CN215431551U - 一种高刚性电主轴轴承架构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高刚性电主轴轴承架构，包括轴芯，所述轴芯外表面固定套接有外壳，所述外壳左端固定套接有前盖，所述外壳外表面从左到右依次套接有迷宫环、第一角接触球轴承、第二角接触球轴承、轴芯前螺母、电机转子、后修配隔环和圆柱滚子轴承，所述第一角接触球轴承和第二角接触球轴承均设置有两个，两个所述第一角接触球轴承和两个第二角接触球轴承均呈线性分布，所述外壳右端固定套接有轴芯后螺母。本实用新型所述的一种高刚性电主轴轴承架构，通过设置两个第一角接触球轴承和两个第二角接触球轴承起到径向支撑作用，提高主轴的加工稳定性，结构紧凑，便于集中冷却，降低轴承的温升，减小主轴前端的热延伸量，提高主轴的加工精度。

Description

一种高刚性电主轴轴承架构

技术领域

本实用新型涉及电主轴技术领域，特别涉及一种高刚性电主轴轴承架构。

背景技术

电主轴，是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。主轴是一套组件，它包括电主轴本身及其附件：电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置等。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”，特性为高转速、高精度、低噪音、内圈带锁口的结构更适合喷雾润滑。

现有的电主轴轴承架构存在一下几点弊端：1、目前已有的主轴轴承组合方案中，“2+2”组合是主轴较为常用的轴承架构方案，即前端两颗角接触球轴承+后端2颗角接触球轴承的方案，但由于角接触球轴承径向承载能力较弱，使主轴的径向刚性较差，不适用重载荷切削；2、且“2+2”的轴承架构，前后轴承的跨距较大，影响了主轴的加工稳定性。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种高刚性电主轴轴承架构，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种高刚性电主轴轴承架构，包括轴芯，所述轴芯外表面固定套接有外壳，所述外壳左端固定套接有前盖，所述外壳外表面从左到右依次套接有迷宫环、第一角接触球轴承、第二角接触球轴承、轴芯前螺母、电机转子、后修配隔环和圆柱滚子轴承，所述第一角接触球轴承和第二角接触球轴承均设置有两个，两个所述第一角接触球轴承和两个第二角接触球轴承均呈线性分布，所述外壳右端固定套接有轴芯后螺母，所述轴芯前螺母不与电机转子接触，所述第一角接触球轴承、第二角接触球轴承和圆柱滚子轴承外径均相同。

优选的，所述外壳左部呈台阶状结构，所述外壳内腔开有左右贯通的安装腔，所述安装腔轴芯相匹配。

优选的，所述迷宫环由外迷宫环和内迷宫环组成，所述内迷宫环位于外迷宫环内部，所述内迷宫环与外壳活动套接，所述外迷宫环与内迷宫环活动连接。

优选的，两个所述第一角接触球轴承之间设置有第一轴承间隔环，右侧所述第一角接触球轴承和左侧第二角接触球轴承之间设置有第二轴承间隔环，所述第一轴承间隔环和第二轴承间隔环均与外壳活动套接，所述第一角接触球轴承大口朝左安装。

优选的，两个所述第二角接触球轴承之间设置有第三轴承间隔环，所述第三轴承间隔环与外壳活动套接，所述第二角接触球轴承大口朝右安装。

优选的，所述轴芯前螺母左端与右侧的第二角接触球轴承右端接触，所述轴芯前螺母与外壳固定套接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型一种高刚性电主轴轴承架构中主轴前端轴承跨距较小，在轴向刚性与传统2+2结构相同的情况下，传统结构主要由前2颗轴承起到径向支撑作用，本结构由4颗轴承(两个第一角接触球轴承和两个第二角接触球轴承)起到径向支撑作用，所以总体径向刚性较大，提高了主轴的加工稳定性；

2、本实用新型一种高刚性电主轴轴承架构通过使用本结构的主轴，其前端施力轴承远离电机发热源，结构更加紧凑，可以进行集中冷却，降低了轴承的温升；

3、本实用新型一种高刚性电主轴轴承架构由于轴承的支撑点靠前，且后端为圆柱滚子轴承，可以允许少量的轴承内外圈轴向位移，使得轴芯热伸长向尾端延伸，减小了主轴前端的热延伸量，提高了主轴的加工精度。

附图说明

图1为本实用新型一种高刚性电主轴轴承架构的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种高刚性电主轴轴承架构的剖切结构示意图；

图3为本实用新型一种高刚性电主轴轴承架构的外壳的剖切结构示意图；

图4为本实用新型一种高刚性电主轴轴承架构的部分结构示意图；

图5为本实用新型一种高刚性电主轴轴承架构的轴芯的整体结构示意图；

图6为本实用新型一种高刚性电主轴轴承架构的第一角接触球轴承的整体结构示意图；

图7为本实用新型一种高刚性电主轴轴承架构的圆柱滚子轴承的整体结构示意图；

图8为本实用新型一种高刚性电主轴轴承架构的内迷宫环的整体结构示意图；

图9为本实用新型一种高刚性电主轴轴承架构的外迷宫环的整体结构示意图；

图10为本实用新型一种高刚性电主轴轴承架构的轴芯前螺母的整体结构示意图；

图11为本实用新型一种高刚性电主轴轴承架构的轴芯后螺母的整体结构示意图；

图12为本实用新型一种高刚性电主轴轴承架构的轴芯后螺母的整体结构示意图。

图中：1、轴芯；2、外壳；3、前盖；4、迷宫环；5、第一角接触球轴承；6、第二角接触球轴承；7、轴芯前螺母；8、电机转子；9、后修配隔环；10、圆柱滚子轴承；11、轴芯后螺母；21、安装腔；31、外迷宫环；32、内迷宫环；41、第一轴承间隔环；42、第二轴承间隔环；51、第三轴承间隔环。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-12所示，一种高刚性电主轴轴承架构，包括轴芯1，轴芯1外表面固定套接有外壳2，外壳2左端固定套接有前盖3，外壳2外表面从左到右依次套接有迷宫环4、第一角接触球轴承5、第二角接触球轴承6、轴芯前螺母7、电机转子8、后修配隔环9和圆柱滚子轴承10，第一角接触球轴承5和第二角接触球轴承6均设置有两个，两个第一角接触球轴承5和两个第二角接触球轴承6均呈线性分布，外壳2右端固定套接有轴芯后螺母11，轴芯前螺母7不与电机转子8接触，第一角接触球轴承5、第二角接触球轴承6和圆柱滚子轴承10外径均相同。

外壳2左部呈台阶状结构，外壳2内腔开有左右贯通的安装腔21，安装腔21轴芯1相匹配，外壳2左部和迷宫环4共同起左端定位作用与左端防护作用。

迷宫环4由外迷宫环31和内迷宫环32组成，内迷宫环32位于外迷宫环31内部，内迷宫环32与外壳2活动套接，外迷宫环31与内迷宫环32活动连接，迷宫环4起防护作用，避免主轴运转时切削液进入轴承的作用。

两个第一角接触球轴承5之间设置有第一轴承间隔环41，右侧第一角接触球轴承5和左侧第二角接触球轴承6之间设置有第二轴承间隔环42，第一轴承间隔环41和第二轴承间隔环42均与外壳2活动套接，第一角接触球轴承5大口朝左安装，两颗第一角接触球轴承5可以承受向右的轴向载荷。

两个第二角接触球轴承6之间设置有第三轴承间隔环51，第三轴承间隔环51与外壳2活动套接，第二角接触球轴承6大口朝右安装，两颗第二角接触球轴承6可以承受向左的轴向载荷。

轴芯前螺母7左端与右侧的第二角接触球轴承6右端接触，轴芯前螺母7与外壳2固定套接，轴芯前螺母7起到锁固其左侧的轴承和间隔环的作用。

需要说明的是，本实用新型为一种高刚性电主轴轴承架构，该结构最左端由外壳2左部台阶结构与迷宫环4构成，起左端定位作用与左端防护作用，接着是由两颗第一角接触球轴承5、两个第二角接触球轴承6、第一轴承间隔环41、第二间隔环42和第三间隔环51共同组成的前端轴承组，两颗第一角接触球轴承5大口朝外安装，两颗第二角接触球轴承6大口朝内安装，两颗第一角接触球轴承5可以承受向右的轴向载荷，两颗第二角接触球轴承6可以承受向左的轴向载荷，组合后的前端轴承组可以承受轴向的双向载荷，接下来是用于用于锁固前端轴承组的轴芯前螺母7和用于提供驱动扭矩的电机转子8，轴芯前螺母7将前端轴承组压紧，可实现前端轴承组的双向轴向定位，最后是由后修配隔环9、圆柱滚子轴承10和轴芯后螺母11组成的后轴承组合，用于支撑主轴的尾端径向力，同时提供了轴芯的尾部热延伸空间，本实用新型具备高刚性、高转速和低热延伸量等优点，有利于电主轴的推广适用。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种高刚性电主轴轴承架构，包括轴芯(1)，其特征在于：所述轴芯(1)外表面固定套接有外壳(2)，所述外壳(2)左端固定套接有前盖(3)，所述外壳(2)外表面从左到右依次套接有迷宫环(4)、第一角接触球轴承(5)、第二角接触球轴承(6)、轴芯前螺母(7)、电机转子(8)、后修配隔环(9)和圆柱滚子轴承(10)，所述第一角接触球轴承(5)和第二角接触球轴承(6)均设置有两个，两个所述第一角接触球轴承(5)和两个第二角接触球轴承(6)均呈线性分布，所述外壳(2)右端固定套接有轴芯后螺母(11)，所述轴芯前螺母(7)不与电机转子(8)接触，所述第一角接触球轴承(5)、第二角接触球轴承(6)和圆柱滚子轴承(10)外径均相同。

2.根据权利要求1所述的一种高刚性电主轴轴承架构，其特征在于：所述外壳(2)左部呈台阶状结构，所述外壳(2)内腔开有左右贯通的安装腔(21)，所述安装腔(21)轴芯(1)相匹配。

3.根据权利要求1所述的一种高刚性电主轴轴承架构，其特征在于：所述迷宫环(4)由外迷宫环(31)和内迷宫环(32)组成，所述内迷宫环(32)位于外迷宫环(31)内部，所述内迷宫环(32)与外壳(2)活动套接，所述外迷宫环(31)与内迷宫环(32)活动连接。

4.根据权利要求1所述的一种高刚性电主轴轴承架构，其特征在于：两个所述第一角接触球轴承(5)之间设置有第一轴承间隔环(41)，右侧所述第一角接触球轴承(5)和左侧第二角接触球轴承(6)之间设置有第二轴承间隔环(42)，所述第一轴承间隔环(41)和第二轴承间隔环(42)均与外壳(2)活动套接，所述第一角接触球轴承(5)大口朝左安装。

5.根据权利要求1所述的一种高刚性电主轴轴承架构，其特征在于：两个所述第二角接触球轴承(6)之间设置有第三轴承间隔环(51)，所述第三轴承间隔环(51)与外壳(2)活动套接，所述第二角接触球轴承(6)大口朝右安装。

6.根据权利要求1所述的一种高刚性电主轴轴承架构，其特征在于：所述轴芯前螺母(7)左端与右侧的第二角接触球轴承(6)右端接触，所述轴芯前螺母(7)与外壳(2)固定套接。

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