CN212285883U - 一种紧凑型电主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种紧凑型电主轴，包括：芯轴、前轴承组件、主轴电机、后轴承组件、套筒、刀具；所述前轴承组件包括：前轴承座、密封盖、前轴承和前轴承压盖；所述主轴电机包括：定子、转子、电机水套；所述后轴承组件包括：后轴承、后轴承座和后轴承压盖；还包括：冷却剂流道，所述冷却剂流道包括：第一冷却流道；第二冷却流道；第三冷却流道；第四冷却流道；本实用新型通过环绕设置于所述前轴承组件的冷却剂流道，冷却剂流道结合转子和定子外围的前轴承冷却沟槽及冷却螺旋沟槽，实现对整个前轴承组件以及芯轴的冷却，避免了电主轴系统“外冷内热”，轴芯轴向产生热变形等问题的发生，进一步增加了机床加工精度。

Description

一种紧凑型电主轴

技术领域

本实用新型涉及机床加工领域，尤其涉及一种紧凑型电主轴。

背景技术

大量研究与生产实践表明，在现代机械制造误差中，热变形引起的误差达50％，而在高速高精密加工中，该比例更高达60％～80％。电主轴作为高速高精密数控机床的关键部件，其性能直接影响机床的加工精度。由于电主轴电机内置、外壳封闭，使得电机功率损耗产生的热量和前后轴承摩擦产生的热量无法及时有效的导出，大量积聚在轴芯转子处，致使轴芯轴承转子部分受热膨胀，产生了严重的热变形，改变了原有零部件间的配合间隙，形成的误差叠加到加工中心点，最终降低电主轴加工精度。

对于电机定子的发热问题，传统电主轴通常在电机定子外加工螺旋冷却流道，利用冷却液(水或油)对电机定子和电主轴壳体进行循环冷却。然而，冷却水套只对内置电机的定子和电主轴壳体部分进行了冷却，而对转子和电主轴轴芯处没有冷却效果，使得大量热量积聚此处而无法被排走，轴芯温度不断增加。最终导致电主轴系统“外冷内热”，轴芯轴向产生热变形，严重影响了机床加工精度。

实用新型内容

本实用新型提供一种紧凑型电主轴，以克服上述技术问题。

本实用新型提供一种紧凑型电主轴，包括：芯轴、前轴承组件、主轴电机、后轴承组件、套筒、刀具；所述前轴承组件包括：前轴承座、密封盖、前轴承和前轴承压盖；所述主轴电机包括：定子、转子、电机水套；所述后轴承组件包括：后轴承、后轴承座和后轴承压盖；其特征在于，还包括：冷却剂流道，所述冷却剂流道包括：

设置在所述套筒前端内的第一冷却流道；

设置在前轴承座内的第二冷却流道；

设置在所述前轴承压盖内并与所述第二冷却流道相对的第三冷却流道；

设置在套筒内并与所述第一冷却流道相对的第四冷却流道；

所述第一冷却流道的一端为冷却剂进口，与外界连通，另一端与所述第二冷却流道一端相连，所述第二冷却流道另一端分别与定子冷却环槽和前轴承冷却沟槽连通；所述定子冷却环槽设置于所述定子和转子的前方，所述前轴承冷却沟槽环绕于所述前轴承设置；所述第三冷却流道一端与所述定子冷却环槽和前轴承冷却沟槽连通，所述第三冷却流道另一端与所述第四冷却流道一端相连，所述第四冷却流道另一端与所述电机水套外壁的冷却螺旋沟槽相连，所述冷却螺旋沟槽通过冷却剂出口与外界连通，所述冷却剂出口与所述冷却剂进口设置于所述套筒同侧。

进一步地，还包括：切削液流道、旋转接头杆和旋转接头座；

所述旋转接头杆和旋转接头座设置在所述芯轴尾端；所述旋转接头座与所述后盖固定连接，所述旋转接头杆一端与所述旋转接头座旋转连接，另一端与所述芯轴螺纹副连接；所述第一切削液流道的一端为切削液进口，与外界连通，另一端与所述第二切削液流道一端相连，所述第二切削液流道另一端与所述第三切削液流道一端相连，所述第三切削液流道另一端与所述旋转接头杆内的轴向流道连通，所述轴向流道与所述芯轴连接所述刀具的一端连通，对刀具进行切削进行清洗。

进一步地，所述芯轴前端内部设置有拥有固定弹簧夹套的锥孔，所述刀具设置于所述锥孔内，筒夹螺母与所述芯轴前端螺纹副链接，并与裸露在所述锥孔外部的弹簧夹套端部旋紧挤压。

进一步地，还包括气密封结构，所述气密封结构包括：设置在所述套筒内的第一气幕密封流道和设置在所述前座轴承内的第二气幕密封流道；

所述第一气幕密封流道的一端为气幕密封进气口，与外界连通，另一端与所述第二气幕密封流道的一端相连，所述第二气幕密封流道的另一端与所述密封盖、所述前座轴承和所述前轴承紧缩母间形成的通道连通，所述密封盖和所述前轴承紧缩母间形成的通道与外界连通，为气幕密封出气口。

进一步地，还包括设置在所述芯轴前端并靠近所述刀具处设置有单向阀。

进一步地，还包括用于检测所述前轴承温度的轴承温度传感器，所述轴承温度传感器与所述前轴承外侧壁固定连接。

本实用新型通过环绕设置于所述前轴承组件的冷却剂流道，冷却剂流道结合转子和定子外围的前轴承冷却沟槽及冷却螺旋沟槽，实现对整个前轴承组件以及芯轴的冷却，避免了电主轴系统“外冷内热”，轴芯轴向产生热变形等问题的发生，进一步增加了机床加工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型紧凑型电主轴的正视图；

图2是本实用新型紧凑型电主轴的侧剖图；

图3是本实用新型紧凑型电主轴前端侧剖图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供一种紧凑型电主轴，如图1及如图2所示，包括：芯轴1、前轴承组件2、主轴电机3、后轴承组件4、套筒5、刀具6；所述前轴承组件2包括：前轴承座2-1、密封盖2-2、前轴承2-3和前轴承压盖2-4；所述主轴电机3包括：定子3-1、转子3-2、电机水套3-3；所述后轴承组件4包括：后轴承4-1、后轴承座4-2和后轴承压盖4-3，所述后轴承4-1为圆柱滚子轴承，使芯轴获得极高的转速，最大发挥轴承性能。

；还包括：冷却剂流道，所述冷却剂流道包括：设置在所述套筒5前端内的第一冷却流道30；设置在前轴承座2-1内的第二冷却流道31；设置在所述前轴承压盖2-4内并与所述第二冷却流道31相对的第三冷却流道32；设置在套筒5内并与所述第一冷却流道30相对的第四冷却流道33。

所述第一冷却流道30的一端为冷却剂进口14，所述第一冷却流道30的一端与外界连通，所述第一冷却流道30将所述前轴承组件2环绕在内，另一端与所述第二冷却流道31一端相连，所述第二冷却流道31另一端分别与定子冷却环槽11和前轴承冷却沟槽12连通；所述定子冷却环槽11设置于所述定子3-1和转子3-2的前方，所述前轴承冷却沟槽12环绕于所述前轴承2-3设置；所述第三冷却流道32一端与所述定子冷却环槽11和前轴承冷却沟槽12连通，所述第三冷却流道32另一端与所述第四冷却流道33一端相连，所述第四冷却流道33另一端与所述电机水套3-3外壁的冷却螺旋沟槽13相连，所述冷却螺旋沟槽13通过冷却剂出口15与外界连通，所述冷却剂出口15与所述冷却剂进口14设置于所述套筒5同侧。

具体工作时，冷却液从冷却剂进口14充入，流经所述第一冷却流道30，即流经前轴承组件2的侧面，然后进入到设置在主轴电机3前端的第二冷却流道31，此时冷却液流经所述主轴电机的前端，并对主轴电机的前端进行冷却，此时冷却液分成两路，一路流进定子冷却环槽11，一路流进前轴承冷却沟槽12；流进定子冷却环槽11的冷却液与流进前轴承冷却沟槽12的冷却液在前轴承冷却沟槽12和定子冷却环槽11另一相交处汇合，并依次流进到前轴承组件2前端的第三冷却流道32和侧面的第四冷却流道33，第四冷却流道33与设置在电机水套3-3侧的第二螺旋冷却沟槽13，此时冷却液对定子和转子进行冷却，在与冷却剂进口14同侧设置有冷却剂出水口15，流经第二螺旋冷却沟槽13的冷却液从冷却剂出水口15。

本申请设置的冷却剂流道可是冷却液流经路径环绕前轴承组件的前端与周侧，能够全面的为前轴承组件进行冷却，同时冷却液环绕定子和转子，进行对定子转子的冷却，利用狭小的空间设置流道的走向，既实现了紧凑的效果又为主轴中的各个重要部件进行有效的冷却。

进一步地，还包括：切削液流道、旋转接头杆(23)和旋转接头座(22)；为了使切削液与芯轴连通，所述旋转接头杆(23)和旋转接头座(22)设置在所述芯轴(1)尾端；所述旋转接头座(22)与所述后盖(18)固定连接，所述旋转接头杆(23)一端与所述旋转接头座(22)旋转连接，另一端与所述芯轴(1)螺纹副连接；该结构可使芯轴可获得极高的转速，最大发挥轴承性能。

所述切削液流道包括：设置在所述套筒5后端内的第一切削液流道35；设置在所述后盖18内的第二切削液流道36；设置在所述旋转接头座22内的第三切削液流道37；所述第一切削液流道35的一端为切削液进口16，与外界连通，另一端与所述第二切削液流道36一端相连，所述第二切削液流道36另一端与所述第三切削液流道37一端相连，所述第三切削液流道37另一端与所述旋转接头杆23内的轴向流道连通，所述轴向流道与所述芯轴1连接所述刀具6的一端连通，对刀具6进行切削进行清洗。

具体切削液从切削液进口16流进设置在套筒尾端的第一切削液流道35，第一切削液流道35设置在所述后轴承组件4侧面，冷却液从第一切削液流道35流出至设置在所述后轴承组件4尾端的第二切削液流道36，此时具有对后轴承组件4进行冷却的作用，之后又流进至设置在旋转接头座上的第三切削液流道37，再流进至旋转接头杆23内的轴向流道，直至流至芯轴端部，对刀具6进行清洗。此切削液流道的设置不仅实现对刀具的清洗作用，有时限了对后轴承组件4的冷却。

进一步地，所述芯轴1前端内部设置有拥有固定弹簧夹套7的锥孔9，所述刀具6设置于所述锥孔9内，筒夹螺母8与所述芯轴1前端螺纹副链接，并与裸露在所述锥孔9外部的弹簧夹套7端部旋紧挤压。

为了减小电主轴的整体长度，在芯轴的前端内部设置容纳弹簧夹套7的锥孔9，弹簧夹套7放置与所述锥孔内时，为了使弹簧夹套7对刀具实现有力的加紧，弹簧夹套7有一部份会预留在锥孔外部，刀具放入到弹簧夹套7后，为实现刀具紧固在芯轴前端，设置筒夹螺母8与锥孔9外侧壁螺纹副连接，旋紧筒夹螺母8，此时筒夹螺母8与裸露在锥孔9外部的弹簧夹套7实现挤压，进而对刀具进行加紧固定，一次替换了传统的气动或液压打刀系统。

进一步地，如图3所示，为了防止工作时，外界的液体、切削进入各部件间形成的缝隙内，污染轴承，还包括气密封结构，所述气密封结构包括：设置在所述套筒5内的第一气幕密封流道40和设置在所述前座轴承2-1内的第二气幕密封流道41；

所述第一气幕密封流道40的一端为气幕密封进气口42，与外界连通，另一端与所述第二气幕密封流道41的一端相连，所述第二气幕密封流道41的另一端与所述密封盖2-2、所述前座轴承2-1和所述前轴承紧缩母25间形成的通道连通，所述密封盖2-2和所述前轴承紧缩母25间形成的通道与外界连通，为气幕密封出气口43。工作时，对第一气幕密封流道40、第二气幕密封流道41形成的整体通道进行实时的气体充入，防止外界的液体、切削进入各部件间形成的缝隙内污染轴承。

进一步地，避免更换刀具时芯轴内部液体流出，还包括设置在所述芯轴1前端并靠近所述刀具6处设置有单向阀10，只有切削液进口16充入切削液时，产生压力，才可时单向阀打开。

进一步地，为了能够实时监测前轴承2-3的温度，还包括用于检测所述前轴承2-3温度的轴承温度传感器45，所述轴承温度传感器45与所述前轴承2-3外侧壁固定连接。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种紧凑型电主轴，包括：芯轴(1)、前轴承组件(2)、主轴电机(3)、后轴承组件(4)、套筒(5)、刀具(6)；所述前轴承组件(2)包括：前轴承座(2-1)、密封盖(2-2)、前轴承(2-3)和前轴承压盖(2-4)；所述主轴电机(3)包括：定子(3-1)、转子(3-2)、电机水套(3-3)；所述后轴承组件(4)包括：后轴承(4-1)、后轴承座(4-2)和后轴承压盖(4-3)；其特征在于，还包括：冷却剂流道，所述冷却剂流道包括：

设置在所述套筒(5)前端内的第一冷却流道(30)；

设置在前轴承座(2-1)内的第二冷却流道(31)；

设置在所述前轴承压盖(2-4)内并与所述第二冷却流道(31)相对的第三冷却流道(32)；

设置在套筒(5)内并与所述第一冷却流道(30)相对的第四冷却流道(33)；

所述第一冷却流道(30)的一端为冷却剂进口(14)，与外界连通，另一端与所述第二冷却流道(31)一端相连，所述第二冷却流道(31)另一端分别与定子冷却环槽(11)和前轴承冷却沟槽(12)连通；所述定子冷却环槽(11)设置于所述定子(3-1)和转子(3-2)的前方，所述前轴承冷却沟槽(12)环绕于所述前轴承(2-3)设置；所述第三冷却流道(32)一端与所述定子冷却环槽(11)和前轴承冷却沟槽(12)连通，所述第三冷却流道(32)另一端与所述第四冷却流道(33)一端相连，所述第四冷却流道(33)另一端与所述电机水套(3-3)外壁的冷却螺旋沟槽(13)相连，所述冷却螺旋沟槽(13)通过冷却剂出口(15)与外界连通，所述冷却剂出口(15)与所述冷却剂进口(14)设置于所述套筒(5)同侧。

2.根据权利要求1所述的电主轴，其特征在于，还包括：切削液流道、旋转接头杆(23)和旋转接头座(22)；

所述旋转接头杆(23)和旋转接头座(22)设置在所述芯轴(1)尾端；所述旋转接头座(22)与后盖(18)固定连接，所述旋转接头杆(23)一端与所述旋转接头座(22)旋转连接，另一端与所述芯轴(1)螺纹副连接；

所述切削液流道包括：设置在所述套筒(5)后端内的第一切削液流道(35)；设置在所述后盖(18)内的第二切削液流道(36)；设置在所述旋转接头座(22)内的第三切削液流道(37)；

所述第一切削液流道(35)的一端为切削液进口(16)，与外界连通，另一端与所述第二切削液流道(36)一端相连，所述第二切削液流道(36)另一端与所述第三切削液流道(37)一端相连，所述第三切削液流道(37)另一端与所述旋转接头杆(23)内的轴向流道连通，所述轴向流道与所述芯轴(1)连接所述刀具(6)的一端连通，对刀具(6)进行切削进行清洗。

3.根据权利要求1所述的电主轴，其特征在于，所述芯轴(1)前端内部设置有固定弹簧夹套(7)的锥孔(9)，所述刀具(6)设置于所述锥孔(9)内，筒夹螺母(8)与所述芯轴(1)前端螺纹副链接，并与裸露在所述锥孔(9)外部的弹簧夹套(7)端部旋紧挤压。

4.根据权利要求3所述的电主轴，其特征在于，还包括气密封结构，所述气密封结构包括：设置在所述套筒(5)内的第一气幕密封流道(40)和设置在前座轴承(2-1)内的第二气幕密封流道(41)；

所述第一气幕密封流道(40)的一端为气幕密封进气口(42)，与外界连通，另一端与所述第二气幕密封流道(41)的一端相连，所述第二气幕密封流道(41)的另一端与所述密封盖(2-2)、所述前座轴承(2-1)和所述前轴承紧缩母(25)间形成的通道连通，所述密封盖(2-2)和所述前轴承紧缩母(25)间形成的通道与外界连通，为气幕密封出气口(43)。

5.根据权利要求1所述的电主轴，其特征在于，还包括设置在所述芯轴(1)前端并靠近所述刀具(6)处设置有单向阀(10)。

6.根据权利要求1所述的电主轴，其特征在于，还包括用于检测所述前轴承(2-3)温度的轴承温度传感器(45)，所述轴承温度传感器(45)与所述前轴承(2-3)外侧壁固定连接。

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