CN202667673U - 多功能车床电主轴箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能车床电主轴箱，它包括主轴电机，所述主轴电机包括主轴箱体、定子组件、前轴承座、后轴承座、主轴、转子组件、前轴承、后轴承、前端盖和后端盖，所述前端盖固定在前轴承座上，所述后端盖固定在后轴承座上，其特征在于：还包括设备安装箱和横向丝杆电机，所述设备安装箱中设置有一个设备安装腔，所述主轴电机安装在设备安装腔的上方，所述横向丝杆电机安装在设备安装腔内。本实用新型结构简单、紧凑、占用空间小，振动少，噪音低，主轴精度佳、速度高，轴承寿命长，易于装配，车床加工精度高、加工效益高、防护性能好、体积小巧、成本和能耗整体降低。

Description

多功能车床电主轴箱

技术领域

本实用新型涉及一种电主轴箱，特别是涉及一种多功能车床电主轴箱，主要用于车床中，属于机械装备制造领域。

背景技术

传统车床的主要结构包括动力部分（驱动主电机）、传动部分（皮带轮、皮带）、调速部分（齿轮副、拨叉等）、机械主轴部分（主轴、卡盘）、进给部分（大拖板、中拖板、小拖板、丝杆、手轮、刀架）和尾架部分等。床身导轨外露，纵向丝杆中置安装，横向丝杆床身外侧安装，床身导轨、横向丝杆没有很好的防护措施。

近年来，由于数控技术的发展应用，人们对切削刀具的运动过程采用步进/伺服电机进行驱动，从而实现了自动化数控程序控制加工，即为初级数控车床。

进而，对车床的主轴动力和调速部分进行了改进，又有了交流伺服、变频电机和多速电机来取代异步电机，应用编码器实现了对主轴速度的程序控制，省略了全部或部分齿轮副和拨叉等。

后来，人们又将横向丝杆中置安装，驱动电机分别装在床身外两端，床身左端安装增加了丝杆的长度，降低了横向加工的精度；右端安装改变了横向丝杆的运动受力方向，受力不合理，降低了横向加工精度。更改了丝杆床身外侧安装结构，避免出现原有床身外侧安装丝杆带来不对称的力的现象，消除了丝杆受偏力易磨损的状况，但是，增加了丝杆的长度，以及不合理的丝杆丝母运动受力方向，由于增加了丝杆长度，从而增加了丝杆的成本；由于不合理的丝杆丝母运动受力方向，从而降低了机床的加工精度。

而后，人们进行探索提出了各种各样的方案，对主轴传动进行了进一步的改进，又有了电主轴，从而又降低了传动部分给车床带来的振动，提高了机床的加工精度，省略了主轴传动部分的皮带和皮带轮，对车床床身导轨加了各种各样简易的防护，现有的导轨、横向丝杆前端防护罩大多为折叠式结构，虽然在一定程度上提高了导轨、丝杆的使用寿命和车床的加工精度，但是横向丝杆行程控制器等还是安装在床身外侧，容易受到切削和切削液的损害，防护效果不佳，此外，该类导轨、横向丝杆前端防护罩的结构复杂，且易损坏，使用寿命较短。

上述技术方案虽然在一定程度上解决了车床体积庞大，加工精度较低，传动过程复杂，以及不具有防护功能等问题，但是，由于目前还没有一种结构设计合理，性能安全可靠，能提高车床加工精度和提升车床防护性能的多功能车床电主轴箱，导致现有的车床依旧存在体积较大，制造成本高，防护性能差，设计不合理等技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构简单、紧凑、占用空间小，振动少，噪音低，主轴精度佳、速度高，轴承寿命长，易于装配，车床加工精度高、加工效益高、防护性能好、体积小巧、成本和能耗整体降低的多功能车床电主轴箱。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该多功能车床电主轴箱包括主轴电机，所述主轴电机包括主轴箱体、定子组件、前轴承座、后轴承座、主轴、转子组件、前轴承、后轴承、前端盖和后端盖，所述前轴承座安装在主轴箱体的前端，所述后轴承座安装在主轴箱体的后端，所述前轴承套装在前轴承座内，所述后轴承套装在后轴承座内，所述定子组件固定在主轴箱体的内壁上，所述主轴前端套装在前轴承内，所述主轴后端套装在后轴承内，所述转子组件套装在主轴上，所述定子组件和转子组件相配合，所述前端盖固定在前轴承座上，所述后端盖固定在后轴承座上，其结构特点在于：还包括设备安装箱和横向丝杆电机，所述设备安装箱中设置有一个设备安装腔，所述主轴电机安装在设备安装腔的上方，所述横向丝杆电机安装在设备安装腔内。由此使得本实用新型中的横向丝杆电机可以直接连接在车床的横向丝杆上，从而缩短了横向丝杆的长度，降低了横向丝杆的成本，还使得横向丝杆的受力状况更加合理，提高了横向丝杆的使用寿命。

作为优选，本实用新型所述横向丝杆电机的电机轴的轴线和车床上的横向丝杆的轴线在一条直线上，所述设备安装腔和车床上的防护罩相配合。

作为优选，本实用新型所述设备安装箱中的设备安装腔为左右两端相贯通的结构。

作为优选，本实用新型还包括横向丝杆行程控制器和其它控制器，所述横向丝杆行程控制器和其它控制器安装在设备安装腔内。

作为优选，本实用新型所述主轴箱体的外壁均匀的设置有散热凸棱，该主轴箱体的顶部安装有散热风扇。

作为优选，本实用新型还包括轴套式编码器，所述轴套式编码器套装在主轴后端。

作为优选，本实用新型还包括编码装置，所述编码装置包括编码带轮、编码器座、心轴、轴承、一号带轮和二号带轮、编码器,所述一号带轮套装在主轴上，所述心轴两端装有轴承安装在编码器座上，所述心轴的一端和二号带轮相连接，该心轴的另一端和编码器相连接，所述一号带轮和二号带轮通过皮带转动连接。

作为优选，本实用新型还包括变频控制器，所述变频控制器和定子组件电连接。

作为优选，本实用新型还包括伺服控制器，所述伺服控制器与定子组件电连接。

作为优选，本实用新型所述主轴为空心轴结构。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、由于主轴箱体上部内壁固定有定子组件，主轴上固定有转子组件，兼有车床主轴动力使用，结构简单、紧凑，减少了皮带轮和皮带等成本，也减少了主电机、皮带轮和皮带等所占用的空间，避免了皮带传动给车床带来的振源和噪音，缩短了车床的长度，降低了车床的成本。2、主轴箱上部的主轴、前轴承、后轴承、前轴承座、后轴承座、前端盖、后端盖等各种防尘圈的设计组装，提高了车床主轴旋转过程中的稳定性，提升了车床的加工精度和加工速度，延长了轴承的使用寿命以及提高了主轴扭力，确保车床主轴箱具有良好的防护性能，降低了车床成本和能耗。3、主轴箱体中设置有一个设备安装腔，可以安装运动防护一体罩，对车床导轨、横向丝杆、横向丝杆驱动电机、横向丝杆行程控制器和其它控制器具有良好的防护作用，减少了其占用的空间，缩短了横向丝杆长度，提高了车床横向加工精度，降低了车床成本。

本实用新型的车床多用电主轴箱用于代替现有技术的车床主轴箱，主轴箱体的顶部可以安装编码器装置、冷却风机以及顶部外壁均匀布设若干散热凸棱，可以实现对主轴箱体的散热保障和对主轴转速的控制。本实用新型中的主轴箱体的上部筒状空腔内壁固定有定子组件和主轴上固定有转子组件配合，满足了主轴在主轴箱体上旋转的基础。主轴前后端分别装有固定位的前后轴承，主轴箱体的上部筒状空腔前后端分别安装有前后轴承座配合，实现了主轴在主轴箱体上旋转运行的稳定性。

本实用新型省略了传统安装的车床主电机以及传动的皮带盘和皮带，节约了安装空间，防止出现主轴皮带传动给主轴带来不均匀的负压，以及主轴在高速旋转工作情况下，轴承容易磨损导致主轴工作状态不稳定的情况，延长了主轴轴承的使用寿命。本实用新型能够为主轴高速化奠定基础，减少了车床的体积，降低了车床的成本和能耗，减少了车床的振动和噪音，提高了车床的主轴旋转精度和加工效益。通过编码器输入的数据可以方便的控制主轴转速，下部内设两端贯通的设备安装腔，该腔内上部可以运动防护横向导轨、丝杆、横向丝杆电机以及横向行程控制器和其它控制器的床身前端防护一体罩，空腔内还可以安装横向丝杆电机以及横向行程控制器和其它控制器，使得横向导轨、丝杆、横向丝杆电机以及横向行程控制器和其它控制器防护得到保障，提高了机床防护。

本实用新型的横向丝杆电机安装在主轴箱体下部的设备安装腔内，减少了横向丝杆电机的安装空间，缩短了丝杆长度，确保丝杆的受力方向合理，减少了丝杆成本，提高了车床横向加工时的加工精度。本实用新型安装不同的定子组件和转子组件可以对电主轴箱的主轴电机实现伺服控制、变频控制以及多速控制等，为实现制造不同性能控制的车床电主轴箱提供了条件。

本实用新型的主轴箱体的顶部外壁可以均匀的布设若干散热凸棱，顶部设有冷却风机，保障了对主轴箱体散热，起到了对主轴箱体的上部筒状空腔内壁固定的定子组件和主轴上的前后轴承散热保护作用。

本实用新型的前轴承座内设有前轴承固定位轴承室，通过过盈配合固定安装在主轴箱体的上部筒状的前端，从而保证前轴承座在主轴箱体上的位置以及刚性。本实用新型的后轴承座内设有后轴承安装轴承室可以通过间隙配合固定安装在主轴箱体的上部筒状的后端。由于后轴承座间隙配合固定安装，便可以通过调整以保证前后端轴承座内轴承室的同心度，使得主轴前、后端轴承在最低负荷状态下运转，确保轴承旋转精度最佳，轴承旋转速度最高，轴承旋转寿命最长，以及轴承旋转刚性最大化。

本实用新型中的主轴前轴承内径可以与主轴前端前轴承固定档位外径过盈配合，通过前面的前轴承防尘迷宫圈和后面的前轴承防尘圈以及前轴承锁紧螺母固定在主轴前端一定固定档位上，实现前轴承在主轴前端的定位。本实用新型中的前轴承外径可以与前轴承座的轴承室内径间隙配合，通过带有固定位的前轴承座轴承室和前端盖固定在前轴承座内，实现前轴承在前轴承座内的定位，即主轴在主轴箱上的定位，也就起到车床主轴在车床上的轴向定位作用，提供了车床主轴一定的轴向力和径向力。本实用新型中的主轴后轴承内径可以与主轴后端后轴承固定档位外径过盈配合，通过主轴上设的后轴承安装档位和后轴承防尘锁紧螺母，固定在主轴后端的轴承档位上。主轴后轴承外径可以与后轴承座轴承室内径间隙配合安装在不带固定位的后轴承座轴承室内，使得后轴承外径有自由伸缩空间吸放主轴温升变化时轴向伸缩变化量，防止车床加工时热变量对轴向加工精度的影响，提供主轴后端的径向力，这样，主轴前、后端轴承组合形成主轴整体的轴向力和径向力，也就是保证车床加工切削时所需的轴向力和径向力。

本实用新型中的前端盖内设迷宫固定安装在前轴承座上，防止前轴承位移，起到对前轴承外径固定定位保证作用，并与前轴承防尘迷宫圈以及主轴头部凸出的夹头卡盘座外径形成一组对前轴承多道迷宫式防尘防液的防护。本实用新型中的前端盖防尘圈与主轴头部凸出的夹头卡盘座外径通过小间隙配合固定安装在前端盖上，以及和通过过盈配合固定安装在主轴头部凸出的夹头卡盘座外径上的主轴头部防尘圈小间隙配合，再次形成主轴头部轴向和径向防尘防液的防护，再加前端盖径向下部设有排污孔,这样就能使主轴前轴承和主轴箱体内定子组件、转子组件防尘防液得到有效防护。本实用新型中的后端盖固定安装在后轴承座上，与后轴承防尘锁紧螺母通过小间隙配合固定安装在后端盖上，形成对主轴后轴承等防尘防液的防护。

本实用新型中的主轴箱箱体上部筒状内壁固定有定子组件，通过过盈配合固定安装在主轴箱体上部筒状内壁一定固定位上，并通过加固定螺丝定位保证，使得定子组件驱动转子组件时，位置不出现位移，提供了转子旋转的动力。本实用新型中的主轴上固定转子组件，转子组件通过轴向键和过盈配合固定安装在主轴一定固定位上，使得转子组件直接带动主轴，实现主轴输出最佳扭力。

本实用新型中的主轴为空心轴，前端有凸出的夹头卡盘座，可以用来安装夹头和卡盘等，用以夹卡紧工件；在后端靠近后端盖安装轴套式编码器或者是编码器带轮，实现主轴转速的精确控制，在主轴后端装编码器带轮的这种结构，编码器通过编码器座安装于主轴箱箱体上顶或其它侧处等，编码器座内用轴承安装一根心轴，一端连接编码器，另一端安装一个带轮，用皮带传动；在尾部还可以安装回转缸等。因本实用新型的主轴为空心轴，中空部分加工时可通棒料，也可以装回转缸等装置的拉管等夹卡紧工件；主轴上减少了主轴皮带轮安装区，缩短了主轴尾部长度，降低了主轴加工难度和成本，以及主轴尾部占由车床长度空间，为缩短车床长度空间设计定了基础。

本实用新型的床身前端防护一体罩可以是一件有型的整体罩壳，一端固定安装在车床床身上的大拖板前侧面，覆盖在车床床身上面，通过大拖板运动带动其在床身上面和主轴箱下部空腔内运动，保护了床身导轨、横向丝杆、横向丝杆电机、横向行程控制器等不易受切削和切削液的损害，延长了床身导轨、横向丝杆、横向丝杆电机、横向行程控制器等使用寿命。由于可以是一件有型的整体罩壳，与现有的拆叠式或伸缩式罩壳相比，加工方便、成本低、并且不易损坏、安装方便、占用空间少、防护效果更好。

本实用新型中的横向丝杆电机可以通过联轴器、横向丝杆电机座与横向丝杆直接安装在床身和主轴箱下部空腔内，一方面，得到了主轴箱和床身前端防护一体罩防护，比现有的床身两端侧面等安装法防护效果更好，另一方面，缩短了横向丝杆长度，降低了横向丝杆成本，提高了车床横向加工精度，减少了横向丝杆电机在机床上所占用的空间。

本实用新型中的横向丝杆行程控制器等可以安装在主轴箱下部空腔内，比现有的安装在床身外侧等安装法防护效果更好，不易受切削和切削液的损害，提高了防护效果。本实用新型可以更换安装不同的定子组件和转子组件，实现对电主轴箱内主轴电机伺服控制、变频控制以及多速控制等要求，制造出不同性能控制的车床电主轴箱需求。

附图说明

图1是本实用新型实施例中多功能车床电主轴箱的结构示意图。

图2是本实用新型实施例中多功能车床电主轴箱安装在车床上时的结构示意图。

图3是图2中A处放大后的结构示意图。

图4是本实用新型实施例中去掉设备安装腔后的主视结构示意图。

图5是图4的俯视结构示意图。

图6是图4的左视结构示意图。

图7是图4的立体结构示意图。

标号说明：主轴箱体1，前轴承座2，后轴承座3，前轴承4，后轴承5，主轴6，定子组件7，转子组件8，前端盖9，后端盖10，设备安装腔11，散热风扇12，横向丝杆电机13，轴套式编码器14,排污孔15,一号带轮16,二号带轮17。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图7，本实施例包括主轴电机、设备安装箱、横向丝杆电机13和轴套式编码器14，其中，主轴电机安装在设备安装箱的上部。

本实施例中的主轴电机包括主轴箱体1、前轴承座2、后轴承座3、前轴承4、后轴承5、主轴6、定子组件7、转子组件8、前端盖9、后端盖10和散热风扇12，其中，前轴承座2通过过盈配合安装在主轴箱体1的前端，后轴承座3通过间隙配合固定安装在主轴箱体1后端。

本实施例中的前轴承4套装在前轴承座2内，后轴承5套装在后轴承座3内，定子组件7通过过盈配合固定在主轴箱体1内壁上，主轴6前端通过过盈配合套装在前轴承4内，主轴6后端通过过盈配合套装在后轴承5内。

本实施例中的转子组件8通过过盈配合套装在主轴6上，定子组件7和转子组件8相配合，前端盖9固定在前轴承座2上，后端盖10固定在后轴承座3上。本实施例的主轴箱体1外壁均匀布设有散热凸棱，主轴箱体1的顶部安装有散热风扇12，散热风扇12也可以安装在主轴箱体1的前部、后部、侧面或者是底部。

本实施例中的定子组件7通过过盈配合固定在主轴箱体1内壁上，并用固定螺丝加固，使得定子组件7在工作的时候，位置不移动，保证主轴6有稳定的驱动力。本实施例中的转子组件8通过轴向键固定在主轴6上，使得转子组件8对主轴6有最大输出扭矩。

本实施例中的轴套式编码器14套装在主轴6上，作为轴套式编码器14的替代技术，本实用新型还可以在主轴箱体1的顶部安装有编码装置，该编码装置包括编码带轮、编码器座、心轴、轴承、一号带轮16和二号带轮17，其中，一号带轮16套装在主轴6上，心轴两端装有轴承安装在编码器座上，该心轴的一端和二号带轮17相连接，心轴的另一端和编码器相连接，一号带轮16和二号带轮17通过皮带转动连接。

本实施例中的设备安装箱的内部设置有设备安装腔11，该设备安装腔11为左右两端相贯通的结构。本实施例中的设备安装腔11内安装有横向丝杆电机13和横向电机座，本实用新型的设备安装腔11内还可以安装横向丝杆行程控制器等。本实施例中的横向电机座固定在设备安装腔11内，横向丝杆电机13安装在横向电机座上，横向丝杆电机13通过联轴器和横向丝杆相连接。

本实施例中的多功能车床电主轴箱属于车床中的一个部件，车床上安装有大拖板，大拖板上安装有防护罩，防护罩具有保护车床内丝杆等设备的功能，大拖板可以在车床的导轨上滑动，所以防护罩也随着大拖板在车床上移动。本实施例中的设备安装腔11和防护罩相配合，当大拖板由于加工需要做横向运动时，防护罩也跟随横向运动，防护罩的部分或者全部可以插入设备安装腔11内，防护罩插入设备安装腔部分可以罩住设备安装腔11内的设备，如横向丝杆电机13、横向电机座和横向丝杆行程控制器等，此时，防护罩可以保护这些设备远离加工时产生的碎屑和切削液。本实施例中的多功能车床电主轴箱在使用时，启动车床电源，主轴6转动，从而带动车床正常工作，控制器控制主轴6的转速。

本实用新型的多功能车床电主轴箱还可以设置有前轴承防尘迷宫圈和前轴承防尘圈，其中，前轴承防尘迷宫圈、前轴承4和前轴承防尘圈依次套装在主轴6上，前端盖9固定安装在前轴承座2上，防止前轴承4位移，对前轴承4起到固定和定位的作用，并可以与前轴承防尘迷宫圈和夹头卡盘形成一组多道防护。

本实用新型名称“多功能车床电主轴箱”中的“多功能”是指本实用新型可以作为变频电主轴箱，也可以作为伺服电主轴箱，也可以作为多速等电主轴箱,下部可以安装横向丝杆电机、横向电机座和横向丝杆行程控制器等功能.

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能车床电主轴箱，包括主轴电机，所述主轴电机包括主轴箱体、定子组件、前轴承座、后轴承座、主轴、转子组件、前轴承、后轴承、前端盖和后端盖，所述前轴承座安装在主轴箱体的前端，所述后轴承座安装在主轴箱体的后端，所述前轴承套装在前轴承座内，所述后轴承套装在后轴承座内，所述定子组件固定在主轴箱体的内壁上，所述主轴前端套装在前轴承内，所述主轴后端套装在后轴承内，所述转子组件套装在主轴上，所述定子组件和转子组件相配合，所述前端盖固定在前轴承座上，所述后端盖固定在后轴承座上，其特征在于：还包括设备安装箱和横向丝杆电机，所述设备安装箱中设置有一个设备安装腔，所述主轴电机安装在设备安装腔的上方，所述横向丝杆电机安装在设备安装腔内。

2.根据权利要求1所述的多功能车床电主轴箱，其特征在于：所述横向丝杆电机的电机轴的轴线和车床上的横向丝杆的轴线在一条直线上，所述设备安装腔和车床上的防护罩相配合。

3.根据权利要求1或2所述的多功能车床电主轴箱，其特征在于：所述设备安装箱中的设备安装腔为左右两端相贯通的结构。

4.根据权利要求1或2所述的多功能车床电主轴箱，其特征在于：还包括横向丝杆行程控制器，所述横向丝杆行程控制器和其它控制器安装在设备安装腔内。

5.根据权利要求1或2所述的多功能车床电主轴箱，其特征在于：所述主轴箱体的外壁均匀的设置有散热凸棱，该主轴箱体的顶部安装有散热风扇。

6.根据权利要求1或2所述的多功能车床电主轴箱，其特征在于：还包括轴套式编码器，所述轴套式编码器套装在主轴后端。

7.根据权利要求1或2所述的多功能车床电主轴箱，其特征在于：还包括编码装置，所述编码装置包括编码带轮、编码器座、心轴、轴承、一号带轮和二号带轮，所述一号带轮套装在主轴上，所述心轴两端装有轴承安装在编码器座上，所述心轴的一端和二号带轮相连接，该心轴的另一端和编码器相连接，所述一号带轮和二号带轮通过皮带转动连接。

8.根据权利要求1或2所述的多功能车床电主轴箱，其特征在于：还包括变频控制器，所述变频控制器和定子组件电连接。

9.根据权利要求1或2所述的多功能车床电主轴箱，其特征在于：还包括伺服控制器，所述伺服控制器与定子组件电连接。

10.根据权利要求1或2所述的多功能车床电主轴箱，其特征在于：所述主轴为空心轴结构。

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