CN207189268U - 一种自动换刀刀柄内藏式电主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自动换刀刀柄内藏式电主轴；主轴本体设置有冷却机构，主轴本体包括内部压装有主轴组件的主轴箱体、分别设置于主轴箱体两端的后座和防尘盖，主轴组件通过冷却铜套固定安装于主轴箱体内，后座设置有检测装置和控制装置，主轴组件的其中一端与驱动装置可传动地相互连接，另一端可拆卸地与外置相连接；本实用新型的有益效果体现为：将定子线圈外套由钢件改为黄铜铸件，并在铸件外套上增加循环水冷通道，防止温升过快，保持主轴运转精度，将夹爪与刀柄有机结合，配置与控制中心连接的内置编码器，实现自动换刀和瞬间准停，转子磁力件采用铜环短路连接，降低消耗，选用陶瓷球轴承替代钢质角接触球轴承，减小摩擦和发热量，延长寿命。

Description

一种自动换刀刀柄内藏式电主轴

技术领域

本实用新型涉及一种电主轴，特指一种应用于轻型精密雕铣机和轻型加工中心等高速铣削及钻削的自动换刀刀柄内藏式电主轴。

背景技术

目前，高速电主轴一般都是采用异步电动机的原理，通过变换输入电机定子绕组的电流频率和激磁电压来获得各种转速，但在实际应用中，定子线圈外套采用钢件，并且没有对其采取冷却措施，当电主轴在高速工作过程中，温升较快，由于长时间处于高温状态，会影响主轴工作效率和使用寿命，转子磁力件采用压铸铝材质，发热明显，同时间接导致定子线圈发热，降低整体工作效率，降低电主轴寿命，增加维修费用，高速刀具采用筒夹式，筒夹通过螺纹连接方式与转子轴霸连接，再借助气压作用控制刀具的开闭，这种装夹方式的缺点是刀具的径向约束和径向刚性较小，在进行大尺寸铣削加工时，径向加工精度和加工效率难以同时保证，轴向加工深度有限，同时这种夹持方式无法实现在线自动换刀，不便于生产使用，实用性较差。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型旨在提供一种电主轴，特指一种应用于轻型精密雕铣机和轻型加工中心等高速铣削及钻削的自动换刀刀柄内藏式电主轴。

实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种自动换刀刀柄内藏式电主轴，包括主轴本体和提供动力地与所述主轴本体可传动连接的驱动装置，所述主轴本体设置有冷却机构，所述主轴本体包括内部压装有主轴组件的主轴箱体、分别设置于所述主轴箱体两端的后座和防尘盖，所述主轴组件通过冷却铜套固定安装于所述主轴箱体内，所述后座设置有检测装置和控制装置，所述主轴组件的其中一端与所述驱动装置可传动地相互连接，另一端可拆卸地与刀柄相连接。

其中，所述主轴本体两端分别包括后轴承组件和前轴承组件，所述主轴组件分别插设于所述后轴承组件和所述前轴承组件中，所述后轴承组件设置于所述后座和所述主轴箱体之间，所述前轴承组件设置于所述防尘盖和所述主轴箱体之间，所述后轴承组件包括轴承座和设置于所述轴承座中的后轴承，所述后轴承上下两侧分别设置有位于同一轴线上的垫环和弹性垫片。

其中，所述主轴组件包括转子主轴、轴霸、弹片组件、夹持组件及电磁组件，所述轴霸设置于所述转子主轴内部，所述弹片组件和所述夹持组件依次安装于所述轴霸内，所述电磁组件设置于所述转子主轴外侧，所述轴霸后部设计有耐磨胶套，所述轴霸其中一端与驱动装置非接触式连接，另一端与所述夹持组件相连接。

其中，所述夹持组件包括连接块和夹爪，所述夹爪包括固定夹爪和扣接于所述固定夹爪上的滑压夹爪，所述滑压夹爪设置有卡接槽，所述连接块设置有与所述卡接槽相配合的卡块，所述连接块其中一端通过所述卡块卡接于所述卡接槽内，使其与所述滑压夹爪可传动地相互连接，另一端与所述弹片组件可传动地相互连接。

其中，所述电磁组件套设于所述转子主轴外侧，所述电磁组件由内至外依次包括迭压钢片组件、定子线圈及铜套，所述迭压钢片组件的两端均设置铜环，所述迭压钢片组件与所述铜环通过内部插接铜条钎焊成型，并随转子主轴同步旋转，所述铜套套装于线圈外部，所述铜套设置有循环冷却通道，其循环冷却通道与主轴箱体水路通道连通。

其中，所述后座包括后座本体、分别设置在所述后座内的检测装置和控制装置，所述后座本体设置有冷却机构和连通于中心轴腔的容纳槽，所述检测装置和所述控制装置分别固定安装于所述容纳槽内，所述冷却机构包括相互连通的冷却接头和冷却通道。

其中，所述驱动装置由多组分隔片和设置于所述分隔片内的活塞动力板组成多级活塞式联合推动结构，所述驱动装置其中一端设置有进气接头，另一端安装有顶杆，所述驱动装置与所述后座相互固定，使所述顶杆插设于所述后座内。

其中，所述后座、所述主轴箱体及所述防尘盖均设置有相互连通的冷却通道，所述防尘盖设置有安装腔，所述安装腔中设置有镶件，所述镶件与所述安装腔相配合的一侧设置有凹槽，所述镶件中沿其内周侧壁阵列式地分布有若干个排气孔，若干个所述排气孔均与所述凹槽相连通，所述防尘盖设置有进气孔，所述进气孔分别与所述主轴箱体的冷却通道和所述凹槽相连通。

本实用新型的有益效果体现为：

（1）将定子线圈外套由钢件改为黄铜铸件，导热性更优良，耐蚀性更好，不易生锈，并在铜套外部设计循环水冷，更快带走转子及定子线圈运转过程中的热量，防止温升过快，保持主轴运转精度，实现长时间高速工作，同时缩短热机时间。

（2）将夹爪与ISO刀柄有机结合，同时配置与PLC控制中心连接的内置编码器，实现自动换刀和瞬间准停等功能，由于刀柄结构强度增加，使得径向工作刚度增加，大尺寸铣削时的径向加工精度提高，同时采用ISO刀柄使得轴向加工深度也得到一定程度的增加。

（3）转子磁力件采用端部铜环短路连接，并通过铜线穿插钎焊的结构，由于铜的导电性比铝高39%左右，使电机的总损耗降低，与此同时，由于转化为热能的能量减少，转子磁力件及定子线圈的工作温度降低，大大延长了电主轴工作寿命，降低了维修成本。

（4）选用陶瓷球轴承替代钢质角接触球轴承，角接触球轴承的发热主要由滚子与滚道之间的滚动摩擦、高速下所受陀螺力矩产生的滑动摩擦以及润滑脂的粘性摩擦等产生，陶瓷球轴承在高速回转时，滚珠与滚道间的滚动和滑动摩擦减小，发热量降低，寿命延长。

附图说明

图1为本实用新型整体结构剖视图。

图2为本实用新型电磁组件的结构示意图。

图3为本实用新型主轴组件的结构示意图。

图4为本实用新型驱动装置的结构示意图。

图5为本实用新型主轴箱体的结构示意图。

图6为本实用新型后座本体的结构示意图。

图7为本实用新型后轴承组件的结构示意图。

图8为本实用新型防尘盖的结构示意图。

附图标注说明：

1-主轴本体；2-驱动装置；3-冷却机构；4-主轴组件；5-主轴箱体；6-后座；7-防尘盖；8-铜套；9-检测装置；10-刀柄；11-后轴承组件；12-前轴承组件；13-轴承座；14-后轴承；15-垫环；16-弹性垫片；17-转子主轴；18-轴霸；19-弹片组件；20-夹持组件；21-电磁组件；22-连接块；23-夹爪；24-固定夹爪；25-滑压夹爪；26-卡接槽；27-卡块；28-迭压钢片组件；29-定子线圈；30-铜环；31-冷却通道；32-后座本体；33-容纳槽；34-冷却接头；35-分隔片；36-活塞动力板；37-进气接头；38-顶杆；39-安装腔；40-镶件；41-凹槽；42-排气孔；43-进气孔。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式：

如图1-8所示，一种自动换刀刀柄内藏式电主轴，包括主轴本体1和提供动力地与所述主轴本体1可传动连接的驱动装置2，所述主轴本体1设置有冷却机构3，所述主轴本体1包括内部压装有主轴组件4的主轴箱体5、分别设置于所述主轴箱体5两端的后座6和防尘盖7，所述主轴组件4通过冷却铜套8固定安装于所述主轴箱体5内，所述后座6设置有检测装置9和控制装置，所述主轴组件4的其中一端与所述驱动装置2可传动地相互连接，另一端可拆卸地与刀柄10相连接。

其中，所述主轴本体1两端分别包括后轴承组件11、前轴承组件12及轴芯，所述主轴组件4分别插设于所述后轴承组件11和所述前轴承组件12中，所述后轴承组件11设置于所述后座6和所述主轴箱体5之间，所述前轴承组件12设置于所述防尘盖7和所述主轴箱体5之间，所述后轴承组件11包括轴承座13和设置于所述轴承座13中的后轴承14，所述后轴承14上下两侧分别设置有位于同一轴线上的垫环15和弹性垫片16，具体地，本实用新型后轴承组件11和前轴承组件12中均设置有轴承，在轴承中，采用陶瓷材料做滚珠，在高速回转时，滚珠与滚道间的滚动和滑动摩擦比钢珠轴承小，发热量降低，轴承布置采用前二后一的方式，前轴承组件12中的两个前轴承预装于转子主轴17上，在两个轴承之间装有内外圈定距环，后轴承组件11中的后轴承14安装于与主轴箱体5连接的后轴承座13中，后轴承14的下方装有若干个弹性垫片16，后轴承14外端用前后锁紧螺母固定，锁紧螺母的扭矩为一固定值。

其中，所述主轴组件4包括转子主轴17、轴霸18、弹片组件19、夹持组件20及电磁组件21，所述轴霸18设置于所述转子主轴17内部，所述弹片组件19和所述夹持组件20依次安装于所述轴霸18内，所述电磁组件21设置于所述转子主轴17外侧，所述轴霸18后部设计有耐磨胶套，所述弹片组件19分为两组，其连续的两组所述弹片组件19之间用平垫片隔开，所述轴霸18其中一端与驱动装置2非接触式连接，另一端与所述夹持组件20相连接。

其中，所述夹持组件20包括连接块22和夹爪23，所述夹爪23包括固定夹爪24和扣接于所述固定夹爪24上的滑压夹爪25，所述滑压夹爪25设置有卡接槽26，所述连接块22设置有与所述卡接槽26相配合的卡块27，所述连接块22其中一端通过所述卡块27卡接于所述卡接槽26内，使其与所述滑压夹爪25可传动地相互连接，另一端与所述弹片组件19可传动地相互连接。

其中，所述电磁组件21套设于所述转子主轴17外侧，所述电磁组件21由内至外依次包括迭压钢片组件28、定子线圈29及铜套8，其中所述迭压钢片组件28采用具有高导磁率的优质矽迭压钢片组件28迭压而成，所述迭压钢片组件28的两端均设置铜环30，所述迭压钢片组件28与所述铜环30通过内部插接铜条钎焊成型，并随转子主轴17同步旋转，具体地，沿所述迭压钢片组件28横截面实体中心圆轴向穿插连接铜条，再在两端连接短路铜环30，并以钎焊固定成型，按工艺将其与主轴压配成一体，所述铜套8套装于线圈外部，所述铜套8设置有循环冷却通道31，其循环冷却通道31与主轴箱体5水路通道连通，所述定子线圈29和所述铜套8固定安装在所述主轴箱体5内，不随转子主轴17和设置于其上的迭压钢片组件28、所述铜环30一并旋转。

其中，所述后座6包括后座本体32、分别设置在所述后座6内的检测装置9和控制装置，所述后座本体32设置有冷却机构3和连通于中心轴腔的容纳槽33，所述检测装置9和所述控制装置分别固定安装于所述容纳槽33内，所述冷却机构3包括相互连通的冷却接头34和冷却通道31。

其中，所述驱动装置2由多组分隔片35和设置于所述分隔片35内的活塞动力板36组成多级活塞式联合推动结构，所述驱动装置2其中一端设置有进气接头37，另一端安装有顶杆38，所述驱动装置2与所述后座6相互固定，使所述顶杆38插设于所述后座6内，所述驱动装置2接有最优但不限定为气缸，该气缸还有为防尘盖7和筒夹提供保护气源、防止外界杂物和污水进入主轴内部的作用。

其中，所述后座6、所述主轴箱体5及所述防尘盖7均设置有相互连通的冷却通道31，所述防尘盖7设置有安装腔39，所述安装腔39中设置有镶件40，所述镶件40与所述安装腔39相配合的一侧设置有凹槽41，所述镶件40中沿其内周侧壁阵列式地分布有若干个排气孔42，若干个所述排气孔42均与所述凹槽41相连通，所述防尘盖7设置有进气孔43，所述进气孔43分别与所述主轴箱体5的冷却通道31和所述凹槽41相连通。

具体地，防尘盖7安装于电主轴工作刀具所在的一端，设计有内置铜合金气封镶件40，压缩空气自气缸进入，经由主轴箱体5，通过镶件40排气孔42喷出，形成气幕保护，阻止外界杂物进入，同时刀柄10缩咀也设计了类似的气封保护，防止外界杂物通过刀具安装孔进入主轴内部。

在使用本实用新型的一种自动换刀刀柄10内藏式电主轴时，首先确认冷却水和压缩空气管路接通，且无异常泄露，主轴主线与370V三相交流电源接通，控制系统工作正常，启动驱动变频器，按预设程序开始第一阶段恒定加速度加速，根据不同的生产工艺，主轴转矩为适用于生的相对定值，然后开始第二阶段加速，该过程主轴功率恒定，转矩随速度提高而减小，直至达到最高转速。

当更换刀具时，PLC控制的内置编码器发出动作信号，从气缸顶部通入压缩空气，活塞动力板36依次推动顶杆38、轴霸18等转子主轴17向下运动，使滑压夹爪25张开，拆下ISO刀柄10，同时自动换上新刀柄10刀具，并通过气动作用使气缸回位，刀具重新安装到位。

其次，新主轴或长期未用的主轴启用前，必须进行热机磨合，从额定转速的20%开始，转速由低到高，每10分钟递增20%，直至达到额定转速。如遇异常，可降低转速或停机10分钟以后重新磨合，磨合前后必须保证冷却系统畅通，直至主轴温度降至工作环境温度要求范围内。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本实用新型的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种自动换刀刀柄内藏式电主轴，包括主轴本体和提供动力地与所述主轴本体可传动连接的驱动装置，其特征在于：所述主轴本体设置有冷却机构，所述主轴本体包括内部压装有主轴组件的主轴箱体、分别设置于所述主轴箱体两端的后座和防尘盖，所述主轴组件通过冷却铜套固定安装于所述主轴箱体内，所述后座设置有检测装置和控制装置，所述主轴组件的其中一端与所述驱动装置可传动地相互连接，另一端可拆卸地与刀柄相连接。

2.根据权利要求1所述一种自动换刀刀柄内藏式电主轴，其特征在于：所述主轴本体两端分别包括后轴承组件和前轴承组件，所述主轴组件分别插设于所述后轴承组件和所述前轴承组件中，所述后轴承组件设置于所述后座和所述主轴箱体之间，所述前轴承组件设置于所述防尘盖和所述主轴箱体之间，所述后轴承组件包括轴承座和设置于所述轴承座中的后轴承，所述后轴承上下两侧分别设置有位于同一轴线上的垫环和弹性垫片。

3.根据权利要求2所述一种自动换刀刀柄内藏式电主轴，其特征在于：所述主轴组件包括转子主轴、轴霸、弹片组件、夹持组件及电磁组件，所述轴霸设置于所述转子主轴内部，所述弹片组件和所述夹持组件依次安装于所述轴霸内，所述电磁组件设置于所述转子主轴外侧，所述轴霸后部设计有耐磨胶套，所述轴霸其中一端与驱动装置非接触式连接，另一端与所述夹持组件相连接。

4.根据权利要求3所述一种自动换刀刀柄内藏式电主轴，其特征在于：所述夹持组件包括连接块和夹爪，所述夹爪包括固定夹爪和扣接于所述固定夹爪上的滑压夹爪，所述滑压夹爪设置有卡接槽，所述连接块设置有与所述卡接槽相配合的卡块，所述连接块其中一端通过所述卡块卡接于所述卡接槽内，使其与所述滑压夹爪可传动地相互连接，另一端与所述弹片组件可传动地相互连接。

5.根据权利要求3所述一种自动换刀刀柄内藏式电主轴，其特征在于：所述电磁组件套设于所述转子主轴外侧，所述电磁组件由内至外依次包括迭压钢片组件、定子线圈及铜套，所述迭压钢片组件的两端均设置铜环，所述迭压钢片组件与所述铜环通过内部插接铜条钎焊成型，并随转子主轴同步旋转，所述铜套设置有循环冷却通道。

6.根据权利要求1所述一种自动换刀刀柄内藏式电主轴，其特征在于：所述后座包括后座本体、分别设置在所述后座内的检测装置和控制装置，所述后座本体设置有冷却机构和连通于中心轴腔的容纳槽，所述检测装置和所述控制装置分别固定安装于所述容纳槽内，所述冷却机构包括相互连通的冷却接头和冷却通道。

7.根据权利要求1所述一种自动换刀刀柄内藏式电主轴，其特征在于：所述驱动装置由多组分隔片和设置于所述分隔片内的活塞动力板组成多级活塞式联合推动结构，所述驱动装置其中一端设置有进气接头，另一端安装有顶杆，所述驱动装置与所述后座相互固定，使所述顶杆插设于所述后座内。

8.根据权利要求1所述一种自动换刀刀柄内藏式电主轴，其特征在于：所述后座、所述主轴箱体及所述防尘盖均设置有相互连通的冷却通道，所述防尘盖设置有安装腔，所述安装腔中设置有镶件，所述镶件与所述安装腔相配合的一侧设置有凹槽，所述镶件中沿其内周侧壁阵列式地分布有若干个排气孔，若干个所述排气孔均与所述凹槽相连通，所述防尘盖设置有进气孔，所述进气孔分别与所述主轴箱体的冷却通道和所述凹槽相连通。