CN215431554U - 一种大功率高速电主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率高速电主轴，包括外壳，所述外壳内右中部设置有刀具接口，所述刀具接口左端固定安装有倍力式拉爪，所述倍力式拉爪外表面左下部设置有圆柱滚子轴承，所述所述倍力式拉爪外表面右下部和外表面右上部均设置有陶瓷角接触球轴承，所述陶瓷角接触球轴承右端设置有三级密封排污结构，所述倍力式拉爪内设置有四个碟形弹簧，所述外壳左端上部穿插固定安装有油气润滑组件，所述倍力式拉爪外表面中上部设置有转子内套，所述小气隙结构外表面设置有水冷散热回路。本实用新型所述的一种大功率高速电主轴，该主轴的定子外套与主轴外壳之间设计了充足的内循环水路，提升了电机定子的热交换面积，进而提升了主轴的散热效率。

Description

一种大功率高速电主轴

技术领域

本实用新型涉及数控加工中心内藏式电主轴技术领域，特别涉及一种大功率高速电主轴。

背景技术

电主轴，外文名hvct，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”(ElectricSpindle,Motor Spindle)，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，但目前的电主轴存在以下问题：1、传统电主轴采用的是细长型小功率电机，扭矩不足；2、市面上的电主轴采用的是前二后二的四颗轴承架构，无法为大功率电主轴提供足够的径向支撑刚性；3、市面上的加工中心电主轴，采用的是外循环冷却方案，冷却回路与电机定子的距离较远，对电主轴的冷却效果不佳。故此，我们提出一种大功率高速电主轴。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种大功率高速电主轴，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：

一种大功率高速电主轴，包括外壳，所述外壳内右中部设置有刀具接口，所述刀具接口左端固定安装有倍力式拉爪，所述倍力式拉爪外表面左下部设置有圆柱滚子轴承，所述所述倍力式拉爪外表面右下部和外表面右上部均设置有陶瓷角接触球轴承，所述陶瓷角接触球轴承右端设置有三级密封排污结构，所述倍力式拉爪内设置有四个碟形弹簧，所述外壳左端上部穿插固定安装有油气润滑组件，所述倍力式拉爪外表面中上部设置有转子内套，所述转子内套外表面设置有大功率高速电机，所述大功率高速电机外表面设置有小气隙结构，所述小气隙结构外表面设置有水冷散热回路。

优选的，所述油气润滑组件的下端与陶瓷角接触球轴承的上端穿插固定连接。

优选的，所述水冷散热回路位于油气润滑组件的下方。

优选的，所述油气润滑组件包括进油口，所述进油口右端固定连接有一号输油管，所述一号输油管右端穿插固定连接有二号输油管，所述二号输油管下端穿插固定连接有三号输油管，所述三号输油管外表面右下部穿插固定连接有四号输油管，所述四号输油管下端穿插固定连接有出口管，所述进油口的外表面与外壳的左端穿插固定连接。

优选的，所述出口管的下端与陶瓷角接触球轴承的上端穿插固定连接在一起。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1.本实用新型中，该电主轴采用大功率、大扭矩电机，增大了定子的外径，提高了电机的载荷扭矩，力矩最大扭矩可达623Nm，同时该主轴的电机定子与转子之间采用小气隙设计，提高主轴空载效率，其最高转速可以达到12000rpm，能有效发挥主轴高速大扭矩的特性。

2.本实用新型中，该主轴采用前四后一的轴承架构，前端采用四颗陶瓷球角接触高速轴承，后端采用一颗高刚性圆柱滚子轴承，保证主轴运转过程中兼具高转速和高刚性，为了确保主轴刀具远端刚性，我们选用了BBT50刀具接口，配合倍力式拉刀机构，为主轴高扭矩传递提供强有力的结构支撑。

3.本实用新型中，该主轴的定子外套与主轴外壳之间设计了充足的内循环水路，提升了电机定子的热交换面积，进而提升了主轴的散热效率。

4.本实用新型中，该主轴采用三级密封排水结构，可同时兼顾立式、卧式两种使用方案，有效保护轴承不受切削液入侵，同时能排出轴承中多余的润滑油，减低轴承故障率。

附图说明

图1为本实用新型一种大功率高速电主轴的整体剖切结构示意图；

图2为本实用新型一种大功率高速电主轴的部分剖切结构示意图；

图3为本实用新型一种大功率高速电主轴的油气润滑组件的剖切结构示意图；

图4为本实用新型一种大功率高速电主轴的油气润滑组件的部分剖切结构示意图；

图5为本实用新型一种大功率高速电主轴的油气润滑组件的部分剖切结构示意图。

图中：1、外壳；2、刀具接口；3、倍力式拉爪；4、圆柱滚子轴承；5、陶瓷角接触球轴承；6、三级密封排污结构；7、碟形弹簧；8、油气润滑组件；9、转子内套；10、大功率高速电机；11、小气隙结构；12、水冷散热回路；81、进油口；82、一号输油管；83、二号输油管；84、三号输油管；85、四号输油管；86、出口管。

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1-5所示，一种大功率高速电主轴，包括外壳1，外壳1内右中部设置有刀具接口2，刀具接口2左端固定安装有倍力式拉爪3，倍力式拉爪3外表面左下部设置有圆柱滚子轴承4，倍力式拉爪3外表面右下部和外表面右上部均设置有陶瓷角接触球轴承5，陶瓷角接触球轴承5右端设置有三级密封排污结构6，倍力式拉爪3内设置有四个碟形弹簧7，外壳1左端上部穿插固定安装有油气润滑组件8，倍力式拉爪3外表面中上部设置有转子内套9，转子内套9外表面设置有大功率高速电机10，大功率高速电机10外表面设置有小气隙结构11，小气隙结构11外表面设置有水冷散热回路12。

油气润滑组件8的下端与陶瓷角接触球轴承5的上端穿插固定连接；水冷散热回路12位于油气润滑组件8的下方；油气润滑组件8包括进油口81，进油口81右端固定连接有一号输油管82，一号输油管82右端穿插固定连接有二号输油管83，二号输油管83下端穿插固定连接有三号输油管84，三号输油管84外表面右下部穿插固定连接有四号输油管85，四号输油管85下端穿插固定连接有出口管86，进油口81的外表面与外壳1的左端穿插固定连接；出口管86的下端与陶瓷角接触球轴承5的上端穿插固定连接在一起。

需要说明的是，本实用新型为一种大功率高速电主轴，使用图中所示的大功率高速电机10，其额定26kw，最高转速可达13000rpm，结合前四颗陶瓷角接触球轴承5后一颗圆柱滚子轴承4的高刚性轴承架构，是该电主轴实现大扭矩高转速的核心架构方案；油气润滑组件8能有效润滑主轴上的高性能轴承，其中油气润滑中的压缩空气具有正压效果，可以迫使轴承中过多的润滑油通过主轴前端的三级密封排污结构6排出，三级密封排污结构6可最大程度防止切削液入侵轴承，确保了轴承始终处于洁净良好的工作状态；大功率高速电机10会带来更大的发热量，在该电主轴的定子外套与主轴外壳1之间设计了充足的水冷散热回路12，使主轴在运转过程中温升较低，提升了主轴使用寿命，并且电机定子与转子使用了一种小气隙结构11，可提高主轴的空载效率，提升工作过程中的经济效益；该主轴电机使用了定子外套+转子内套9的方式来安装电机，保证该电主轴的组装精度，也为后期维修及拆解等工作提供了便利，降低了主轴的维护成本；采用了倍力式拉爪3、碟形弹簧7和BBT50刀具接口2组成的倍力式拉刀机构，主轴的拉刀力可达2200kgf，为主轴的高扭矩传递提供有力的结构支持。

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 (5)

1.一种大功率高速电主轴，包括外壳(1)，其特征在于：所述外壳(1)内右中部设置有刀具接口(2)，所述刀具接口(2)左端固定安装有倍力式拉爪(3)，所述倍力式拉爪(3)外表面左下部设置有圆柱滚子轴承(4)，所述倍力式拉爪(3)外表面右下部和外表面右上部均设置有陶瓷角接触球轴承(5)，所述陶瓷角接触球轴承(5)右端设置有三级密封排污结构(6)，所述倍力式拉爪(3)内设置有四个碟形弹簧(7)，所述外壳(1)左端上部穿插固定安装有油气润滑组件(8)，所述倍力式拉爪(3)外表面中上部设置有转子内套(9)，所述转子内套(9)外表面设置有大功率高速电机(10)，所述大功率高速电机(10)外表面设置有小气隙结构(11)，所述小气隙结构(11)外表面设置有水冷散热回路(12)。

2.根据权利要求1所述的一种大功率高速电主轴，其特征在于：所述油气润滑组件(8)的下端与陶瓷角接触球轴承(5)的上端穿插固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种大功率高速电主轴，其特征在于：所述水冷散热回路(12)位于油气润滑组件(8)的下方。

4.根据权利要求1所述的一种大功率高速电主轴，其特征在于：所述油气润滑组件(8)包括进油口(81)，所述进油口(81)右端固定连接有一号输油管(82)，所述一号输油管(82)右端穿插固定连接有二号输油管(83)，所述二号输油管(83)下端穿插固定连接有三号输油管(84)，所述三号输油管(84)外表面右下部穿插固定连接有四号输油管(85)，所述四号输油管(85)下端穿插固定连接有出口管(86)，所述进油口(81)的外表面与外壳(1)的左端穿插固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种大功率高速电主轴，其特征在于：所述出口管(86)的下端与陶瓷角接触球轴承(5)的上端穿插固定连接在一起。

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