CN217831895U - 一种电主轴及机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电主轴及机床，所属电主轴技术领域。电主轴包括轴芯以及套设于轴芯上的轴承座和轴承，轴承置于轴承座内；电主轴还包括沿着轴芯轴向方向依次设置的第一固定隔环和第二固定隔环；第一固定隔环固定安装在轴承座的开口侧并被配置为对轴承座内的轴承进行初步预紧；第二固定隔环螺纹连接在轴芯的表面并与第一固定隔环转动配合，第二固定隔环被配置为对轴承座内的轴承进行二次预紧并对轴承座内的轴承进行密封。本实用新型通过设置第一固定隔环和第二固定隔环能够实现在装配过程中进行轴承的预紧调节，减少反复拆装，提高轴承预紧装配效率。

Description

一种电主轴及机床

技术领域

本实用新型属于电主轴技术领域，尤其涉及一种电主轴及机床

背景技术

电主轴是将机床主轴和主轴电机融为一体的新技术，主轴由内置电机直接驱动，取消了传统主轴的齿轮、皮带或者联轴器传动，从而将机床主轴的传动链长度缩短为零，广泛应用于精密模具、汽车、船舶、航空航天等尖端产品制造领域。电主轴结构复杂，轴芯为电主轴的核心零件，轴承、电机和其余零件装配于其上，整体的装配精度决定了电主轴的回转精度。

轴承是电主轴的核心零部件，传递旋转轴芯的扭矩，大多数电主轴故障， 85％以上均为轴承损坏，影响轴承寿命主要是轴承的预紧和内部清洁，轴承内部进入切削液或者其他杂质，导致轴承旋转不平稳，降低轴承的使用寿命，从而导致电主轴故障。

轴承预紧可防止轴承在运转过程中，由于安装位置不正确导致的发热，也就是说，做好轴承预紧，使轴承运转工况平稳，提高轴承的使用寿命。

现阶段，对电主轴轴承的预紧都是将轴承座与轴承调整好装配位置后进行装配，装配到轴芯过程中实际情况与理论不符，从而多次进行轴承预紧调节，增加工作量，且预紧效果也不好，所以在轴芯上进行轴承的预紧和密封尤为重要。

有鉴于此特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种电主轴及机床。

为解决上述技术问题，一方面，本申请实施例提供了一种电主轴，电主轴包括轴芯以及套设于轴芯上的轴承座和轴承，轴承置于轴承座内；

电主轴还包括沿着轴芯轴向方向依次设置的第一固定隔环和第二固定隔环；

第一固定隔环固定安装在轴承座的开口侧并被配置为对轴承座内的轴承进行初步预紧；

第二固定隔环螺纹连接在轴芯的表面并与第一固定隔环转动配合，第二固定隔环被配置为对轴承座内的轴承进行二次预紧并对轴承座内的轴承进行密封。

在上述的技术方案中，第一固定隔环具有第一嵌置部，第二固定隔环具有第二嵌置部，安装第一固定隔环与第二固定隔环时，第一嵌置部嵌置于轴承座内对轴承座内的轴承进行初步预紧，第二嵌置部嵌置于轴承座内对轴承座内的轴承进行二次预紧。

在上述的技术方案中，轴承包括外圈、滚珠和内圈，第一固定隔环作用于外圈表面，第二固定隔环作用于内圈表面。

在上述的技术方案中，第一固定隔环与第二固定隔环的转动配合处形成有密封位，密封位包括第一密封段、第二密封段和第三密封段，第一密封段为间隙密封，第二密封段和第三密封段为迷宫密封。

在上述的技术方案中，第一固定隔环沿着密封位的密封路径形成有第一配合段、第二配合段和第三配合段，第二固定隔环沿着密封位的密封路径形成有第四配合段、第五配合段和第六配合段，第一配合段与第四配合段配合形成第一密封段，第二配合段与第五配合段配合形成第二密封段，第三配合段与第六配合段配合形成第三密封段。

在上述的技术方案中，第二配合段处设有多个第一环形槽，第五配合段处设有多个与第一环形槽相适配的环形凸齿，多个环形凸齿嵌置于第一环形槽内形成第二密封段；

第三配合段处设有多个第二环形槽，第二环形槽与第六配合段的外环面之间形成第三密封段。

在上述的技术方案中，第二固定隔环的内壁上设有螺纹，轴芯上设有与螺纹相适配的螺纹槽。

在上述的技术方案中，螺纹由多个螺纹部组成，螺纹部包括斜段和弯折段，斜段和弯折段的一端形成于第二固定隔环的内壁上作为螺纹部的底部，斜段和弯折段的另一端相接作为螺纹部的顶部。

在上述的技术方案中，弯折段具有第一定位面和第二定位面，斜段与第一定位面之间形成有夹角a，第一定位面与第二定位面之间形成有夹角b，其中60°＜a＜90°＜b。

在上述的技术方案中，电主轴还包括嵌置于第二固定隔环内的第三固定隔环，第三固定隔环具有第一环形夹紧段和第二环形夹紧段，第二固定隔环上开设有与第一环形夹紧段相适配的第一夹紧位，第二固定隔环上还开设有与第二环形夹紧段相适配的第二夹紧位。

在上述的技术方案中，轴承座内设有两个轴承，两个轴承之间设有隔圈，隔圈被配置为调整两个轴承之间的距离。

在上述的技术方案中，隔圈包括相互套设的外隔圈和内隔圈，外隔圈与轴承的外圈贴合，内隔圈与轴承的内圈贴合。

另一方面，本申请实施例中还提供了一种机床，包括任意一项的电主轴。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

一、通过设置第一固定隔环和第二固定隔环能够实现在装配过程中进行轴承的预紧调节，减少反复拆装，提高轴承预紧装配效率。

二、通过第一固定隔环和第二固定隔环的结构配合，可形成三层密封，进一步提高轴承的密封效果，防止轴承内部进入杂质或其他切削液，提高轴承的寿命。

三、通过在第二固定隔环上设置第三固定隔环，可保证电主轴零件的相对轴向位置，减少对第二固定隔环的反复配磨，提高了装配效率。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1为本实用新型应用在机床上的电主轴实施例的爆炸结构示意图；

图2为本实用新型图1实施例中电主轴的装配结构示意图；

图3为图2中A处的放大结构示意图；

图4为本实用新型图1实施例电主轴中第一固定隔环的剖视结构示意图；

图5为本实用新型图1实施例电主轴中第二固定隔环的剖视结构示意图；

图6为图5中B处的放大结构示意图；

图7为本实用新型图1实施例电主轴中第三固定隔环的立体结构示意图；

图8为本实用新型图1实施例电主轴中第三固定隔环的剖视结构示意图；

图1-8中：1-轴芯，2-轴承座，3-轴承，311-内圈，312-滚珠，313-外圈， 4-第一固定隔环，41-第一嵌置部，411-第一配合段，412-第二配合段，413-第三配合段，5-第二固定隔环，51-第二嵌置部，511-第四配合段，512-第五配合段，513-第六配合段，514-螺纹，5141-斜段，5142-弯折段，51421-第一定位面，51422-第二定位面，515-第一夹紧位，516-第二夹紧位，6-密封位，611- 第一密封段，612-第二密封段，613-第三密封段，7-第三固定隔环，711-第一环形夹紧段，712-第二环形夹紧段，8-隔圈，811-外隔圈，812-内隔圈。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”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。

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”、“相连”、“连接”、“接触”、“连通”应做广义理解，例如，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。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。

目前现有的电主轴在使用时其轴承内部容易进入切削液或者其他杂质，降低轴承的使用寿命，从而导致电主轴故障；并且在装配轴承时需要对轴承进行多次预紧调节，增加的装配工作量。本实用新型通过设置第一固定隔环和第二固定隔环能够提高轴承的密封性，降低轴承因为杂质和切削液导致寿命缩短，并且，通过将第二固定隔环螺纹连接在电主轴的轴芯上还能够在轴芯上进行在线轴承预紧调节，保证轴承的预紧量，提高轴承预紧调节效率。

为进一步阐述本实用新型中的技术方案，现结合图1-图8所示，提供了如下具体实施例。

实施例1

一方面，本申请实施例中提供了一种如图1所示的电主轴，其中，电主轴包括轴芯1以及套设于轴芯1上的轴承座2和轴承3，轴承3置于轴承座2 内；电主轴还包括沿着轴芯1轴向方向依次设置的第一固定隔环4和第二固定隔环5；第一固定隔环4固定安装在轴承座2的开口侧并被配置为对轴承座2内的轴承3进行初步预紧；第二固定隔环5螺纹连接在轴芯1的表面并与第一固定隔环4转动配合，其中，第二固定隔环5被配置为对轴承座2内的轴承3进行二次预紧并同时对轴承座2内的轴承3进行密封。

如图1-图3所示，安装轴承3时，将轴承3嵌置于轴承座2内，然后将第一固定隔环4固定装配在轴承座2的开口侧端面，第一固定隔环4在装配到轴承座2的开口侧时，第一固定隔环4会有部分嵌入至轴承座2内与轴承 3顶接并带动轴承3向轴承座2的底部移动，从而实现对轴承座2内的轴承3 进行初步预紧；当第一固定隔环4的位置固定好之后，此时，第一固定隔环 4与轴芯1之间还留有间隙，该间隙用于插入第二固定隔环5，因此，下一步需安装第二固定隔环。在安装第二固定隔环5时，将第二固定隔环5螺纹连接在轴芯1上并通过螺接方式使第二固定隔环5至少部分旋入到隔环4与轴芯1之间所形成的间隙内(即第二固定隔环5螺接在轴芯1上并位于第一固定隔环4的内环中)，第二固定隔环5在安装的过程中其靠近于轴承3的一端会穿过该间隙与轴承3的端面顶接并带动轴承3继续向轴承座2的底部移动，从而实现了对轴承3的二次预紧，并且该预紧方式为螺纹预紧方式，该预紧方式可使第二固定隔环5对轴承3进行在线预紧，并且，第二固定隔环 5连接在轴芯1上后会对隔环4与轴芯1之间的间隙进行密封，从而避免了外部的杂质和切削液等物料进入到轴承3内部，保证轴承3的内部清洁，提高了轴承的使用寿命。

具体的，如图4和图5所示，第一固定隔环4具有第一嵌置部41，第二固定隔环5具有第二嵌置部51，在安装第一固定隔环4与第二固定隔环5时，首先，第一嵌置部41嵌置于轴承座2内对轴承座2内的轴承进行初步预紧，然后，第二嵌置部51嵌置于轴承座2内对轴承座2内的轴承进行二次预紧。

再具体的，轴承3包括外圈311、滚珠312和内圈312，第一固定隔环4 作用于外圈311表面，第二固定隔环4作用于内圈312表面，即安装第一固定隔环4时，第一固定隔环4上的第一嵌置部41与轴承3的外圈311相接触，第二固定隔环5上的第二嵌置部41与轴承3上的内圈312相接触，从而达到了对轴承3的双重预紧效果，并在达到双重预紧效果的同时对轴承座2内的轴承3进行了密封。

下面具体描述如何对轴承座2内的轴承3进行密封：

图2和图3中展示出了电主轴安装后的整体剖视结构图。

如上所述，安装后的第二固定隔环5是能够在第一固定隔环4上进行转动的。为了提高二者转动配合处的密封效果，如图3所示，在安装后的第一固定隔环4和第二固定隔环5的转动配合处会形成有密封位6，具体的，该密封位6包括第一密封段611、第二密封段612和第三密封段613，其中，第一密封段611为间隙密封，第二密封段612和第三密封段613为迷宫密封，通过间隙密封和迷宫密封保证杂质和切削液等物料无法进入轴承3内部，保证轴承2内部清洁，提高轴承2使用寿命。

具体的，如图4和图5所示，第一固定隔环4沿着密封位6的密封路径形成有第一配合段411、第二配合段412和第三配合段413，第二固定隔环5 沿着密封位6的密封路径形成有第四配合段511、第五配合段512和第六配合段513，第一配合段411与第四配合段511配合形成第一密封段611，第二配合段412与第五配合段512配合形成第二密封段612，第三配合段413与第六配合段513配合形成第三密封段613。

值得说明的是，为了保证第二固定隔环5能够顺利的安装在轴芯1上，第三密封段612与第二密封段613所形成的密封结构略有不同，其中，第二密封段612是由第一固定隔环4上的第二配合段412和第二固定隔环5上的第五配合段512配合形成的，具体的，在第二配合段412处设有多个第一环形槽，在第五配合段512处设有多个与第一环形槽相适配的环形凸齿，多个环形凸齿嵌置于第一环形槽内形成上述所提到的第二密封段612；第三密封段613是由第一固定隔环4上的第三配合段413与第二固定隔环5上的第六配合段513配合而形成的，具体的，第三配合段413处设有多个第二环形槽 (即第一固定隔环4的内环面上设有多个第二环形槽)，而为了保证第二固定隔环5能够顺利的安装在轴芯1上并嵌置于轴承座2内，因此，在第六配合段513处并不设置有与第三配合段413处第二环形槽相适配的环形凸齿。需要进一步说明的是，虽然第三密封段613处没有设置与第二环形槽相匹配的环形凸齿，但是此密封段仍然具有较好的密封效果，并且，通过在第三密封段613处只设置第二环形槽，在起到密封作用的同时还能够起到对杂质的收纳作用，具体的，当轴芯1带动第二固定隔环5转动时，第三密封段613 处的杂质会因离心力的作用被甩至第三密封段613处的第二环形槽内，从而实现了对杂质的收纳，从而避免杂质沿着第三密封段613进入到轴承座2内部影响轴承3的正常使用。

下面对第二固定隔环5进行具体说明：

如上所述，第二固定隔环5是通过螺纹连接的方式连接在轴芯1上并对轴承座2内的轴承3进行密封的。

如图1和图5所示，在第二固定隔环5的内壁上设有螺纹514，在轴芯1 上设有与螺纹514相适配的螺纹槽，旋动第二固定隔环5即可将第二固定隔环5螺纹连接在轴芯1上。

具体的，如图6所示，螺纹514是由多个螺纹部组成，螺纹部包括斜段 5141和弯折段5142，即在保证第二固定隔环5在轴芯1上正常旋转的同时将第二固定隔环5上的螺纹设计成异形螺纹，其中，斜段5141和弯折段5142 的一端形成于第二固定隔环5的内壁上作为螺纹部的底部，斜段5141和弯折段5142的另一端相接作为螺纹部的顶部，通过弯折段5142的设置能够提高第二固定隔环5的定位效果

再具体的，弯折段5142具有第一定位面51421和第二定位面51422，电主轴在运转的过程中，当第二固定隔环5受到径向力时，通过第二定位面 51422能够实现与轴芯1的外螺纹自锁，从而进行轴向定位。

如图6所示，斜段5141与第一定位面51421之间形成有夹角a，第一定位面51421与第二定位面51422形成有夹角b，其中60°＜a＜90°＜b。

此外，为了进一步保证第二隔环5的固定位置，上述所提到的电主轴中还包括嵌置于第二固定隔环5内的第三固定隔环7，如图7和图8所示，第三固定隔环7具有第一环形夹紧段711和第二环形夹紧段712，其中，第二固定隔环5上开设有与第一环形夹紧段711和第二环形夹紧段712相适配的第一夹紧位515和第二夹紧位516，安装时，将第三固定隔环7前置于第二固定隔环5上的第第一夹紧位515和第二夹紧位516处，从而对第二固定隔环5的位置进行了固定，并且，第三固定隔环7装配结构简单，保证第一固定隔环4、第二固定隔环5和第三固定隔环7在轴芯1的相对位置，减少装配过程中的对第二固定隔环5的配磨，提高了装配效率。

值得说明的是，上述所提到的轴承座2内安装的一个轴承3，在一些可替代的实施方式中，还可以在轴承座2内设置两个轴承3，如图1和图2所示，当轴承座2内设置有两个轴承3时，两个轴承3之间设有隔圈8，隔圈8 被配置为调整两个轴承3之间的距离。

具体的，隔圈8包括相互套设的外隔圈811和内隔圈812，其中，外隔圈811与轴承3的外圈311贴合，内隔圈812与轴承的内圈313贴合。

综上所述，本申请实施例中的电主轴通过采用上述结构，与现有技术相比，具有如下有益效果：

本申请实施例中通过设置第一固定隔环4和第二固定隔环5能够实现在装配过程中进行轴承3的预紧调节，减少反复拆装，提高轴承3预紧装配效率。

本申请的实施例中通过第一固定隔环4和第二固定隔环5的结构配合，可形成三层密封，进一步提高轴承3的密封效果，防止轴承3内部进入杂质或其他切削液，提高轴承3的寿命。

本申请的实施例中通过在第二固定隔环5上设计异形螺纹结构，在保证旋转方向的同时，在电主轴旋转过程中，可防止第二固定隔环5的轴向窜动，进一步保证对轴承3的预紧效果。

本申请的实施例中通过在第二固定隔环5上设置第三固定隔环7，可保证电主轴零件的轴向位置，减少第二固定隔环5的反复配磨，提高了装配效率。

另一方面，本申请实施例中还提供了一种机床，上述所提到的电主轴结构应用于该机床中。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

Claims (13)

1.一种电主轴，其特征在于，所述电主轴包括轴芯(1)以及套设于所述轴芯(1)上的轴承座(2)和轴承(3)，所述轴承(3)置于所述轴承座(2)内；

所述电主轴还包括沿着所述轴芯(1)轴向方向依次设置的第一固定隔环(4)和第二固定隔环(5)；

所述轴承座(2)设有开口侧，所述第一固定隔环(4)固定安装在轴承座(2)的开口侧并被配置为对所述轴承座(2)内的轴承(3)进行初步预紧；

所述第二固定隔环(5)螺纹连接在所述轴芯(1)的表面并与所述第一固定隔环(4)转动配合，所述第二固定隔环(5)被配置为对所述轴承座(2)内的轴承(3)进行二次预紧并对所述轴承座(2)内的轴承(3)进行密封。

2.根据权利要求1所述的电主轴，其特征在于，所述第一固定隔环(4)具有第一嵌置部(41)，所述第二固定隔环(5)具有第二嵌置部(51)，安装所述第一固定隔环(4)与第二固定隔环(5)时，所述第一嵌置部(41)嵌置于所述轴承座(2)内对所述轴承座(2)内的轴承进行初步预紧，所述第二嵌置部(51)嵌置于所述轴承座(2)内对所述轴承座(2)内的轴承进行二次预紧。

3.根据权利要求2所述的电主轴，其特征在于，所述轴承(3)包括外圈(311)、滚珠(312)和内圈(313)，所述第一固定隔环(4)作用于所述外圈(311)表面，所述第二固定隔环(5)作用于所述内圈(313)表面。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的电主轴，其特征在于，所述第一固定隔环(4)与所述第二固定隔环(5)的转动配合处形成有密封位(6)，所述密封位(6)包括第一密封段(611)、第二密封段(612)和第三密封段(613)，所述第一密封段(611)为间隙密封，所述第二密封段(612)和第三密封段(613)为迷宫密封。

5.根据权利要求4所述的电主轴，其特征在于，所述第一固定隔环(4)沿着所述密封位(6)的密封路径形成有第一配合段(411)、第二配合段(412) 和第三配合段(413)，所述第二固定隔环(5)沿着所述密封位(6)的密封路径形成有第四配合段(511)、第五配合段(512)和第六配合段(513)，所述第一配合段(411)与第四配合段(511)配合形成所述第一密封段(611)，所述第二配合段(412)与第五配合段(512)配合形成所述第二密封段(612)，所述第三配合段(413)与第六配合段(513)配合形成所述第三密封段(613)。

6.根据权利要求5所述的电主轴，其特征在于，所述第二配合段(412)处设有多个第一环形槽，所述第五配合段(512)处设有多个与所述第一环形槽相适配的环形凸齿，多个所述环形凸齿嵌置于所述第一环形槽内形成所述第二密封段(612)；

所述第三配合段(413)处设有多个第二环形槽，所述第二环形槽与所述第六配合段(513)的外环面之间形成所述第三密封段。

7.根据权利要求6所述的电主轴，其特征在于，所述第二固定隔环(5)的内壁上设有螺纹(514)，所述轴芯(1)上设有与所述螺纹(514)相适配的螺纹槽。

8.根据权利要求7所述的电主轴，其特征在于，所述螺纹(514)由多个螺纹部组成，所述螺纹部包括斜段(5141)和弯折段(5142)，所述斜段(5141)和弯折段(5142)的一端形成于所述第二固定隔环(5)的内壁上作为所述螺纹部的底部，所述斜段(5141)和弯折段(5142)的另一端相接作为所述螺纹部的顶部。

9.根据权利要求8所述的电主轴，其特征在于，所述弯折段(5142)具有第一定位面(51421)和第二定位面(51422)，所述斜段(5141)与所述第一定位面(51421)之间形成有夹角a，所述第一定位面(51421)与所述第二定位面(51422)之间形成有夹角b，其中60°＜a＜90°＜b。

10.根据权利要求9所述的电主轴，其特征在于，所述电主轴还包括嵌置于所述第二固定隔环(5)内的第三固定隔环(7)，所述第三固定隔环(7)具有第一环形夹紧段(711)和第二环形夹紧段(712)，所述第二固定隔环(5)上开设有与所述第一环形夹紧段(711)相适配的第一夹紧位(515)，所述第二固定隔环(5)上还开设有与所述第二环形夹紧段(712)相适配的第二夹紧位(516)。

11.根据权利要求5-10中任意一项所述的电主轴，其特征在于，所述轴承座(2)内设有两个轴承(3)，两个所述轴承(3)之间设有隔圈(8)，所述隔圈(8)被配置为调整两个轴承(3)之间的距离。

12.根据权利要求11所述的电主轴，其特征在于，所述隔圈(8)包括相互套设的外隔圈(811)和内隔圈(812)，所述外隔圈(811)与所述轴承(3)的外圈(311)贴合，所述内隔圈(812)与所述轴承(3)的内圈(313)贴合。

13.一种机床，其特征在于，包括权利要求1-12中任意一项所述的电主轴。

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