CN202741752U - 一种高速电主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种高速电主轴，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，转子的两端分别套有一平衡盘，轴壳内还设有与转子相对应的定子，油雾管一端连接在轴承上，另一端与设置在轴壳上的油雾入口相连；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；所述高速电主轴采用增重法进行主轴动平衡，不仅结构简单、操作灵活，更能保证主轴高速平稳的运行。

Description

一种高速电主轴

技术领域

本实用新型涉及一种电主轴，特别是涉及一种高速电主轴。

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。

由于不平衡质量是以主轴的转速二次方影响主轴动态性能的，所以主轴的转速越高，主轴不平衡量引起的动态问题越严重。对于电主轴来说，由于电机转子直接过盈固定在主轴上，增加了主轴的转动质量，使主轴的极限频率下降，因此超高速电主轴的动平衡精度应严格要求，一般应达到G1～G0.4级(G＝e，e为质量中心与回转中心之间的位移，即偏心量；为角速度)。对于这种等级的动平衡要求，采用常规的方法仅在装配前对主轴的每个零件分别进行动平衡是不够的，还需在装配后进行整体精确动平衡，甚至还要设计专门的自动平衡系统来实现主轴在线动平衡，以确保主轴高速平稳运行。

有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种高速电主轴，本案由此产生。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种采用增重法进行主轴动平衡的高速电主轴。

为了实现上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种高速电主轴，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，转子的两端分别套有一平衡盘，轴壳内还设有与转子相对应的定子，油雾管一端连接在轴承上，另一端与设置在轴壳上的油雾入口相连；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；所述高速电主轴采用增重法进行主轴动平衡。

所述平衡盘为一中空的圆柱体，其外径沿圆周方向设有若干个均匀分布的螺纹孔，平衡盘还设有若干个与螺纹孔相配套的螺钉。当转子安装到主轴上后，先进行主轴组件整体动平衡，然后将螺钉拧入平衡盘螺纹孔，以螺钉拧入的深度和周向位置来平衡主轴组件的偏心量。

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。

本实用新型的冷却液为水，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。

所述高速电主轴采用油雾润滑，油雾润滑具有润滑和冷却双重作用，它以压缩空气为动力，通过油雾器将油液雾化并混入空气流中，然后通过油雾入口和油雾管输送到轴承需要润滑的地方。当电主轴高速旋转时，油雾可在轴承沟道内形成流体动力润滑油膜。

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。

由于高速电主轴各组件对动平衡要求非常高，采用增重法对高速电主轴进行动平衡，不仅结构简单、操作灵活，更能保证主轴高速平稳的运行。

以下结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细描述。

附图说明

图1 为本实施例的高速电主轴结构示意图；

图2为本实施例的平衡盘安装示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种高速电主轴，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，主轴2的中间套有转子4，转子4的两端分别套有一平衡盘8，轴壳1内还设有与转子4相对应的定子3，油雾管7一端连接在轴承5上，另一端与设置在轴壳1上的油雾入口71相连；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；所述高速电主轴采用增重法进行主轴动平衡。

在本实施例中，所述平衡盘8为一中空的圆柱体，其外径沿圆周方向设有若干个均匀分布的螺纹孔81，平衡盘8还设有若干个与螺纹孔81相配套的螺钉82。当转子4安装到主轴2上后，先进行主轴2组件整体动平衡，然后将螺钉82拧入平衡盘螺纹孔81，以螺钉82拧入的深度和周向位置来平衡主轴2组件的偏心量。

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。

本实用新型的冷却液为水，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。

所述高速电主轴采用油雾润滑，油雾润滑具有润滑和冷却双重作用，它以压缩空气为动力，通过油雾器将油液雾化并混入空气流中，然后通过71油雾入口和油雾管7输送到轴承5需要润滑的地方。当电主轴高速旋转时，油雾可在轴承沟道内形成流体动力润滑油膜。

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，价格低廉，目前90%的主轴组件采用这种类型的轴承。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，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，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (6)

1.一种高速电主轴，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，转子的两端分别套有一平衡盘，轴壳内还设有与转子相对应的定子，油雾管一端连接在轴承上，另一端与设置在轴壳上的油雾入口相连；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。

2.如权利要求1所述的一种高速电主轴，其特征在于：所述平衡盘为一中空的圆柱体，其外径沿圆周方向设有若干个均匀分布的螺纹孔，平衡盘还设有若干个与螺纹孔相配套的螺钉。

3.如权利要求1所述的一种高速电主轴，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。

4.如权利要求1所述的一种高速电主轴，其特征在于：冷却系统的冷却液为水。

5.如权利要求1所述的一种高速电主轴，其特征在于：所述高速电主轴采用油雾润滑。

6.如权利要求1所述的一种高速电主轴，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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