CN202741751U - 一种采用环下润滑的高速电主轴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种采用环下润滑的高速电主轴，属于电主轴技术领域，包括轴壳，以及安装在轴壳内的主轴，主轴的两端分别套设有轴承，主轴的中间套有转子，轴壳内还设有与转子相对应的定子，油雾管安装在主轴内，油雾管上设有若干个与轴承的润滑孔相对应的喷嘴，主轴与油雾管喷嘴连接处设有通孔，轴壳上还设有与油雾管相连的油雾入口；所述高速电主轴的轴壳内还设有冷却系统，所述轴承采用环下油润滑或环下油气润滑。采用环下润滑方式的高速电主轴，在离心力的作用下润滑油或油气更易于到达轴承润滑区，因而比普通的喷射润滑和油气润滑效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种电主轴，特别是涉及一种采用环下润滑的高速电主轴。
背景技术
高速主轴单元是高速加工机床最为关键的部件。高速主轴单元的类型主要有电主轴、气动主轴、水动主轴。不同类型输出功率相差较大，高速加工机床主轴需在极短的时间内实现升降速，并在指定位置快速准停。这就要求主轴有很高的角减速度和角加速度。如果通过皮带等中间环节，不仅会在高速状态打滑、产生振动和噪音，而且增加转动惯量，给机床快速准停造成很大困难。目前，多数高速机床主轴采用内装式主轴电机一体化的主轴单元，即所谓内装式电机主轴（Build-in MotorSpindle），简称“电主轴”。它采用无外壳电机，将带有冷却套的电机定子装配在电主轴单元的壳体内，转子和机床主轴的旋转部件做成一体，主轴的变速范围完全由变频交流电机控制，使变频电机和机床主轴合二为一。
高速电主轴的核心支承部件是高速精密轴承，主轴轴承常见的润滑方式有脂润滑、油雾润滑、油气润滑、喷射润滑等，脂润滑不需任何设备，是低速主轴普遍采用的润滑方式，不适用于dn值在1.0×106以上的主轴润滑。油雾润滑是将润滑油(如透平油)经压力空气雾化后对轴承进行润滑，这种润滑方式实现容易，设备简单，油雾既有润滑功能，又能起到冷却轴承的作用，但油雾不易回收，对环境污染严重。油气润滑是将少量的润滑油不经雾化而直接由压缩空气定时、定量地沿着专用的油气管道壁均匀地被带到轴承的润滑区。润滑油起润滑的作用，而压缩空气起推动润滑油运动及冷却轴承的作用。油气始终处于分离状态，这有利于润滑油的回收，而对环境污染少。但采用这种润滑方式，操作难度大，实施油气润滑时，一般要求每个轴承都有单独的油气喷嘴，对轴承喷射处的位置有严格的要求，否则不易保证润滑效果，油气润滑的效果还受压缩空气流量和油气压力的影响。一般地讲，增大空气流量可以提高冷却效果，而提高油气压力，不仅可以提高冷却效果，而且还有助于润滑油到达润滑区，因此，提高油气压力有助于提高轴承的转速。喷射润滑是直接用高压润滑油对轴承进行润滑和冷却的，功率消耗较大，成本高，常用在dn值为2.5×106以上的超高速主轴上。
有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种采用环下润滑的高速电主轴，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用环下润滑的高速电主轴，具有润滑效果好、主轴转速高等特点。
为了实现上述目的，本发明的解决方案是：
一种采用环下润滑的高速电主轴，包括轴壳，以及安装在轴壳内的主轴，主轴的两端分别套设有轴承，主轴的中间套有转子，轴壳内还设有与转子相对应的定子，油雾管安装在主轴内，油雾管上设有若干个与轴承的润滑孔相对应的喷嘴，主轴与油雾管喷嘴连接处设有通孔，轴壳上还设有与油雾管相连的油雾入口；所述高速电主轴的轴壳内还设有冷却系统，冷却系统包括冷却套，冷却套安装在定子外侧，冷却套外侧环设有螺旋水槽，螺旋水槽连接冷却管，冷却管与安装在轴壳的底端和顶端的冷却液入口和冷却液出口相连；所述轴承采用环下油润滑或环下油气润滑。
所述定子由具有高磁导率的矽钢片迭压而成，定子内腔带有冲制嵌线槽。
主轴上与油雾管喷嘴相连的通孔直径小于等于喷嘴直径。
轴承润滑孔直径小于等于喷嘴直径。
实施环下油或者油气润滑时，润滑油或油气通过油雾入口进入油雾管，再依次通过油雾管喷嘴、主轴通孔和轴承润滑孔，从轴承的内圈喷入润滑区。
本发明的冷却液为水，电机工作时，水从冷却液入口进入，通过冷却管，流入螺旋水槽，再从冷却管和冷却液出口流出，用循环冷却水吸收和带走电机产生的热量，保持电主轴单元壳体均匀的温度分布。为加强冷却效果，冷却水的入口温度应严格控制，并有一定的压力和流量。
所述轴承采用角接触球轴承、磁悬浮轴承、水基动静压轴承或空气动静压轴的其中一种。
上述高速电主轴工作原理：高速电主轴电机的绕组相位互差120°，通以三相交流电后，三相绕组各自形成一个正弦交变磁场，这三个对称的交变磁场互相迭加，合成一个强度不变，磁极朝一定方向恒速旋转的磁场，磁场转速就是电主轴的同步转速．异步电动机的同步转速n由输入电机定子绕组电流的频率f和电机定子的极对数P决定（n=60f/p）。电主轴就是利用变换输入电动机定子绕组的电流的频率和激磁电压来获得各种转速。在加速和制动过程中，通过改变频率进行加减速，以免电机温升过高．由于电机旋转磁场的方向取决于输入定子三相交流电的相序，故改变电主轴输入电流的相序，便可改变电主轴的旋转方向。
采用环下润滑方式的高速电主轴，在离心力的作用下润滑油或油气更易于到达轴承润滑区，因而比普通的喷射润滑和油气润滑效果好，可进一步提高轴承的转速。如普通油气润滑，角接触陶瓷球轴承的dn值为2.0×106左右，采用加大油气压力的方法可将dn值提高到2.2×106，而采用环下油气润滑则可达到2.5×106。
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。
附图说明
图1 为本实施例的高速电主轴结构示意图；
图2为本实施例的轴承环下润滑结构示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种采用环下润滑的高速电主轴，包括轴壳1，以及安装在轴壳1内的主轴2，主轴2的两端分别套设有轴承5，轴承内圈51上设有若干个润滑孔53，主轴2的中间套有转子4，轴壳1内还设有与转子4相对应的定子3，油雾管7安装在主轴2内，油雾管7上设有若干个与轴承5的润滑孔53相对应的喷嘴72，主轴2与油雾管喷嘴72连接处设有通孔21，轴壳1上还设有与油雾管7相连的油雾入口71；所述高速电主轴的轴壳1内还设有冷却系统6，冷却系统6包括冷却套61，冷却套61安装在定子3外侧，冷却套61外侧环设有螺旋水槽62，螺旋水槽62连接冷却管63，冷却管63与安装在轴壳1的底端和顶端的冷却液入口64和冷却液出口65相连；所述轴承5采用环下油润滑或环下油气润滑。
所述定子3由具有高磁导率的矽钢片迭压而成，定子3内腔带有冲制嵌线槽。
在本实施例中，润滑孔53、主轴通孔21和喷嘴72均为圆形。
主轴2上与油雾管喷嘴72相连的通孔21，其直径小于等于喷嘴72直径。
轴承润滑孔53直径小于等于喷嘴72直径。
实施环下油或者油气润滑时，润滑油或油气通过油雾入口71进入油雾管7，再依次通过油雾管喷嘴72、主轴通孔21和轴承润滑孔53，从轴承5的内圈51喷入润滑区52，在离心力的作用下润滑油或油气更易于到达轴承润滑区52，因而比普通的喷射润滑和油气润滑效果好，可进一步提高轴承5的转速。
本实施例中的冷却液为水，电机工作时，水从冷却液入口64进入，通过冷却管63，流入螺旋水槽62，再从冷却管63和冷却液出口65流出，用循环冷却水吸收和带走电机产生的热量，保持电主轴单元壳体均匀的温度分布。为加强冷却效果，冷却水的入口温度应严格控制，并有一定的压力和流量。冷却系统6也可以采用其他冷却液，只要能起到冷却效果就行。
在本实施例中，所述轴承5采用角接触球轴承，磁悬浮轴承控制系统复杂、价格昂贵，发热问题难解决，一般在高速电主轴上应用较少。水基静压轴承具有热容量较大、轴承温升较小的特点，部分解决了普通动、静压轴承发热严重的问题，主要用在低速重载场合。空气动静压轴承径向刚度低并有冲击，但高速性能好，一般用在超高速、轻载、精密主轴上。角接触球轴承主要应用在dn值在2.0×106以下的高速主轴中，无论是速度极限、承载能力、刚度、精度等各方面均能很好地满足要求并已标准化，且价格低廉。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (6)
1.一种采用环下润滑的高速电主轴，其特征在于：包括轴壳，以及安装在轴壳内的主轴，主轴的两端分别套设有轴承，主轴的中间套有转子，轴壳内还设有与转子相对应的定子，油雾管安装在主轴内，油雾管上设有若干个与轴承的润滑孔相对应的喷嘴，主轴与油雾管喷嘴连接处设有通孔，轴壳上还设有与油雾管相连的油雾入口；所述高速电主轴的轴壳内还设有冷却系统，冷却系统包括冷却套，冷却套安装在定子外侧，冷却套外侧环设有螺旋水槽，螺旋水槽连接冷却管，冷却管与安装在轴壳的底端和顶端的冷却液入口和冷却液出口相连；所述轴承采用环下油润滑或环下油气润滑。
2.如权利要求1所述的一种采用环下润滑的高速电主轴，其特征在于：所述定子由具有高磁导率的矽钢片迭压而成，定子内腔带有冲制嵌线槽。
3.如权利要求1所述的一种采用环下润滑的高速电主轴，其特征在于：所述主轴上与油雾管喷嘴相连的通孔，其直径小于等于喷嘴直径。
4.如权利要求1所述的一种采用环下润滑的高速电主轴，其特征在于：所述轴承润滑孔直径小于等于喷嘴直径。
5.如权利要求1所述的一种采用环下润滑的高速电主轴，其特征在于：所述冷却系统的冷却液为水。
6.如权利要求1所述的一种采用环下润滑的高速电主轴，其特征在于：所述轴承采用角接触球轴承、磁悬浮轴承、水基动静压轴承或空气动静压轴的其中一种。
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