CN207414356U - 一种数控车床自锁电主轴结构 - Google Patents

一种数控车床自锁电主轴结构 Download PDF

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康旭光
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Abstract

本实用新型提供一种数控车床自锁电主轴结构,包括主轴箱和主轴,还包括电机定子和转子,所述电机定子和转子设置于主轴箱内,所述转子固定套装于主轴上,所述定子与主轴箱固定连接。本实用新型的数控车床自锁电主轴结构实现了“零传动”的主轴传动模式,具有结构简单、传动效率高、运行稳定可靠的特点。

Description

一种数控车床自锁电主轴结构
技术领域
本实用新型涉及数控机床技术领域,特别是涉及一种数控车床的自锁电主轴结构。
背景技术
随着我国机械制造业的高速发展,对各种车床需求增大,传统的机械传动式车床主轴箱主要依靠需要机械减速和机械变速,不但结构复杂,而且精度及转速较低。
然而随着电气传动技术的迅速发展和日趋完善,高速数控机床主传动系统的机械结构已得到极大的简化,基本上取消了带轮传动和齿轮传动,不但简化了结构,而且大幅提高了车床主轴的转速和精度。
目前,机床主轴由内装式电机直接驱动,使得机床主传动链的长度大幅缩短,基本上实现了机床的“零传动”。
对于高速数控机床的工作性能,首先取决于高速电主轴的性能,数控机床高速电主轴单元直接影响加工系统的精度、稳定性及应用范围,其动力性能及稳定性对高速加工起着关键的作用。但是,目前的车床电主轴依然存在着结构比较复杂、传动效率较低的缺陷和不足。
现有数控车床电主轴结构存在着以下的技术缺陷:
(1)车床主轴悬臂较长,影响车床主轴在加持工件后的加工精度。
(2)主轴密封采用多部件联合密封,虽然能达到密封效果,但涉及多个零部件,易出现密封不足,引起泄漏。
(3)主轴前端无气幕保护,在高速加工时前端主轴轴承内部易形成真空环境,会将切削液、切屑等污染物吸入到轴承内部,破坏轴承的精密及寿命。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺陷和不足,本实用新型的目的在于提供一种结构紧凑、传动效率高的数控车床的自锁电主轴结构。
本实用新型的技术方案如下:
一种数控车床自锁电主轴结构,包括主轴箱和主轴,其特征在于:还包括电机定子和转子,所述电机定子和转子设置于主轴箱内,所述转子固定套装于主轴上,所述定子与主轴箱固定连接。
可选的,所述转子通过转子护套固定套装于主轴上,所述定子通过定子护套与主轴箱固定连接。
可选的,所述转子护套与主轴之间为过盈配合,所述定子护套与主轴箱之间为过盈配合。
可选的,所述主轴与主轴箱的两端均设置有迷宫式机械密封装置。
可选的,所述主轴箱的加工端设置有气幕结构,所述气幕结构位于主轴轴承的前端处。
可选的,所述气幕结构包括位于主轴前端连接面的环形气道以及主轴与主轴轴承之间的空隙。
可选的,所述气幕结构还包括进气口及出气口。
可选的,所述排气口为均布于气幕下方的若干个小孔。
可选的,所述主轴还设置有自锁装置,所述自锁装置包括一个液压油路驱动的刹车定子和刹车转子,液压油路驱动刹车定子做轴向移动,刹车定子驱动刹车转子压紧支撑套迫使主轴停车。
可选的,所述液压油路包括一个换向阀,所述换向阀通过另一油路驱动复位弹簧促使刹车转子复位解除主轴自锁。
本实用新型的技术效果在于:
本实用新型的数控车床自锁电主轴结构采用电机转子与主轴固定连接,电机定子与主轴箱固定连接的方式,直接将作为动力源的电机结构与主轴结构有机结合,真正意义上实现了“零传动”。这样的“零传动”不但避免了传动过程中导致的能耗增加、能效降低,还会导致结构复杂、运行可靠性差的缺陷,相应的还会增加生产、装配、维护的成本。
本实用新型的数控车床自锁电主轴结构还设置有“气幕”装置,通过在主轴前端的轴承前端面空隙处形成气幕,利用气幕可以有效避免切削液及切屑进入主轴轴承造成轴承伤损或失效,从而影响和破坏主控车床的加工精度和可靠运行。
本实用新型的数控车床自锁电主轴结构还设置有自锁结构,通过液压油路驱动刹车定子和刹车转子。其中,液压油路驱动刹车定子做轴向移动,刹车定子驱动刹车转子压紧支撑套迫使主轴停车,达到自锁的目的。
附图说明
图1所示为本实用新型的数控车床电主轴的结构示意图。
图2所示为本实用新型的数控车床电主轴的主轴箱的外部结构示意图。
附图标记说明:1、主轴箱体,2、轴承前套,3、前轴承外圈预压环,4、前轴承内圈套预压环,5、主轴,6、双列圆柱滚子轴承,7、双列角接触球轴承,8、前隔环,9、前锁紧螺母,10、定子护套,11、电机定子,12、电机转子,13、转子护套,14、后挡圈,15、单列圆柱滚子轴承,23、支撑套,24、刹车转子,25、活塞,26、油缸外套,34、复位弹簧,39、卡套式接头,40、油管,41、三通接头,42、油管接头,43、直通卡套式接头,44、油管,45、进油口,46、进气口,47,出气口,48、刹车定子。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示为本实用新型的数控车床电主轴的结构示意图,图2所述为主轴箱的外部结构示意图。
电主轴工作部分依次由主轴箱体1、轴承前套2、前轴承外圈预压环3、前轴承内圈套预压环4、主轴5、双列圆柱滚子轴承6、双列角接触球轴承7、前隔环8、前锁紧螺母9、定子护套10、电机定子11、电机转子12、转子护套13、后挡圈14、单列圆柱滚子轴承15等组成。
工作原理:电机采用交流同步内置式同步电机、变频调速,其中,电机转子12、转子护套13直接固定套装于主轴5上,本实用新型的内置式同步电机结构无任何中间转换机构直接将电能转换为车床主轴的回转机械能,实现了“零传动”的效果。电机转子12与转子护套13、转子护套13与主轴5均使用无键、过盈配合传递扭矩,具体装配时可以用热装方式安装为一个整体,主轴5安装在双列圆柱滚子轴承6、双列角接触球轴承7及单列圆柱滚子轴承15上。电机定子11与定子护套10、定子护套10与主轴箱体1之间均采用无键、过盈配合并采用热装方式安装为一个整体,即利用热胀冷缩原理,加热主轴箱体1在其线性变形后,再将安装好的电机定子11与定子护套10装入主轴箱体1内即可。
前端气幕保护结构基于主轴5在高速旋转时双列圆柱滚子轴承6、双列角接触球轴承7、前轴承外圈预压环3、前轴承内圈套预压环4内部空间易形成真空环境,在负压驱动下容易将切削液、切屑等细小颗粒吸入,从而对双列圆柱滚子轴承6、双列角接触球轴承7的使用寿命以及主轴精度造成严重影响,严重时直接会破坏轴承的使用功能,导致车床非正常停车或是损毁。
本实用新型的前端气幕保护结构工作原理:气体通过进气口46经过气路通道并最终于出气口47排出,可在主轴5前端轴承缝隙处形成气幕保护,以抵消高速旋转时内部形成的真空环境,该气幕可以有效阻止切削液、切屑等细小颗粒吸入主轴和双列圆柱滚子轴承6、双列角接触球轴承7中,从而改善轴承的工作环境,延长轴承的使用寿命。
自锁装置:本实用新型的数控车床的主轴在需要停止转动时,液压油通过进油口45、油管接头42、三通接头41分为两路;一路通过直通卡套式接头43、油管44、卡套式接头39,另一路通过卡套式接头39、油管40、卡套式接头39,分别进入到油缸外套26内,通过活塞25推动刹车定子48并将刹车转子24压紧在支撑套23上,从而实现主轴5停车及自锁。
相反,通过换向阀泄压,油路泄压后复位弹簧34弹回,推动刹车定子48反向运动实现复位,从而关闭主轴5自锁状态并回复主轴5转动。

Claims (9)

1.一种数控车床自锁电主轴结构,包括主轴箱和主轴,其特征在于:还包括电机定子和转子,所述电机定子和转子设置于主轴箱内,所述转子固定套装于主轴上,所述电机定子与主轴箱固定连接,所述主轴箱的加工端设置有气幕结构,所述气幕结构位于主轴轴承的前端处。
2.如权利要求1所述的数控车床自锁电主轴结构,其特征在于:所述转子通过转子护套固定套装于主轴上,所述定子通过定子护套与主轴箱固定连接。
3.如权利要求2所述的数控车床自锁电主轴结构,其特征在于:所述转子护套与主轴之间为过盈配合,所述定子护套与主轴箱之间为过盈配合。
4.如权利要求3所述的数控车床自锁电主轴结构,其特征在于:所述主轴与主轴箱的两端均设置有迷宫式机械密封装置。
5.如权利要求1所述的数控车床自锁电主轴结构,其特征在于:所述气幕结构包括位于主轴前端连接面的环形气道以及主轴与主轴轴承之间的空隙。
6.如权利要求5所述的数控车床自锁电主轴结构,其特征在于:所述气幕结构还包括进气口及出气口。
7.如权利要求6所述的数控车床自锁电主轴结构,其特征在于:所述出气口为均布于气幕下方的若干个小孔。
8.如权利要求1所述的数控车床自锁电主轴结构,其特征在于:所述主轴还设置有自锁装置,所述自锁装置包括一个液压油路驱动的刹车定子和刹车转子,液压油路驱动刹车定子做轴向移动,刹车定子驱动刹车转子压紧支撑套迫使主轴停车。
9.如权利要求8所述的数控车床自锁电主轴结构,其特征在于:所述液压油路包括一个换向阀,所述换向阀通过另一油路驱动复位弹簧促使刹车转子复位解除主轴自锁。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109412325A (zh) * 2018-11-16 2019-03-01 江苏思维福特机械科技股份有限公司 一种电机主轴
CN114147245A (zh) * 2021-11-22 2022-03-08 深圳市爱贝科精密工业股份有限公司 一种用于车床主轴的内置制动机构

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