CN209578828U - 一种高速铣削刀柄式电主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高速铣削刀柄式电主轴；包括主体机构、转子机构、定子机构、轴承机构、拉刀机构及气缸机构，轴承机构包括分别设置于转子机构两端的前轴承组件和后轴承组件，前轴承组件设置有内外垫环，后轴承组件的上下两侧分别设置有位于同一轴线上的垫环和调节弹簧，拉刀机构可拆卸地安装于转子机构上；本实用新型的有益效果体现为：电主轴配置了与PLC控制中心连接的位置近接开关，实现智能化监控自动换刀的功能。创新的自主设计刀柄握持机构，其结构强度和承靠面大幅增加，使得刀具握持力、径向切削刚性和载荷力也随之大幅增强，达到高金属移除率；通过机床刀架实出工件多工序集成工加工，助力机床设备商实现高智能集成化自动化产品之功能。

Description

一种高速铣削刀柄式电主轴

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机械加工机床的高速铣削刀柄式电主轴。

背景技术

在现有技术中，高速电主轴一般都是采用异步电动机的原理，利用交流变频技术，改变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，并且没有提供循环冷却系统来降低主轴高速运转时的温度，当电主轴在高速工作过程中，温升较快电机铁损过高，由于长时间处于高温状态，会影响电主轴工作稳定性和使用寿命，转子磁力件采用压铸铝材质，发热明显，间接导致定子线圈发热，降低整体工作效率及主轴寿命，增加维修费用，另外高速刀具采用夹头式，夹头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，同时主轴经过长时间的高强度工作，转子轴芯及夹头都会有一定程度的磨损，使用及维修费用高，通用性较差。

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机械加工机床的高速铣削刀柄式电主轴。

实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种高速铣削刀柄式电主轴，包括主体机构、转子机构、定子机构、轴承机构、拉刀机构及气缸机构，所述主体机构包括主轴箱体、分别设置于主轴箱体两端的后座机构和防尘盖，所述主体机构和所述后座机构均设置有冷却机构，所述转子机构、所述定子机构及所述轴承机构分别安装于所述主轴箱体的内腔中，所述气缸机构提供动力地设置于所述后座机构上，所述轴承机构包括分别设置于所述转子机构两端的前轴承组件和后轴承组件，所述前轴承组件由若干个前轴承所组成，若干个所述前轴承之间均设置有内外垫环，所述后轴承组件包括轴承座和相互叠设于所述轴承座中的若干个后轴承，若干个所述后轴承的上下两侧分别设置有位于同一轴线上的垫环和调节弹簧，所述拉刀机构可拆卸地安装于所述转子机构上。

其中，所述转子机构包括轴芯、顶杆、拉杆及弹性组件，所述拉杆和所述弹性组件分别设置于所述轴芯内，所述弹性组件位于所述拉杆和所述轴芯之间，所述顶杆安装于所述后座机构中，并与所述拉杆可传动地相互连接，另一端与所述气缸机构可传动地相互连接，所述弹性组件由若干个套设于所述拉杆上的碟形弹簧所组成，所述拉刀机构可拆卸地安装于所述拉杆上。

其中，所述拉刀机构包括夹爪和刀柄，所述夹爪包括固定夹爪和滑压爪片，所述滑压爪片为内部设置有容纳槽的筒式连接件，所述滑压爪片其中一端扣接于所述固定夹爪上，另一端扣接于所述刀柄上，所述滑压爪片设置有台阶部，所述台阶部和所述轴芯前腔内分别设置有相互配合的倾斜面，所述固定夹爪设置有螺纹，通过所述螺纹可传动地安装于与所述拉杆上。

其中，所述刀柄包括刀柄主体、缩咀及锁紧螺帽，所述刀柄主体设置有锥形面，并通过锥形面同轴的装入所述轴芯的锥孔内，所述刀柄主体内设置有锥形孔，所述锥形孔内设置有缩咀，所述缩咀通过一体成型的锥面于所述刀柄主体的所述锥形孔相互配合连接，所述缩咀内腔中心孔设置有同轴装入的刀具。

其中，所述后座机构包括后座和检测组件，所述后座设置有连通于所述主轴箱体内部的安装槽，所述检测组件位于所述安装槽中，并固定于所述轴承座上，所述检测组件包括定位座和固定在所述定位座内的近接开关。

其中，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形气槽，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形气槽相连通，所述防尘盖设置有进气孔，所述进气孔分别连通于所述冷却机构和所述凹形气槽。

其中，所述冷却机构由若干个相互连通的冷却通道所组成，所述冷却通道为气道或水道或由气道和水道相结合所组成的流道。

其中，所述气缸机构为多级活塞式联合推动结构，其包括气缸顶盖、若干个气缸分隔片及锁紧螺钉，所述气缸顶盖和若干个所述气缸分隔片中均设置有气缸活塞，所述气缸分隔片和所述气缸活塞接触面之间均设置有密封O型圈，所述气缸活塞均设置有位于同一轴线的安装孔，所述锁紧螺钉穿设于所述安装孔中，并与所述顶杆相连接。

其中，所述拉杆中心设置有吹尘孔，所述顶杆设置有通气孔。

其中，所述的定子机构包括依次套设于所述转子机构外侧的磁力件和定子基体，所述定子基体的两端分别设置有绕线端，所述定子基体和所述绕线端的连接处之间设置有绝缘板，所述磁力件的两端分别设置有铜环，所述磁力件与所述铜环通过内部插接铜条钎焊成型，并随转子轴芯同步旋转。

本实用新型的有益效果体现为：本实用新型旨在提供一种高速铣削刀柄式电主轴，转子磁力件采用铜导条的结构，提高了转子的导磁性,产生了较强的感应电流和转矩。电主轴采用上下放置双颗角接触轴承支承的机构，两前轴承之间增加内外垫环，后轴承前端设有调节弹簧与垫环，采用增减弹簧与垫环组合调节轴承预紧力，轴承预紧均衡、轴向受力稳定、预紧力调节便捷，大幅提高了电主轴在高速运转时轴向与径向的刚性、负荷能力和加工精度，延长了轴承的使用寿命。

另外，配置与PLC控制中心连接的位置近接开关，能实现自动换刀的智能化监控功能，避免发生电主轴高速运转时由于发生掉刀等影响人身安全与机床安全的事故；同时创新的自主设计刀柄握持机构，将夹爪与刀柄有机结合，由于刀柄结构强度和承靠面大幅增加，使得刀具握持力、径向切削刚性和载荷力也随之增强，从而达到高金属移除率，提高加工效率的目的；刀柄前端设计了市面普及的ER缩咀结构扩大了刀具使用规格范围，节省了电主轴使用及维护成本，具备较强的适应性和实用性，助力机床设备商实现高智能自动化集成化产品之功能，形成机床核心功能的市场竞争力。

附图说明

图1为本实用新型刀柄式电主轴整体内部结构剖视图。

图2为本实用新型刀柄式电主轴转子机构的结构示意图。

图3为本实用新型刀柄式电主轴拉刀机构的结构示意图。

图4为本实用新型刀柄式电主轴防尘盖的结构示意图。

图5为本实用新型刀柄式电主轴气缸机构的结构示意图。

附图标注说明：

1-主体机构；2-转子机构；3-定子机构；4-轴承机构；5-拉刀机构6-气缸机构；7-主轴箱体；8-后座机构；9-防尘盖；10-前轴承组件；11-后轴承组件；12-前轴承；13-内外垫环；14-轴承座；15-后轴承；16-垫环；17-调节弹簧；18-轴芯；19-顶杆；20-拉杆；21-弹性组件；22-夹爪；23-刀柄；24-固定夹爪；25-滑压爪片；26-容纳槽；27-台阶部；28-倾斜面；29-刀柄主体；30-缩咀；31-锁紧螺帽；32-锥形面；33-锥孔；34-锥形孔；35-刀具；36-后座；37-检测组件；38-安装槽；39-定位座；40-近接开关；41-安装腔；42-镶件；43-凹形气槽；44-排气孔；45-进气孔；46-气缸顶盖；47-气缸分隔片；48-锁紧螺钉；49-气缸活塞；50-密封O形圈；51-安装孔；52-吹尘孔；53-通气孔；54-磁力件；55-定子基体；56-绕线端；57-绝缘板；58-铜环。

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1-5所示，一种高速铣削刀柄式电主轴，包括主体机构1、转子机构2、定子机构3、轴承机构4、拉刀机构5及气缸机构6，所述主体机构1包括主轴箱体7、分别设置于主轴箱体7两端的后座机构8和防尘盖9，所述主体机构1和所述后座机构8均设置有冷却机构，所述转子机构2、所述定子机构3及所述轴承机构4分别安装于所述主轴箱体7的内腔中，所述气缸机构6提供动力地设置于所述后座机构8上，所述轴承机构4包括分别设置于所述转子机构2两端的前轴承组件10和后轴承组件11，所述前轴承组件10由若干个前轴承12所组成，若干个所述前轴承12之间均设置有内外垫环13，所述后轴承组件11包括轴承座14和相互叠设于所述轴承座14中的若干个后轴承15，若干个所述后轴承15的上下两侧分别设置有位于同一轴线上的垫环16和调节弹簧17，所述拉刀机构5可拆卸地安装于所述转子机构2上。

其中，所述转子机构2包括轴芯18、顶杆19、拉杆20及弹性组件21，所述拉杆20和所述弹性组件21分别设置于所述轴芯18内，所述弹性组件21位于所述拉杆20和所述轴芯18之间，所述顶杆19安装于所述后座机构8中，并与所述拉杆20可传动地相互连接，另一端与所述气缸机构6可传动地相互连接，所述弹性组件21由若干个套设于所述拉杆20上的碟形弹簧所组成，所述拉刀机构5可拆卸地安装于所述拉杆20上。

其中，所述拉刀机构5包括夹爪22和刀柄23，所述夹爪22包括固定夹爪24和滑压爪片25，所述滑压爪片25为内部设置有容纳槽26的筒式连接件，所述滑压爪片25其中一端扣接于所述固定夹爪24上，另一端扣接于所述刀柄23上，所述滑压爪片25设置有台阶部27，所述台阶部27和所述轴芯18前腔内分别设置有相互配合的倾斜面28，所述固定夹爪24设置有螺纹，通过所述螺纹可传动地安装于与所述拉杆20上。

其中，所述刀柄23包括刀柄主体29、缩咀30及锁紧螺帽31，所述刀柄主体29设置有锥形面32，并通过锥形面32同轴的装入所述轴芯18的锥孔33内，所述刀柄主体29内设置有锥形孔34，所述锥形孔34内设置有缩咀30，所述缩咀30通过一体成型的锥面于所述刀柄主体29的所述锥形孔34相互配合连接，所述缩咀30内腔中心孔设置有同轴装入的刀具35。

其中，所述后座机构8包括后座36和检测组件37，所述后座36设置有连通于所述主轴箱体7内部的安装槽38，所述检测组件37位于所述安装槽38中，并固定于所述轴承座14上，所述检测组件37包括定位座39和固定在所述定位座39内的近接开关40。

其中，所述防尘盖9设置有安装腔41，所述安装腔41中设置有镶件42，所述镶件42与所述安装腔41相配合的一侧设置有凹形气槽43，所述镶件42中沿其内周侧壁阵列式地分布有若干个排气孔44，若干个所述排气孔44均与所述凹形气槽43相连通，所述防尘盖9设置有进气孔45，所述进气孔45分别连通于所述冷却机构和所述凹形气槽43。

其中，所述冷却机构由若干个相互连通的冷却通道所组成，所述冷却通道为气道或水道或由气道和水道相结合所组成的流道。

其中，所述气缸机构6为多级活塞式联合推动结构，其包括气缸顶盖46、若干个气缸分隔片47及锁紧螺钉48，所述气缸顶盖46和若干个所述气缸分隔片47中均设置有气缸活塞49，所述气缸分隔片47和所述气缸活塞49接触面之间均设置有密封O型圈，所述气缸活塞49均设置有位于同一轴线的安装孔51，所述锁紧螺钉48穿设于所述安装孔51中，并与所述顶杆19相连接。

其中，所述拉杆20中心设置有吹尘孔52，所述顶杆19设置有通气孔53。

其中，所述的定子机构3包括依次套设于所述转子机构2外侧的磁力件54和定子基体55，所述定子基体55的两端分别设置有绕线端56，所述定子基体55和所述绕线端56的连接处之间设置有绝缘板57，所述磁力件54的两端分别设置有铜环58，所述磁力件54与所述铜环58通过内部插接铜条钎焊成型，并随转子主轴同步旋转。

本实用新型一种高速铣削刀柄23式电主轴，防尘盖9安装于电主轴工作刀具35所在的一端，其内部设计有内置气封镶件42，压缩高压空气自气缸机构6进入，经由主轴箱体7，进入到防尘盖9主体，最后通过镶件42排气孔44喷出，形成气幕保护，阻止外界杂物、污水及切削屑等进入，同时刀柄23内的缩咀30也设计了类似的气封保护，防止外界杂物通过刀具35安装孔51进入主轴内部。

本实用新型换刀时，气缸机构6从下往上分别依次设置有若干层相互固定的气缸分隔片47，位于顶层的气缸分隔片47上固定安装有气缸顶盖46，各级气缸分隔片47与气缸顶盖46、后座机构8形成上中下三个腔室，各个腔室内均设置有气缸活塞49，气缸活塞49与气缸顶盖46、气缸分隔片47之间均设置有密封O形圈50，气缸顶盖46上设置有进气孔45，压缩空气通过进气孔45和气缸活塞49的进气槽依次进入各腔室形成气压，高压气体促使气缸活塞49依次推动顶杆19、拉杆20等向下运动，使滑压夹爪22爪片张开，拆下刀柄23，同时自动换上新刀柄23刀具35，并通过气动作用及弹性组件21的回弹力作用促使气缸机构6回位，滑压夹爪22爪片自动调节均衡从而拉紧刀柄23，刀具35重新安装到位。

此外，电主轴拉杆20设置有吹尘孔52，主轴换刀过程中，拉杆20后端与顶杆19、后座机构8以及气缸机构6的通气过孔相连通，压缩空气从气缸机构6进入，经通气过孔流入拉杆20中心，再由吹尘孔52喷向刀柄23，对刀柄23进行清洁，防止外界杂物进入主轴内部破坏主轴元件，保证了主轴的精度及稳定性，节省了使用及维修成本。

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 (10)

1.一种高速铣削刀柄式电主轴，包括主体机构、转子机构、定子机构、轴承机构、拉刀机构及气缸机构，所述主体机构包括主轴箱体、分别设置于主轴箱体两端的后座机构和防尘盖，所述主体机构和所述后座机构均设置有冷却机构，所述转子机构、所述定子机构及所述轴承机构分别安装于所述主轴箱体的内腔中，所述气缸机构提供动力地设置于所述后座机构上，其特征在于：所述轴承机构包括分别设置于所述转子机构两端的前轴承组件和后轴承组件，所述前轴承组件由若干个前轴承所组成，若干个所述前轴承之间均设置有内外垫环，所述后轴承组件包括轴承座和相互叠设于所述轴承座中的若干个后轴承，若干个所述后轴承的上下两侧分别设置有位于同一轴线上的垫环和调节弹簧，所述拉刀机构可拆卸地安装于所述转子机构上。

2.根据权利要求1所述一种高速铣削刀柄式电主轴，其特征在于：所述转子机构包括轴芯、顶杆、拉杆及弹性组件，所述拉杆和所述弹性组件分别设置于所述轴芯内，所述弹性组件位于所述拉杆和所述轴芯之间，所述顶杆安装于所述后座机构中，并与所述拉杆可传动地相互连接，另一端与所述气缸机构可传动地相互连接，所述弹性组件由若干个套设于所述拉杆上的碟形弹簧所组成，所述拉刀机构可拆卸地安装于所述拉杆上。

3.根据权利要求2所述一种高速铣削刀柄式电主轴，其特征在于：所述拉刀机构包括夹爪和刀柄，所述夹爪包括固定夹爪和滑压爪片，所述滑压爪片为内部设置有容纳槽的筒式连接件，所述滑压爪片其中一端扣接于所述固定夹爪上，另一端扣接于所述刀柄上，所述滑压爪片设置有台阶部，所述台阶部和所述轴芯前腔内分别设置有相互配合的倾斜面，所述固定夹爪设置有螺纹，通过所述螺纹可传动地安装于与所述拉杆上。

4.根据权利要求3所述一种高速铣削刀柄式电主轴，其特征在于：所述刀柄包括刀柄主体、缩咀及锁紧螺帽，所述刀柄主体设置有锥形面，并通过锥形面同轴的装入所述轴芯的锥孔内，所述刀柄主体内设置有锥形孔，所述锥形孔内设置有缩咀，所述缩咀通过一体成型的锥面于所述刀柄主体的所述锥形孔相互配合连接，所述缩咀内腔中心孔设置有同轴装入的刀具。

5.根据权利要求1所述一种高速铣削刀柄式电主轴，其特征在于：所述后座机构包括后座和检测组件，所述后座设置有连通于所述主轴箱体内部的安装槽，所述检测组件位于所述安装槽中，并固定于所述轴承座上，所述检测组件包括定位座和固定在所述定位座内的近接开关。

6.根据权利要求1所述一种高速铣削刀柄式电主轴，其特征在于：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形气槽，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形气槽相连通，所述防尘盖设置有进气孔，所述进气孔分别连通于所述冷却机构和所述凹形气槽。

7.根据权利要求6所述一种高速铣削刀柄式电主轴，其特征在于：所述冷却机构由若干个相互连通的冷却通道所组成，所述冷却通道为气道或水道或由气道和水道相结合所组成的流道。

8.根据权利要求2所述一种高速铣削刀柄式电主轴，其特征在于：所述气缸机构为多级活塞式联合推动结构，其包括气缸顶盖、若干个气缸分隔片及锁紧螺钉，所述气缸顶盖和若干个所述气缸分隔片中均设置有气缸活塞，所述气缸分隔片和所述气缸活塞接触面之间均设置有密封O型圈，所述气缸活塞均设置有位于同一轴线的安装孔，所述锁紧螺钉穿设于所述安装孔中，并与所述顶杆相连接。

9.根据权利要求2所述一种高速铣削刀柄式电主轴，其特征在于：所述拉杆中心设置有吹尘孔，所述顶杆设置有通气孔。

10.根据权利要求1所述一种高速铣削刀柄式电主轴，其特征在于：所述的定子机构包括依次套设于所述转子机构外侧的磁力件和定子基体，所述定子基体的两端分别设置有绕线端，所述定子基体和所述绕线端的连接处之间设置有绝缘板，所述磁力件的两端分别设置有铜环，所述磁力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。