部直径的环状凸部。在轴承体的外侧面上的两环状凸部之间的部位沿周向各加工有一环形凹槽，在环形凹槽内沿周向均布地加工有多个与贯通孔连通的8个径向通孔，径向通孔与内套11上的气体通道111连通。径向通孔的靠近轴承体贯通孔的部位分别固定安装有阻尼塞41节流器，用于向前气体径向轴承4与主轴3之间的间隙提供压力气体。轴承体的外侧面上对称的在两环形凹槽之间分别加工有一凹台。在轴承体的前端面、后端面上分别加工有一条环形凹槽7，在轴承体的体壁内加工有5个从前端面的环形凹槽7的槽底沿轴向延伸至后端面的环形凹槽7的槽底的用于减轻轴承重量和排气的轴向通孔42。

气缸组件9利用4个螺栓10并通过连接座94与气体止推轴承后体63和机体组件1固定连接。连接座94上分别加工有与气体止推轴承后体63上的气体通孔632、引流套634连通的气体通道941、冷却液通道942，以及与气体通道941和冷却液通道942连通的进气孔943和冷却液进、出孔944、945。连接座94上还加工有排气孔946、信号线孔947、电源线孔948。

Claims

1、主轴装置，包括机体组件，设在机体组件内孔内的前端设有刀具夹持机构的主轴，设在机体组件与主轴之间的前气体径向轴承、后气体径向轴承，设在后气体径向轴承后端的气体止推轴承，设在前气体径向轴承与后气体径向轴承之间的电机转子，以及气缸组件，其特征是机体组件由内套和外套组成；在内套上设有气体通道、冷却液循环凹槽以及与冷却液循环凹槽连通的冷却液通道；气体止推轴承由以后气体径向轴承的后端面作为气体止推轴承前体、间隙隔离垫、主轴后端部外圆周面上的环状凸部、气体止推轴承后体组成；主轴中段部外圆柱面上直接莰装铜鼠笼做电机转子。

2、根据权利要求1所述的主轴装置，其特征是前气体径向轴承的轴承体的前端部、后端部分别为一沿轴向的直径小于中段部直径的环状凸部；在轴承体的外侧面上的两环状凸部之间的部位沿周向各设有一环形凹槽，在环形凹槽内沿周向均布地设有多个与贯通孔连通的径向通孔；在轴承体的外侧面上对称的在两环形凹槽之间分别设有一凹台；在轴承体的前端面、后端面上分别设有一环形凹槽，在轴承体的体壁内设有多个从前端面的环形凹槽的槽底沿轴向延伸至后端面的环形凹槽的槽底的轴向通孔。

3、根据权利要求1所述的主轴装置，其特征是后气体径向轴承的轴承体的后端部沿径向设有环状凸部；在轴承体的外侧面上的靠近轴承体前端面、环状凸部前端面的部位沿周向各设有一环形凹槽；在环形凹槽内沿周向均布的设有多个与贯通孔相通的径向通孔；在轴承体的体壁内设有多个从轴承体的后端面沿轴向延伸至与所述径向通孔相连通的轴向孔；在轴承体的外侧面上的两环形凹槽之间设有用于密封的环形凹槽；在轴承体的前端面上设有一环形凹槽，在轴承体的体壁内设有从其前端面上的环形凹槽的槽底沿轴向延伸至接近后端面的轴向孔，以及从其环状凸部的外圆周面沿径向延伸至与上述轴向孔连通的径向孔。

4、根据权利要求1所述的主轴装置，其特征是刀具夹持机构由固定在主轴前端的夹头座、设于主轴前端部的内孔内的滑套、固定在滑套内孔内的压套、设于夹头座内孔内的其后端部通过外螺纹与压套后端部的内螺纹连接的夹头、套装在夹头的中段其前端压在夹头座的后端面上而后端顶在压套的前端面上的弹簧组成。

5、根据权利要求1所述的主轴装置，其特征是气缸组件由缸盖、固定在缸盖前端的后缸体、前缸体、连接座、设于上述缸体内的后活塞、中活塞、前活塞、固定于上述活塞内孔内的芯轴，以及活动的连接在芯轴前端上的推杆组成。

6、根据权利要求1所述的主轴装置，其特征是气体止推轴承后体的后端面上设有环形凹槽，在环形凹槽内沿周向均布的设有多个轴向通孔，在通孔内的靠近前端面的部位固定有节流器；在形环凹槽的外侧从后端面沿轴向分别设有与内套上的气体通道、冷却液通道连通的通孔；在与冷却液通道连通的通孔内固定有引流套。

7、根据权利要求1所述的主轴装置，其特征是气缸组件通过其连接座与气体止推轴承后体、间隙隔离垫和机体组件固定连接，连接座上设有与气体止推轴承后体上的气体通孔和引流套连通的气体通道和冷却液通道，以及与气体通道和冷却液通道连通的进气孔和冷却液进、出孔。