CN207386576U - 一种高速复合雕铣中心出水气动换刀电主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高速复合雕铣中心出水气动换刀电主轴，包括机体、位于所述机体内的旋转轴组件、定子组件、预紧机构以及位于所述旋转轴组件两端的前轴承和后轴承，还包括位于所述旋转轴组件内的换刀机构、位于所述机体后端上的连接体、与所述连接体连接的气缸组件、中心出水机构以及密封机构，所述换刀机构通过所述中心出水机构与所述气缸组件连接，所述气缸组件为双向气缸，所述连接体上还设有进水管路以及进气管路，所述进水管路以及所述进气管路相互切换。本实用新型采用内置式进水机构具有主轴结构紧凑、同功率体积小、密封性好以及轴承使用寿命长的特点。

Description

一种高速复合雕铣中心出水气动换刀电主轴

技术领域

本实用新型涉及一种高速复合雕铣中心出水气动换刀电主轴，属于电主轴技术领域。

背景技术

在目前国内模具雕铣及高精度行业中，在加工高精度零件时都会采用中心出水刀具，而采用的主轴大多为机械式主轴，这样的主轴不仅结构大，而且转速低，无法满足高精度加工的需求。针对上述存在问题，迫切需要一种高速复合雕铣中心出水气动换刀电主轴。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种采用内置式进水机构具有主轴结构紧凑、同功率体积小、密封性好以及轴承使用寿命长的高速复合雕铣中心出水气动换刀电主轴。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种高速复合雕铣中心出水气动换刀电主轴，包括机体、位于所述机体内的旋转轴组件、定子组件、预紧机构以及位于所述旋转轴组件两端的前轴承和后轴承，还包括位于所述旋转轴组件内的换刀机构、位于所述机体后端上的连接体、与所述连接体连接的气缸组件、中心出水机构以及密封机构，所述换刀机构通过所述中心出水机构与所述气缸组件连接，所述换刀机构包括刀柄、拉杆、位于所述拉杆靠近刀具一端的拉爪、位于所述拉杆远离刀具一端的压套以及套装在所述拉杆上的碟簧组件；

所述气缸组件为双向气缸，包括气缸体、至少一个前活塞、至少一组限位挡板、至少一个后活塞以及后盖，所述气缸体内设有前活塞回位气路与后活塞进气气路，所述连接体上设有活塞复位进气口T1，与所述前活塞回位气路连通，所述前活塞回位气路贯通至所述前活塞后端部，所述后盖上设有卸刀进气口T0，与所述后活塞进气气路连通，所述后活塞进气气路贯通至所述后活塞前端部，向所述卸刀进气口T0 注入空气推动所述前活塞前移使所述碟簧组件压缩以及所述拉爪前移并自行张开进行换刀，向所述活塞复位进气口T1注入空气，使所述前活塞向远离刀具方向运动带动所述碟簧组件复位以及所述拉爪夹紧刀具，所述前活塞内设有水路气路切换通道；

所述连接体上还设有中心进水接口WA3以及进水管路，所述前活塞处于正常位置时所述进水管路通过所述水路气路切换通道与所述中心出水机构、所述压套中心、所述拉杆中心以及所述拉爪中心连通形成出水通道；

所述连接体上还设有除尘进气口CL以及进气管路，所述前活塞前移处于卸刀状态时，所述进气管路通过所述水路气路切换通道与所述中心出水机构、所述压套中心、所述拉杆中心以及所述拉爪中心连通形成第一压缩气体通道用于换刀除尘。

所述气缸体内还包括回位弹簧用于辅助所述前活塞复位。

所述连接体上还设有气封入口AS，所述气封入口AS与所述机体、端盖、前端压盖以及防尘罩连通形成第二压缩空气通道，压缩空气在所述防尘罩内产生微正压空气，所述微正压空气通过防尘罩与所述旋转轴组件之间的缝隙流出，在所述旋转轴组件轴前端周围形成气膜，避免外界的水分、杂质进入所述旋转轴组件内；所述防尘罩与所述前端压盖之间还设有迷宫密封盖。

所述连接体上还设有传感器引线接口SE，所述连接体内设有组位置传感器，用于检测换刀、拉刀状态，所述位置传感器通过传感器引线与外部控制系统连接。

所述前轴承和所述后轴承均采用两组配对并联轴承，轴承配对形式为DT组合形式。

所述并联轴承之间设有隔圈组。

所述连接体上还设有冷却液进口WA1以及冷却液出口WA2，所述连接体与所述机体内形成有与所述冷却液进口WA1以及所述冷却液出口WA2连通的冷却液双螺旋水道；冷却液经所述冷却液进口WA1进入冷却液双螺旋水道，对所述定子组件、所述前轴承、所述后轴承进行冷却，最后从所述冷却液出口WA2排出。

所述冷却液为水或低粘度的油。

本实用新型所达到的有益效果：1、采用除尘气路与冷却水进水通路可相互切换的设置，可以使主轴整体结构紧凑，内置式进水机构的设计融入，满足了深孔加工的需求，并优化了主轴的整体结构，减小了主轴的体积，维护保养方便；

2、采用非接触式气密封和迷宫式密封相结合，避免因接触式密封不能高速旋转的缺陷，从而能获得更高的旋转速度，以此获得了更好的密封效果；

3、将轴承结构设置成DT结构以及加入隔圈组的设置，极大地提高了主轴的静态和动态刚度，提高轴承轴向切削力，进而提高电主轴的精度、转速，还可以有效减小换刀机构工作时对轴承的损害，提高电主轴的使用寿命。

4、采用位置传感器的设置，通过位置传感器反馈的信号使外部的控制系统得到准确的刀具位置状态，实现机床系统控制自动换刀。

附图说明

图1是实施例第一剖面结构示意图；

图2是实施例侧面结构示意图；

图3是实施例的第二剖面结构示意图；

图4是实施例处于卸刀状态的结构示意图；

图5是实施例气缸组件第三剖面结构示意图；

图6是实施例外形示意图；

附图标记说明：1 BT刀柄、2防尘罩、3密封盖、4前端压盖、5前轴承、6锥套、7前隔圈组、8端盖、9拉爪、10机壳体、11定子线包、12推杆、13旋转轴组件、14碟簧组件、15预紧机构、16后轴承、17后隔圈组、18传感器组件、19 压套、20连接体、21中心出水结构、22气缸体、23回位弹簧、24前活塞、25限位挡板、26后活塞、27后盖。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1，图6所示，一种高速复合雕铣中心出水气动换刀电主轴，包括机体10、位于所述机体10内的旋转轴组件13、定子组件11、预紧机构15以及位于所述旋转轴组件13两端的前轴承5和后轴承16，所述前轴承5安装在端盖7内，后轴承 16安装于机体10机壳内，部驱动机构输出的高频三相电源通过内置电机引线(U、 V、W)供电给电主轴，驱动主轴高速运转，所能运转的最高转速取决于前轴承5、后轴承16、旋转轴组件13、预紧机构15所组成的轴系的最高转速。本发明通过对主轴的结构进行优化设计，主轴可达到低速转矩大，高速24000rpm的稳定工作转速，除上述主体结构外，还包括位于所述旋转轴组件13内的换刀机构、位于所述机体10后端上的连接体20、与所述连接体20连接的气缸组件、中心出水机构21以及密封机构，所述换刀机构通过所述中心出水机构21与所述气缸组件连接，所述换刀机构包括BT刀柄1、拉杆12、位于所述拉杆12靠近刀具一端的拉爪9、位于所述拉杆12远离刀具一端的压套19以及套装在所述拉杆12上的碟簧组件14；

所述气缸组件为双向气缸，如图5所示，包括气缸体22、回位弹簧23、前活塞24、2组限位挡板25、2个后活塞26以及后盖27，所述气缸体22内设有前活塞回位气路与后活塞进气气路，所述连接体20上设有活塞复位进气口T1，与所述前活塞回位气路连通，所述前活塞回位气路贯通至所述前活塞24后端部，所述后盖27上设有卸刀进气口T0，与所述后活塞进气气路连通，所述后活塞进气气路贯通至所述后活塞26前端部，如图2所示，向所述卸刀进气口T0注入0.6MPa的压缩空气推动所述前活塞24前移使所述碟簧组件14压缩以及所述拉爪9前移并自行张开进行换刀，如图4所示，更换了新的刀具组后，外部控制系统控制卸刀进气接口 TO卸压，同时向所述活塞复位进气口T1注入0.6MPa的压缩空气，以及回位弹簧 23的辅助作用下，使所述前活塞24向远离刀具方向运动带动所述碟簧组件14复位以及所述拉爪9夹紧刀具，回复至图3所示的状态，实现换刀；

所述前活塞24内还设有水路气路切换通道；所述连接体20上还设有中心进水接口WA3以及进水管路，所述前活塞24处于正常位置时所述进水管路通过所述水路气路切换通道与所述中心出水机构21、所述压套19中心、所述拉杆12中心以及所述拉爪9中心连通形成出水通道，如图3所示；

所述连接体20上还设有除尘进气口CL以及进气管路，所述前活塞24前移处于卸刀状态时，所述进气管路通过所述水路气路切换通道与所述中心出水机构21、所述压套19中心、所述拉杆12中心以及所述拉爪9中心连通形成第一压缩气体通道，用于清洁所述旋转轴组件13前端内锥面以及刀具组外锥面，保护锥面清洁度，从而确保主轴精度，如图4所示。

所述连接体20上还设有气封入口AS，所述气封入口AS与所述机体10、端盖 8、前端压盖4以及防尘罩2连通形成第二压缩空气通道，压缩空气在所述防尘罩2 内产生微正压空气，所述微正压空气通过防尘罩2与所述旋转轴组件13之间的缝隙流出，在所述旋转轴组件13轴前端周围形成气膜，避免外界的水分、杂质进入所述旋转轴组件13内；所述防尘罩2与所述前端压盖4之间还设有迷宫密封盖3。电主轴采用压缩空气进行非接触式气密封和迷宫式密封相结合，避免因接触式密封不能高速旋转的缺陷，从而能获得更高的旋转速度，以此获得了更好的密封效果。

所述连接体20上还设有传感器引线接口SE，所述连接体20内设有2组位置传感器18，用于检测换刀、拉刀状态，所述位置传感器18通过传感器引线与外部控制系统连接。

所述前轴承5和所述后轴承16均采用两组配对并联轴承，轴承配对形式为DT 组合形式。前轴承5并联轴承之间还设有前隔圈组7，前隔圈组7由前外隔圈与前内隔圈组成；后端轴16并联轴承之间设有后隔圈组17，后隔圈组17由前后隔圈与后内隔圈组成。

所述连接体20上还设有冷却液进口WA1以及冷却液出口WA2，所述连接体 20与所述机体10内形成有与所述冷却液进口WA1以及所述冷却液出口WA2连通的冷却液双螺旋水道；冷却液经所述冷却液进口WA1进入冷却液双螺旋水道，对所述定子组件11、所述前轴承5、所述后轴承16进行冷却，最后从所述冷却液出口WA2排出。完成循环换热，使主轴的热稳定性得以保证，极大地提高了加工精度。同时在整个循环通道中增设了检修孔，以便在检修主轴时对因冷却液中沉淀杂质的清理，这样可保持冷却水道的畅通及冷却效果，大大延长了电主轴的寿命。冷却液可以是水或者低粘度的油。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种高速复合雕铣中心出水气动换刀电主轴，包括机体(10)、位于所述机体(10)内的旋转轴组件(13)、定子组件(11)、预紧机构(15)以及位于所述旋转轴组件(13)两端的前轴承(5)和后轴承(16)，其特征是，还包括位于所述旋转轴组件(13)内的换刀机构、位于所述机体(10)后端上的连接体(20)、与所述连接体(20)连接的气缸组件、中心出水机构(21)以及密封机构，所述换刀机构通过所述中心出水机构(21)与所述气缸组件连接，所述换刀机构包括刀柄(1)、拉杆(12)、位于所述拉杆(12)靠近刀具一端的拉爪(9)、位于所述拉杆(12)远离刀具一端的压套(19)以及套装在所述拉杆(12)上的碟簧组件(14)；

所述气缸组件为双向气缸，包括气缸体(22)、至少一个前活塞(24)、至少一组限位挡板(25)、至少一个后活塞(26)以及后盖(27)，所述气缸体(22)内设有前活塞回位气路与后活塞进气气路，所述连接体(20)上设有活塞复位进气口T1，与所述前活塞回位气路连通，所述前活塞回位气路贯通至所述前活塞(24)后端部，所述后盖(27)上设有卸刀进气口T0，与所述后活塞进气气路连通，所述后活塞进气气路贯通至所述后活塞(26)前端部，向所述卸刀进气口T0注入空气推动所述前活塞(24)前移使所述碟簧组件(14)压缩以及所述拉爪(9)前移并自行张开进行换刀，向所述活塞复位进气口T1注入空气，使所述前活塞(24)向远离刀具方向运动带动所述碟簧组件(14)复位以及所述拉爪(9)夹紧刀具，所述前活塞(24)内还设有水路气路切换通道连接通道；

所述连接体(20)上还设有中心进水接口WA3以及进水管路，所述前活塞(24)处于正常位置时所述进水管路通过所述水路气路切换通道与所述中心出水机构(21)、所述压套(19)中心、所述拉杆(12)中心以及所述拉爪(9)中心连通形成出水通道；

所述连接体(20)上还设有除尘进气口CL以及进气管路，所述前活塞(24)前移处于卸刀状态时，所述进气管路通过所述水路气路切换通道与所述中心出水机构(21)、所述压套(19)中心、所述拉杆(12)中心以及所述拉爪(9) 中心连通形成第一压缩气体通道用于换刀除尘。

2.根据权利要求1所述的一种高速复合雕铣中心出水气动换刀电主轴，其特征是，所述气缸体(22)内还包括回位弹簧(23)，用于辅助所述前活塞(24)复位。

3.根据权利要求1所述的一种高速复合雕铣中心出水气动换刀电主轴，其特征是，所述连接体(20)上还设有气封入口AS，所述气封入口AS与所述机体(10)、端盖(8)、前端压盖(4)以及防尘罩(2)连通形成第二压缩空气通道，压缩空气在所述防尘罩(2)内产生微正压空气，所述微正压空气通过防尘罩(2)与所述旋转轴组件(13)之间的缝隙流出，在所述旋转轴组件(13)轴前端周围形成气膜，避免外界的水分、杂质进入所述旋转轴组件(13)内；所述防尘罩(2)与所述前端压盖(4)之间还设有迷宫密封盖(3)。

4.根据权利要求1所述的一种高速复合雕铣中心出水气动换刀电主轴，其特征是，所述连接体(20)上还设有传感器引线接口SE，所述连接体(20)内设有2组位置传感器(18)，用于检测换刀、拉刀状态，所述位置传感器(18)通过传感器引线与外部控制系统连接。

5.根据权利要求1所述的一种高速复合雕铣中心出水气动换刀电主轴，其特征是，所述前轴承(5)和所述后轴承(16)均采用两组配对并联轴承，轴承配对形式为DT组合形式。

6.根据权利要求5所述的一种高速复合雕铣中心出水气动换刀电主轴，其特征是，所述并联轴承之间设有隔圈组。

7.根据权利要求1所述的一种高速复合雕铣中心出水气动换刀电主轴，其特征是，所述连接体(20)上还设有冷却液进口WA1以及冷却液出口WA2，所述连接体(20)与所述机体(10)机壳内形成有与所述冷却液进口WA1以及所述冷却液出口WA2连通的冷却液双螺旋水道；冷却液经所述冷却液进口WA1进入冷却液双螺旋水道，对所述定子组件(11)、所述前轴承(5)、所述后轴承(16)进行冷却，最后从所述冷却液出口WA2排出。

8.根据权利要求7所述的一种高速复合雕铣中心出水气动换刀电主轴，其特征是，所述冷却液为水或低粘度的油。