CN207205287U - 一种超高速高精度大功率智能电主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超高速高精度大功率智能电主轴，包括主轴转子和刀具，主轴转子设置在刀具上部，主轴转子上设有前轴承座，轴承设置在主轴转子和前轴承座之间，前轴承座的一端设有加速度型振动传感器，振动传感器信号线的一端连接加速度型振动传感器，振动传感器信号线的另一端连接机床控制系统。对电主轴工作过程中的实时在线振动进行监测，将刀具动平衡不好、切削参数不合理或机床撞击等引起的振动现象进行及时反馈给机床控制系统，当出现电主轴的振动值超过机床控制系统所设定的振动安全范围时，机床将立即报警停机，从而保护刀具及电主轴，提高电主轴的可靠性及使用寿命。

Description

一种超高速高精度大功率智能电主轴

技术领域

本实用新型涉及机床技术领域，具体涉及一种超高速高精度大功率智能电主轴。

背景技术

随着科技的进步，超高速高精度加工技术发展迅速，装备制造业所需各种高精度机床成为目前的具有战略意义性产业，超高速、高精度电主轴作为高精度加工的机床的核心部件，成为衡量整个设备指标和加工制造业的主要指标。目前国内市场上主流的机加工电主轴由于体积限制、内置电机较小，导致输出功率和输出扭矩已经无法满足现代设备超高速度、高精度、大功率的需求。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种超高速高精度大功率智能电主轴，用于高精密的高光玻璃、雕铣、高精密成型机及小零件加工，具有功率大、扭矩大、夹持力大，生产效率高、活塞式自动换刀系统，缸筒具有有良好的冷却系统，定子、线圈有灵敏的温控特性，本发明的刀具更换方便，超高速、高精度轴承，能保证在大负荷下安全稳定工作。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种超高速高精度大功率智能电主轴，包括：

钢筒，所述钢筒内具有容纳空间，筒组件固定在背盖上，钢筒前端面和前端盖连接，钢筒后端面和后轴承座组件连接；

转子组件，所述转子组件设置在钢筒内的容纳空间内且穿过线圈定子，转子的前端部伸出钢筒；

线圈定子，所述线圈定子设置在钢筒内的容纳空间内且贴合在钢筒内壁上；

拉杆，所述拉杆安装在转子内部，锥型夹头和拉杆连接，刀柄夹在夹头内，通过拉杆和夹头往返运动实现夹紧、分离，进而实现换刀夹刀；

自动换刀装置，所述自动换刀装置设置在钢筒的一端，自动换刀装置的活塞相互连接并和端盖一起组成换刀系统动力部分。

优选的是，还包括陶瓷球前轴承和陶瓷球后轴承，陶瓷球前轴承装配在转子前端，陶瓷球后轴承安装在转子后端，从而实现旋转运动。

上述任一方案优选的是，还包括转子鼠笼，转子鼠笼和鼠笼安装套过盈配合安装在转子上，转子鼠笼和线圈前后对称且中心重合。

上述任一方案优选的是，所述转子和前端盖之间通过防尘盖进一步密封，转子、前端盖、防尘盖和转子锁紧螺母共同构成迷宫式结构。

上述任一方案优选的是，所述前端盖上还设有万向喷嘴。

上述任一方案优选的是，所述拉杆的一端安装有碟形弹簧。

上述任一方案优选的是，所述自动换刀装置包括三片气缸活塞，气缸活塞通过气缸推杆连接在一起并和端盖一起组成换刀系统动力部分。

上述任一方案优选的是，所述端盖上设有进气管接头和出气管接头，进气管接头和出气管接头通过压缩气体进出控制活塞运动，间接实现松刀、夹紧刀柄的作用。

上述任一方案优选的是，所述背盖上安装有位置传感器，用于直接指示夹刀、松刀。

本实用新型的有益效果是：提供一种超高速高精度大功率智能电主轴，在保证主轴的加工刚性的同时，加长了主轴前端转子伸出量，有利于更紧凑设计机床的刀库，避免五轴联动机床的加工干涉；采用夹头式装夹，刀具的夹持精度高；主轴前端为锥度迷宫式密封，能更有效的防尘及防水；主轴换刀方式为自动换刀，拉刀机构使用寿命超过一百万次；换刀时前端吹气设计，可长久保持锥孔清洁，保证装夹精度；使用高精度进口陶瓷球树脂保持架滚珠轴承，高刚度、耐热、耐磨、高速性能优良等特性；采用内置式碟片有效提高加工精度，提高了产品可靠性、稳定性及寿命；前端带有喷水装置，对比机床喷水装置，可大大减小喷水与刀具的角度，显著提高加工深槽时刀具冷却及排屑效果。

附图说明

图1为本实用新型一优选实施例的外部结构示意图；

图2为图1的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1-图2所示，根据本发明实施例的电主轴010包括钢筒011、后轴承座012、陶瓷球后轴承015、陶瓷球前轴承017、线圈定子016、转子组件030、自动打刀系统020。

钢筒011内内壁设有冷却循环水路。钢筒011前端和前端盖013通过螺钉锁紧、钢筒011后端面和后轴承座012通过螺钉锁紧；电机线圈定子016安装在钢筒 011中间位置；前陶瓷球轴承017安装在钢筒011前端轴承座内；后陶瓷球轴承 015安装在后轴承座012上。

转子组件030安装在钢筒011内中心位置，且转子031的前端部伸出钢筒011，转子组件030穿过线圈定子016；陶瓷球前轴承017装配在转子031前端上，陶瓷球后轴承015安装在转子031后端实现旋转运动。转子鼠笼037和鼠笼安装套过盈配合安装在转子031上，并且装配方式和线圈16前后对称，中心重合，减少磁阻转矩，有助于提高电主轴010的过载能力和功率密度。

转子031、前端盖013、防尘盖034和转子锁紧螺母共同构成迷宫式结构、有效防止切削液、灰尘、切屑等进入、有效保护陶瓷球前轴承017和电主轴010性能。

万向喷嘴014安装在前端盖013上、通过钢筒组件011内部管路喷切削冷却液，万向喷嘴014的安装校对可以根据实际需要调整角度；

根据本发明实施例的电主轴010通过在钢筒011内设置方波形循环冷却水路，用来吸收线圈定子016、以及转子鼠笼037、陶瓷球前轴承017、陶瓷球后轴承 015工作时产生的部分热量、提高电主轴010寿命和加工精度；节省大量空间，减小电主轴010的体积，使电主轴010适用于更多空间场合。因此，根据本发明实施例的电主轴010具有超高速高精度大功率且体积小等优点。

拉杆036作为自动换刀装置020的执行装置，安装在转子031内部中空位置、锥型夹头033和拉杆036通过螺纹连接，刀柄032被夹在夹头033内，通过拉杆036和夹头033往返运动实现夹紧、分离，实现换刀夹刀；在拉杆036的后端安装有碟形弹簧、配合拉杆036夹紧刀柄作用；

自动换刀装置020中的三片气缸活塞022通过气缸推杆023连接在一起并和端盖026一起组成换刀系统动力部分；进气管接头025和出气管接头024通过压缩气体进出控制活塞022运动，间接实现松刀、夹紧刀柄的作用；

背盖021上安装有位置传感器027、直接指示夹刀、松刀；缸筒组件011固定在背盖021上，背盖021再和后轴承座012通过螺丝连接；

本发明的功率大、扭矩大、高精度、超高速、夹持力大，生产效率高能自动换刀电主轴；主轴的结构紧密，包括主体钢筒、内置驱动电机线圈定子、包含轴承在内的转轴组件、拉刀系统、水循环冷却系统、气循环系统等；驱动电机鼠笼安装在转轴上、转轴通过两对配对陶瓷球轴承支撑，转子内部有拉杆、碟簧、夹头等组成拉刀系统；保证主轴的加工刚性同时加长了主轴前端转子伸出量，有利于更紧凑设计机床的刀库，避免五轴联动机床的加工干涉；锥型弹性夹头装夹，刀具的夹持精度高；主轴前端为锥度迷宫式密封，能更有效的防尘及防水；拉刀系统气缸包括气缸分割缸、活塞、气缸推杆等；主轴前端带有万能冷却液喷嘴装置，对比机床喷水装置，可大大减小喷水与刀具的角度，提高加工深槽时刀具冷却及排屑效果；气缸安装在背盖上面、打刀位置传感器、水循环水管接头安装在背盖上。

本发明主轴在保证主轴的加工刚性同时加长了主轴前端转子伸出量，有利于更紧凑设计机床的刀库，避免五轴联动机床的加工干涉；采用夹头式装夹，刀具的夹持精度高；主轴前端为锥度迷宫式密封，能更有效的防尘及防水；主轴换刀方式为自动换刀，拉刀机构使用寿命超过一百万次；换刀时前端吹气设计，可长久保持锥孔清洁，保证装夹精度；使用高精度进口陶瓷球树脂保持架滚珠轴承，高刚度、耐热、耐磨、高速性能优良等特性。采用内置式碟片有效提高加工精度提高了产品可靠性、稳定性及寿命；前端带有喷水装置，对比机床喷水装置，可大大减小喷水与刀具的角度，显著提高加工深槽时刀具冷却及排屑效果。

根据本发明实施例的大功率超高速高精度电主轴010适用于高精度钻铣床、高精度数控机床、高精度雕刻机床、高精度磨床、以及其他需要超高转速高精度大功率机床等。也可以使用一些特殊需要使用超高速高精度大功率电主轴的领域。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种超高速高精度大功率智能电主轴，其特征在于，包括：

钢筒(011)，所述钢筒(011)内具有容纳空间，钢筒(011)固定在背盖(021)上，钢筒(011)前端面和前端盖(013)连接，钢筒(011)后端面和后轴承座组件(012)连接；

转子组件(030)，所述转子组件(030)设置在钢筒(011)内的容纳空间内且穿过线圈定子(016)，转子(031)的前端部伸出钢筒(011)；

线圈定子(016)，所述线圈定子(016)设置在钢筒(011)内的容纳空间内且贴合在钢筒(011)内壁上；

拉杆(036)，所述拉杆(036)安装在转子(031)内部，锥型夹头(033)和拉杆(036)连接，刀柄(032)夹在夹头(033)内，通过拉杆(036)和夹头(033)往返运动实现夹紧、分离，进而实现换刀夹刀；

自动换刀装置(020)，所述自动换刀装置(020)设置在钢筒(011)的一端，自动换刀装置(020)的活塞(022)相互连接并和端盖(026)一起组成换刀系统动力部分。

2.根据权利要求1所述的一种超高速高精度大功率智能电主轴，其特征在于，还包括陶瓷球前轴承(017)和陶瓷球后轴承(015)，陶瓷球前轴承(017)装配在转子(031)前端，陶瓷球后轴承(015)安装在转子(031)后端，从而实现旋转运动。

3.根据权利要求2所述的一种超高速高精度大功率智能电主轴，其特征在于，还包括转子鼠笼(037)，转子鼠笼(037)和鼠笼安装套过盈配合安装在转子(031)上，转子鼠笼(037)和线圈(16)前后对称且中心重合。

4.根据权利要求1所述的一种超高速高精度大功率智能电主轴，其特征在于，所述转子(031)和前端盖(013)之间通过防尘盖(034)进一步密封，转子(031)、前端盖(013)、防尘盖(034)和转子锁紧螺母共同构成迷宫式结构。

5.根据权利要求4所述的一种超高速高精度大功率智能电主轴，其特征在于，所述前端盖(013)上还设有万向喷嘴(014)。

6.根据权利要求1所述的一种超高速高精度大功率智能电主轴，其特征在于，所述拉杆(036)的一端安装有碟形弹簧。

7.根据权利要求1所述的一种超高速高精度大功率智能电主轴，其特征在于，所述自动换刀装置(020)包括三片气缸活塞(022)，气缸活塞(022)通过气缸推杆(023)连接在一起并和端盖(026)一起组成换刀系统动力部分。

8.根据权利要求7所述的一种超高速高精度大功率智能电主轴，其特征在于，所述端盖(026)上设有进气管接头(025)和出气管接头(024)，进气管接头(025)和出气管接头(024)通过压缩气体进出控制活塞(022)运动，间接实现松刀、夹紧刀柄的作用。

9.根据权利要求1所述的一种超高速高精度大功率智能电主轴，其特征在于，所述背盖(021)上安装有位置传感器(027)，用于直接指示夹刀、松刀。