CN201405071Y - 高速电主轴 - Google Patents

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本实用新型公开了一种高速电主轴，壳体(5)通过前轴承(3)和后轴承(7)安装在壳体(5)上，在前轴承(3)和后轴承(7)上分别周向均匀设有多个与主轴(6)对应的静动压油腔(13)，在壳体(5)上设有压力油管(15)及其节流器(14)与静动压油腔(13)连通，前端盖(1)设有与主轴(6)的台肩一侧对应的前端盖端面油腔(16)，前轴承(3)设有与主轴(6)的台肩另一侧对应的前轴承端面油腔(18)，壳体(5)底部设有回油管(17)，电机壳(8)与壳体(5)联结成一体，在电机壳(8)上设有电机定子(9)，在主轴(6)上设有与所述的电机定子(9)对应的电机转子(10)。本实用新型是一种结构简单，无金属接触，无磨损，高刚性，高回转精度，高寿命，高转速的电主轴，可广泛用于各种数控机床的主轴系统特别是数控磨床的主轴系统。

Description

高速电主轴
技术领域
本实用新型涉及一种用于机床行业的高速电主轴，特别是液体静动压轴承电主轴或液体动静压轴承电主轴。
背景技术
现有的电主轴主要是由滚动轴承，套筒壳体、电机、端盖等组成，这种电主轴主要存在以下问题：1.滚动轴承受极限转速限制。2.滚动轴承由于有金属接触噪音大。3.由于有金属接触发热摩擦、摩损使电主轴寿命受到限制。4.滚动轴承受制造精度的限制，回转精度不高、刚性较差。因此，有必要对现有电主轴加工以改进。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高精、高速和高刚度的高速电主轴。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供的高速电主轴，包括壳体、前端盖、调整垫和主轴，所述的壳体通过前轴承和后轴承安装在所述的壳体上，在所述的前轴承和后轴承上分别周向均匀设有多个与所述的主轴对应的静动压油腔，在所述的壳体上设有压力油管及其节流器与所述的静动压油腔连通，所述的前端盖设有与所述的主轴的台肩一侧对应且与所述的压力油管及其节流器连通的前端盖端面油腔，所述的前轴承设有与所述的主轴的台肩另一侧对应且与所述的静动压油腔连通的前轴承端面油腔，所述的壳体底部设有回油管，电机壳与所述的壳体联结成一体，在所述的电机壳上设有电机定子，在所述的主轴上设有与所述的电机定子对应的电机转子。
所述的前轴承和后轴承与所述的主轴之间间隙为0.05mm。
所述的电机定子与电机转子之间有1-2mm间隙。
所述的电机定子和电机转子为内置式伺服主轴电机。
所述的主轴内安装有内置式动平衡头及其动平衡传感器。
采用上述技术方案的高速电主轴，采用一种油液作为介质，油液增压后填充在主轴和轴承中间，将主轴和轴承隔离。油液在增压节流后进入轴承油腔，将主轴托起，使主轴在油液中悬浮。主轴和电机的转子联结成一体，电机定子和安装轴承的壳体联结在一起，电机通电后，电机转子带动主轴回转。
本实用新型的工作原理是：利用流体力学原理，机电一体化原理，自动控制原理，设计节流器和静动压油腔，使主轴悬浮在油液中，主轴在高速回转中不发生金属接触，因少量摩擦产生的热量通过油液带走，主轴在高速回转中自动平衡装置能进行自动平衡，使主轴转速达到DN＝2×106(D主轴直径，单位：毫米，N主轴转速，单位：转/分)。由于静压油腔的复合作用，使主轴在高速回转中能保持稳定工作。
本实用新型的显著特点是：
1、设有由主轴、静动压油腔组成的静动压轴承、主轴伺服电机、内置式动平衡装置、油泵、油路组成的高速电主轴，实现了纯液体摩擦，无金属接触，理论上无摩损。
2、设置于主轴内部的内置式动平衡装置，能在高速回转下，实现在线动平衡，大大提高了主轴的转速，使主轴转速能达到DN＝2×106.
3、设置于主轴尾端上的内置式主轴伺服电机，散热条件好，结构简单，拆卸、维护、维修方便。
4、设置于静动压轴承内的静压油腔和动压油腔组成的静动压复合油腔，大大提高了主轴在高速情况下的动刚度和回转精度。
综上所述，本实用新型是一种结构简单，无金属接触，无磨损，高刚性，高回转精度，高寿命，高转速的电主轴，可广泛用于各种数控机床的主轴系统特别是数控磨床的主轴系统。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的轴承部分结构示意图；
图3为本实用新型的轴承部分的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述，但本实用新型的保护范围并不限于实施例所描述的范围。
参见图1、图2和图3，壳体5通过前轴承3和后轴承7安装在壳体5上，在前轴承3和后轴承7上分别周向均匀设有4个与主轴6对应的静动压油腔13，在壳体5上设有压力油管15及其节流器14与静动压油腔13连通，前端盖1设有与主轴6的台肩一侧对应且与压力油管15及其节流器14连通的前端盖端面油腔16，前轴承3设有与主轴6的台肩另一侧对应且与静动压油腔13连通的前轴承端面油腔18，壳体5底部设有回油管17，电机壳8与壳体5联结成一体，在电机壳8上设有电机定子9，在主轴6上设有与电机定子9对应的电机转子10，主轴6内安装有内置式动平衡头4及其动平衡传感器12。
前轴承3和后轴承7为液体静动压轴承，电机定子9和电机转子10为内置式伺服主轴电机，内置式动平衡头4及其动平衡传感器12进行在线动平衡。从图1可以看出：
主轴6置于前轴承3和后轴承7轴承中心，前轴承3和后轴承7与主轴6之间间隙为0.05mm，前轴承3和后轴承7过盈安装在壳体5内，壳体5通过调整垫2、前轴承3的端面和前端盖1，将主轴6的台肩夹持在中间，中间间隙为0.06mm。电机壳8与壳体5联结成一体，电机定子9安装于电机壳8内，电机转子10与主轴6联结成一体，电机定子9与电机转子10之间有1-2mm间隙。主轴6内安装有内置式动平衡头4和动平衡传感器12。电机后端盖11将电机封闭。
从图2可以看出：通过油泵增压后的压力油径管路通过进油口19进入壳体5的压力油管15，油液按箭头指示的方向流动，进入前轴承3和后轴承7的油液通过节流器14沿中间小孔进入前后轴承的静动压油腔13。
从图2、图3可以看出进入前轴承3的两路油，一路进入前轴承端面油腔18，一路经壳体5、调整垫2进入前端盖端面油腔16，前端盖端面油腔16和前轴承端面油腔18能通过调整垫2将主轴6的台肩夹持在中间，其间隙为0.06mm。
参见图1、图2和图3，油液经油泵增压后，一路油进入压力油管15经节流器14进入前轴承3的4个静动压油腔13和前轴承端面油腔18、前端盖端面油腔16，一路油液进入压力油管15，经过4个节流器14进入后轴承7的4个静动压油腔13，将主轴6浮起使主轴6和前轴承3、后轴承7不发生金属接触。静动压油腔13由为圆的一部分的静压油腔和阿基米德螺旋线一部分的动压油腔组成，油液经油泵增压后经过压力油管15进入节流器14，节流后的油液经节流器14中部小孔进入轴承表面的静动压油腔13，然后经封油边20流出轴承，进入壳体5内，再经回油管17流回油箱。

Claims (5)

1、一种高速电主轴，包括壳体(5)、前端盖(1)、调整垫(2)和主轴(6)，其特征在于：所述的壳体(5)通过前轴承(3)和后轴承(7)安装在所述的壳体(5)上，在所述的前轴承(3)和后轴承(7)上分别周向均匀设有多个与所述的主轴(6)对应的静动压油腔(13)，在所述的壳体(5)上设有压力油管(15)及其节流器(14)与所述的静动压油腔(13)连通，所述的前端盖(1)设有与所述的主轴(6)的台肩一侧对应且与所述的压力油管(15)及其节流器(14)连通的前端盖端面油腔(16)，所述的前轴承(3)设有与所述的主轴(6)的台肩另一侧对应且与所述的静动压油腔(13)连通的前轴承端面油腔(18)，所述的壳体(5)底部设有回油管(17)，电机壳(8)与所述的壳体(5)联结成一体，在所述的电机壳(8)上设有电机定子(9)，在所述的主轴(6)上设有与所述的电机定子(9)对应的电机转子(10)。
2、根据权利要求1所述的高速电主轴，其特征在于：所述的前轴承(3)和后轴承(7)与所述的主轴(6)之间间隙为0.05mm。
3、根据权利要求1或2所述的高速电主轴，其特征在于：所述的电机定子(9)与电机转子(10)之间有1-2mm间隙。
4、根据权利要求1或2所述的高速电主轴，其特征在于：所述的电机定子(9)和电机转子(10)为内置式伺服主轴电机。
5、根据权利要求1或2所述的高速电主轴，其特征在于：所述的主轴(6)内安装有内置式动平衡头(4)及其动平衡传感器(12)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105382280A (zh) * 2015-12-24 2016-03-09 安阳工学院 一种自动换料锁紧走心式车床电主轴
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CN108326326A (zh) * 2018-02-02 2018-07-27 湖南大学 一种智能电主轴磨削加工方法及系统

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C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Hunan Jack CNC Grinding Co., Ltd.

Assignor: Hu Xishi

Contract record no.: 2011430000022

Denomination of utility model: Air floated high speed electric mandrel

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License type: Exclusive License

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