CN215144745U - 一种超高精度气浮电主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电主轴领域，具体涉及一种超高精度气浮电主轴，包括主轴、套设在主轴外侧的轴套。本实用新型将转子通过周向固定套固定在主轴的输入端上，周向固定套上设置有多处轴肩，在固定转子时，利用轴肩既能达到将转子轴向定位的目的，还能利用螺钉插入轴肩中将转子进行周向固定；在将周向固定套固定在主轴上时，同样的也能利用螺钉插入轴肩中将周向固定套固定在本已与主轴周向固定的后止推板中，从而间接的将周向固定套与主轴之间周向固定，相对于过盈连接而言，螺钉连接能够承载较大的扭矩，并且周向固定套采用非导磁材料制成，能够防止主轴被磁性拉偏，使主轴和轴套发生接触，在接触后，将空气轴承损坏。

Description

一种超高精度气浮电主轴

技术领域

本实用新型属于电主轴领域，具体涉及一种超高精度气浮电主轴。

背景技术

电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动，机床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”，这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来，因此可做成“主轴单元”，俗称“电主轴”，在使用电主轴时，为了保证电主轴的高转速和高精度，需要采用空气轴承。

气浮电主轴在装配时，为了使其主轴运转部分达到精确的动平衡，在主轴上取消了一切形式的键连接和螺纹连接，因此转子只能靠过盈配合来固定在主轴上，实现周向固定来传递扭矩，但是相对于键连接，过盈连接不能够承载较大的扭矩。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种超高精度气浮电主轴，旨在解决一种为了保证电主轴的动平衡，不能采用键连接，采用过盈连接的话，又不能够承载较大的扭矩的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：一种超高精度气浮电主轴，包括主轴、套设在所述主轴外侧的轴套、设置在所述轴套一侧的后止推板、设置在轴套另一侧的前止推板以及沿轴套径向方向开在轴套上的进气孔，主轴为阶梯轴，所述前止推板和所述后止推板固定在主轴的轴肩上，主轴穿过前止推板的一端为其输出端，主轴穿过后止推板的一端为其输入端，主轴输入端上套设有周向固定套，所述周向固定套为空心阶梯轴，周向固定套上共设有三处轴肩，按其直径从小到大排列，依次为第一轴肩、第二轴肩和第三轴肩，其中周向固定套靠近所述第三轴肩的一端为轴端，周向固定套远离第三轴肩的一端为轴头，所述第一轴肩与所述轴头之间为轴身，所述轴身上套设有转子，使用螺钉沿周向固定套的轴线方向依次将第三轴肩、所述第二轴肩和第一轴肩贯穿后插入所述转子中将转子进行周向固定，并还沿周向固定套的轴线方向使用螺钉贯穿第三轴肩后插入后止推板后对周向固定套进行周向固定；

转子外侧套设有定子、所述定子外侧套接有冷却套、所述冷却套外侧套接有电机壳体，所述电机壳体一侧安装有端盖，电机壳体另一侧安装有中间壳体，所述中间壳体远离电机壳体的一端与轴套固定，所述端盖上安装有气嘴，在端盖和电机壳体中依次开有相互连通的管路，所述管路组成气道，所述气道一端与所述气嘴连通，另一端与所述进气孔连通；

第二轴肩外侧套设有光栅头，所述光栅头被使用螺钉沿其轴线方向贯穿后插入第三轴肩中进行周向固定，在中间壳体上沿光栅头径线方向安装有光栅盘。

进一步的，在采用螺钉将所述转子固定到所述周向固定套上时，在所述轴端上开有与所述螺钉同心的沉孔，螺钉的端部没入所述沉孔中。

进一步的，所述周向固定套采用非导磁材料制成，优选的为铝合金，具体的，为6061铝合金。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

将转子通过周向固定套固定在主轴的输入端上，周向固定套上设置有多处轴肩，在固定转子时，利用轴肩既能达到将转子轴向定位的目的，还能利用螺钉插入轴肩中将转子进行周向固定；在将周向固定套固定在主轴上时，同样的也能利用螺钉插入轴肩中将周向固定套固定在本已与主轴周向固定的后止推板中，从而间接的将周向固定套与主轴之间周向固定，相对于过盈连接而言，螺钉连接能够承载较大的扭矩，并且周向固定套采用非导磁材料制成，能够防止主轴被磁性拉偏，从而使轴和轴套发生接触。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中转子的安装结构示意图；

图3是图2中A-A处的剖视图；

图4是图2中B-B处的剖视图。

附图标记说明：

1、主轴；2、前止推板；3、轴套；4、中间壳体；5、后止推板；6、光栅盘；7、光栅头；8、周向固定套；81、轴身；82、第一轴肩；83、第二轴肩；84、第三轴肩；85、轴头；86、轴端；87、沉孔；9、转子；10、定子；11、冷却套；12、气道；13、进气孔；14、气嘴；15、电机壳体；16、端盖。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

实施例一

参看图1-图4所示：一种超高精度气浮电主轴，包括主轴1、套设在所述主轴1外侧的轴套3、设置在所述轴套3一侧的后止推板5、设置在轴套3另一侧的前止推板2以及沿轴套3径向方向开在轴套3上的进气孔13，主轴1为阶梯轴，所述前止推板2和所述后止推板5固定在主轴1的轴肩上，主轴1穿过前止推板2的一端为其输出端，主轴1穿过后止推板5的一端为其输入端，主轴1输入端上套设有周向固定套8，所述周向固定套8为空心阶梯轴，周向固定套8上共设有三处轴肩，按其直径从小到大排列，依次为第一轴肩82、第二轴肩83和第三轴肩84，其中周向固定套8靠近所述第三轴肩84的一端为轴端86，周向固定套8远离第三轴肩84的一端为轴头85，所述第一轴肩82与所述轴头85之间为轴身81，所述轴身81上套设有转子9，使用螺钉沿周向固定套8的轴线方向依次将第三轴肩84、所述第二轴肩83和第一轴肩82贯穿后插入所述转子9中将转子9进行周向固定，并还沿周向固定套8的轴线方向使用螺钉贯穿第三轴肩84后插入后止推板5后对周向固定套8进行周向固定；

转子9外侧套设有定子10、所述定子10外侧套接有冷却套11、所述冷却套11外侧套接有电机壳体15，所述电机壳体15一侧安装有端盖16，电机壳体15另一侧安装有中间壳体4，所述中间壳体4远离电机壳体15的一端与轴套3固定，所述端盖16上安装有气嘴14，在端盖16和电机壳体15中依次开有相互连通的管路，所述管路组成气道12，所述气道12一端与所述气嘴14连通，另一端与所述进气孔13连通；

第二轴肩83外侧套设有光栅头7，所述光栅头7被使用螺钉沿其轴线方向贯穿后插入第三轴肩84中进行周向固定，在中间壳体4上沿光栅头7径线方向安装有光栅盘6。

在实施例一中，空气轴承的主轴1、前止推板2、轴套3和后止推板5两两之间形成有便于空气通过的狭缝，净化空气依次顺着气嘴14、气道12和进气孔13进入到狭缝中，起到润滑和限位的作用，其中后止推板5和前止推板2起到轴向限位的作用，在主轴1的输入端上通过周向固定套8安装有转子9，在转子9的外侧，定子10通过冷却套11安装在电机壳体15的内壁上，在给定子10通电后产生旋转磁场，转子9在旋转磁场中产生感应电动势及电流，并形成电磁转矩而通过周向固定套8带动主轴1转动，其中，电机壳体15通过中间壳体4与空气轴承的轴套3安装在一起，端盖16安装在电机壳体15的另一端。

在转子9通过周向固定套8带动主轴1转动时，转子9套在轴身81上，周向固定套8直径最小的第一轴肩82起到轴向定位作用，再使用螺钉从轴端86旋入，从第三轴肩84、所述第二轴肩83和第一轴肩82依次穿过，最后其螺纹部分旋入转子9中，将转子9进行轴向固定，相对于过盈连接，周向固定套8和转子9之间采用螺钉连接，能够承载更大的扭矩。

在将周向固定套8固定在主轴1的输入端时，首先将周向固定套8套在主轴1的输入端上，再采用螺钉旋入第三轴肩84中，使第三轴肩84的螺纹段旋入后止推板5中完成固定，从而进行周向固定，传递扭矩。

在第二轴肩83外侧安装有光栅头7，同样的光栅头7也采用螺钉连接固定在第三轴肩84上，主轴1在带动光栅头7转动时，光栅盘6能够测出主轴1的旋转角度位置和速度变化。

其中，周向固定套8和转子9、周向固定套8和主轴1以及周向固定套8和光栅头7在固定时所采用的螺钉连接，螺钉均匀布置，且不少于三个，并且固定周向固定套8和固定光栅头7所用的螺钉呈交差分布。

实施例二

参看图4所示，在采用螺钉将所述转子9固定到所述周向固定套8上时，在所述轴端86上开有与所述螺钉同心的沉孔87，螺钉的端部没入所述沉孔87中。

在实施例二中，基于实施例一，通过沉孔87的设置，能够使螺钉的端部没入沉孔87中，使轴端86和后止推板5之间紧密连接，并且能够变相的降低轴端86与转子9之间的距离，从而降低所用螺钉的长度。

实施例三

参看图1所示，所述周向固定套8采用非导磁材料制成，优选的为铝合金，具体的，为6061铝合金。

在实施例三中，周向固定套8采用6061铝合金制成，6061铝合金作为非导磁材料制成，能够防止主轴1被磁性拉偏，使主轴1和轴套3发生接触，在接触后，将空气轴承损坏。

Claims (4)

1.一种超高精度气浮电主轴，包括主轴(1)、套设在所述主轴(1)外侧的轴套(3)、设置在所述轴套(3)一侧的后止推板(5)、设置在轴套(3)另一侧的前止推板(2)以及沿轴套(3)径向方向开在轴套(3)上的进气孔(13)，主轴(1)为阶梯轴，所述前止推板(2)和所述后止推板(5)固定在主轴(1)的轴肩上，主轴(1)穿过前止推板(2)的一端为其输出端，主轴(1)穿过后止推板(5)的一端为其输入端，其特征在于，还包括套设在主轴(1)输入端的周向固定套(8)，所述周向固定套(8)为空心阶梯轴，周向固定套(8)上共设有三处轴肩，按其直径从小到大排列，依次为第一轴肩(82)、第二轴肩(83)和第三轴肩(84)，其中周向固定套(8)靠近所述第三轴肩(84)的一端为轴端(86)，周向固定套(8)远离第三轴肩(84)的一端为轴头(85)，所述第一轴肩(82)与所述轴头(85)之间为轴身(81)，所述轴身(81)上套设有转子(9)，使用螺钉沿周向固定套(8)的轴线方向依次将第三轴肩(84)、所述第二轴肩(83)和第一轴肩(82)贯穿后插入所述转子(9)中将转子(9)进行周向固定，并还沿周向固定套(8)的轴线方向使用螺钉贯穿第三轴肩(84)后插入后止推板(5)后对周向固定套(8)进行周向固定；

转子(9)外侧套设有定子(10)、所述定子(10)外侧套接有冷却套(11)、所述冷却套(11)外侧套接有电机壳体(15)，所述电机壳体(15)一侧安装有端盖(16)，电机壳体(15)另一侧安装有中间壳体(4)，所述中间壳体(4)远离电机壳体(15)的一端与轴套(3)固定，所述端盖(16)上安装有气嘴(14)，在端盖(16)和电机壳体(15)中依次开有相互连通的管路，所述管路组成气道(12)，所述气道(12)一端与所述气嘴(14)连通，另一端与所述进气孔(13)连通；

第二轴肩(83)外侧套设有光栅头(7)，所述光栅头(7)被使用螺钉沿其轴线方向贯穿后插入第三轴肩(84)中进行周向固定，在中间壳体(4)上沿光栅头(7)径线方向安装有光栅盘(6)。

2.根据权利要求1所述的一种超高精度气浮电主轴，其特征在于：在采用螺钉将所述转子(9)固定到所述周向固定套(8)上时，在所述轴端(86)上开有与所述螺钉同心的沉孔(87)，螺钉的端部没入所述沉孔(87)中。

3.根据权利要求2所述的一种超高精度气浮电主轴，其特征在于：所述周向固定套(8)采用非导磁材料制成。

4.根据权利要求3所述的一种超高精度气浮电主轴，其特征在于：所述周向固定套(8)和所述转子(9)、周向固定套(8)和所述主轴(1)以及周向固定套(8)和所述光栅头(7)在固定时所采用的螺钉连接，螺钉均匀布置，且不少于三个，并且固定周向固定套(8)和固定光栅头(7)所用的螺钉呈交差分布。

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