WO2013075532A1

WO2013075532A1 - 一种滚珠高速铣削电主轴

Info

Publication number: WO2013075532A1
Application number: PCT/CN2012/081074
Authority: WO
Inventors: 汤秀清
Original assignee: 广州市昊志机电股份有限公司
Priority date: 2011-11-26
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2013-05-30
Also published as: CN102489727A

Abstract

一种滚珠高速铣削电主轴，包括上轴承座组件（5），上轴承座组件（5）的内贯通孔中由上轴承锁紧螺母（17）固定有上轴承组件（6），上轴承座组件（5）的台阶处前端与机体组件（9）的后端相固定，下轴承组件（10）的前端由下轴承锁紧螺母（15）固定有下轴承压圈（16）；轴芯组件（7）的轴芯主体后端固定有测量转速的编码器（18）。该电主轴的转速可调整，而且在高转速下精度高，有足够的轴向、径向刚度，使用寿命长。

Description

一种滚珠高速铣削电主轴

技术领域

本发明涉及一种机械加工设备，具体地说是集成滚动轴承、冷却装置、自动换刀系统、电机驱动于一体的机电一体化的主轴装置。

背景技术

在现有技术中，一般的电主轴用的定子使用非变频电源，因此转子工作转数不可变动，功能单一，且疾速起动下转子容易损坏，影响电主轴的使用寿命，另外，对于特殊带铣削功能要求的电主轴，轴承提供的支承力不足，使主轴高速运转时轴向与径向有足够的刚度。再者，铣削时很多诸如污水、切削屑等杂物容易进入主轴，使主轴内部堵塞，严重影响主轴使用寿命。

发明内容

本发明涉及一种滚珠高速铣削电主轴，它解决了现有技术的不足。

本发明技术解决方案是包括有带管接头（1 )的换刀气缸组件（2)，电源线、气源孔及冷却水源接口的铝水套组件（3 )，上轴承锁紧螺母（17)，内部设有气路通道和冷却水通道的机体组件（9)，其中，换刀气缸组件（2) 的头部固定在设置铝水套组件（3 ) 的后部内腔中，机体组件（9) 前端固定有机体下盖（12) 及防尘盖（14)，有轴芯组件（7) 贯通于上轴承组件（6)、定子（8) 及下轴承组件（10)的通孔中，轴芯组件（7 )的轴向通孔中自上而下设置有拉杆组件（4)、拉爪组件（11 ) 及刀柄组件（13 )，其特征在于，铝水套组件（3 ) 的前端与上轴承座组件（5 ) 的后部相固定，上轴承座组件（5 ) 的内贯通孔中由上轴承锁紧螺母（17) 固定有上轴承组件（6)，上轴承座组件（5 ) 的台阶处前端与机体组件（9) 的后端相固定，机体组件（9) 的中部固定有定子（8)，定子（8) 之下的机体组件（9) 的下轴承内腔中固定有下轴承组件（10)，下轴承组件（10) 的前端由下轴承锁紧螺母（15 ) 固定有下轴承压圈（16); 轴芯组件（7 ) 的轴芯主体后端固定有测量转速的编码器（18 )。本发明特别在于所述的轴芯组件（7) 的轴芯主体上轴肩套（7.2)这下的转轴段（7.1) 固定有铜鼠笼转子（7.3)。

以上本发明所述的上轴承组件（6) 包括有轴承座外圈（5.1)，轴承座外圈 (5.1) 内腔中固定有轴承座内圈（5.3)，轴承座外圈（5.1)与轴承座内圈（5.3) 之间的间隙处设有水循环槽（5.2)。

所述上轴承组件（6)包括有上、下单列角接触陶瓷轴承，上下轴承间固定有轴承隔套组件（6.1)。

所述的定子（8)包括有定子冲片（8.1)、帮扎带（8.2)、槽楔（8.3)、线圈绕组（8.4)、槽绝缘纸（8.5)、温度传感器（8.6) 和电机引线（8.7)，其中温度传感器（8.6) 固定在线圈绕组（8.4) 的一端。

本发明工作原理是：

1、电主轴高速转动结构，主要由上轴承座组件（5)、上轴承组件（6)、轴芯组件（7)、机体组件（9)、下轴承组件（10) 组成，采用精密、高速滚珠角接触轴承，最高转速可达 32000 rpm，振动和噪音都很小。

2、冷却原理：机体组件（9) 的机体上沿圆周均布若干个水孔，与机体下盖（12) 的水槽构成冷却循环，电主轴工作时，从铝水套组件（3) 的进水孔通入冷却水,随进入上轴承座组件（5)、机体组件（9) 和机体下盖（12)，随后冷却水在机体内沿圆周循环流动，最后再从上轴承座组件（5) 和铝水套组件（3) 排出，带走电机和轴承产生的大部分热量，保持整机在低温下稳定、可靠运行。

3、吹尘原理：电主轴工作时，铝水套组件（3) 的进气孔通入压縮空气，随进入上轴承座组件（5)、机体组件（9) 和机体下盖（12)，最后到轴芯组件

(7) 的内孔，然后排出机体外，完成吹尘降温过程，可吹掉轴心内的尘埃，带走高速旋转的轴承和电机工作时而产生的一部分热量；同时，阻止机体外的污水、切削屑、气体等进入主轴；

4、轴芯旋转原理：该电主轴采用永磁直流电机，转子主部件采用若干块永磁体，集成在轴芯的外圆上，永磁体的外圆上再裹一层碳纤维，当在电机定子

( 8 ) 端通符合要求的三相交流变频电源时，由于电磁感应原理，转子转动，驱动轴芯组件（7 ) 高速旋转，使安装在轴芯组件（7 ) 下部的刀柄组件（13 ) 夹持各种刀具进行高效率、高精度的切削加工，并可根据具体工作要求选择 0-32000 rpm的不同工作转速。

5、换刀原理：当需要进行刀具更换时，停止运转主轴，给气缸顶部的管接头（1 ) 进气及铝水套组件（3 ) 进气口分别通入压縮空气，迫使换刀汽缸组件

(2) 的活塞杆向下运动，从而推动拉杆组件（4 ) 下移，同时，拉杆组件（4 ) 的压縮碟簧的碟簧复位，使拉杆组件（4) 和滑动芯向上移动，拉爪组件（11 ) 在弹簧的推力与滑动芯的作用下，滑入刀柄内孔并张开，此时铝水套组件（3 ) 的吹尘进气关闭，刀柄处于拉刀状态。

本发明的优点在于：

1、工作时利用变频电源的频率调节，可使工作转数可在 0-32000rpm变动，起动平稳，满足高转速、高精度机械加工要求。

2、电主轴内装有温度传感器和编码器（18 ) ，可及时反馈、监控主轴工作状态。

3、采用循环冷却系统可对机体、轴承座及电机等进行循环强迫冷却，及时高效的带走电机和轴承产生的大部分热量，保证主轴长时间稳定、可靠地工作。

4、电主轴上下轴承均采用相同的单列角接触轴承（GB/T292-1994) 的双角接触轴承支承力轴的结构，轴承选取上使用高精度、高转速、低噪音陶瓷球轴承，由两只轴承成对安装，中间并由轴承隔套隔开，以增加轴承支撑刚度，有利于轴承散热和便于轴承润滑等优点，可保证主轴高速运转时轴向与径向有足够的刚度，可在不同的环境下进行机械加工。

5、电主轴设有空气吹尘冷却结构，可对主轴内腔进行及时冷却及阻止机体外的污水、切削屑等进入，提高使用寿命。 6、电主轴设有自动换刀系统，可实现准确、快速、安全地自动更换各种所需刀具。

7、驱动系统采用直流无刷电机，功率大，扭矩高；电机置于两轴承中部，使结构更合理、紧凑,提高电主轴在高速下运转的可靠性。

附图说明

图 1是本发明的剖面构造示意图。

图 2是本发明的轴芯组件部分构造示意图。

图 3是本发明的定子构造示意图。

图 4是本发明的上轴承座组件及上轴承组件构造示意图。

具体实施方式

实施例 1

根据图 1、图 2、图 3及图 4所示，本发明在现有的包括有带管接头 1的换刀气缸组件 2，电源线、气源孔及冷却水源接口的铝水套组件 3，上轴承锁紧螺母 17，内部设有气路通道和冷却水通道的机体组件 9，其中，换刀气缸组件 2 的头部固定在设置铝水套组件 3的后部内腔中，机体组件 9前端固定有机体下盖 12及防尘盖 14，有轴芯组件 7贯通于上轴承组件 6、定子 8及下轴承组件 10 的通孔中，轴芯组件 7的轴向通孔中自上而下设置有拉杆组件 4、拉爪组件 11 及刀柄组件 13，其特征在于，铝水套组件 3的前端与上轴承座组件 5的后部相固定，上轴承座组件 5的内贯通孔中由上轴承锁紧螺母 17固定有上轴承组件 6，上轴承座组件 5的台阶处前端与机体组件 9的后端相固定，机体组件 9的中部固定有定子 8，定子 8之下的机体组件 9的下轴承内腔中固定有下轴承组件 10，下轴承组件 10的前端由下轴承锁紧螺母 15固定有下轴承压圈 16; 轴芯组件 7 的轴芯主体后端固定有测量转速的编码器 18。

实施例 2

与实施例 1相同，只是所述的轴芯组件 7的轴芯主体上轴肩套 7.2这下的转轴段 7.1固定有铜鼠笼转子 7.3。

实施例 3

与实施例 1相同，只是所述的上轴承组件（6 ) 包括有轴承座外圈 5.1，轴承座外圈 5.1内腔中固定有轴承座内圈 5.3，轴承座外圈 5.1与轴承座内圈 5.3之间的间隙处设有水循环槽 5.2。

实施例 4

与实施例 1相同，只是所述上轴承组件 6包括有上、下单列角接触陶瓷轴承，上下轴承间固定有轴承隔套组件 6.1。

实施例 5

与实施例 1相同，只是所述的定子 8包括有定子冲片 8.1、帮扎带 8.2、槽楔 8.3、线圈绕组 8.4、槽绝缘纸 8.5、温度传感器 8.6和电机引线 8.7，其中温度传感器 8.6固定在线圈绕组 8.4的一端。

Claims

1、一种滚珠高速铣削电主轴，它包括有带管接头（1)的换刀气缸组件（2)，电源线、气源孔及冷却水源接口的铝水套组件（3)，上轴承锁紧螺母（17)，内部设有气路通道和冷却水通道的机体组件（9)，其中，换刀气缸组件（2) 的头部固定在设置铝水套组件（3) 的后部内腔中，机体组件（9) 前端固定有机体下盖（12)及防尘盖（14)，有轴芯组件（7) 贯通于上轴承组件（6)、定子（8) 及下轴承组件（10) 的通孔中，轴芯组件（7) 的轴向通孔中自上而下设置有拉杆组件（4)、拉爪组件（11) 及刀柄组件（13)，其特征在于，铝水套组件（3) 的前端与上轴承座组件（5) 的后部相固定，上轴承座组件（5) 的内贯通孔中由上轴承锁紧螺母（17) 固定有上轴承组件（6)，上轴承座组件（5) 的台阶处前端与机体组件（9) 的后端相固定，机体组件（9) 的中部固定有定子（8)，定子（8) 之下的机体组件（9) 的下轴承内腔中固定有下轴承组件（10)，下轴承组件（10) 的前端由下轴承锁紧螺母（15) 固定有下轴承压圈（16); 轴芯组件（7) 的轴芯主体后端固定有测量转速的编码器（18)。

2、根据权利要求 1所述的一种滚珠高速铣削电主轴，其特征在于本发明特别在于所述的轴芯组件（7) 的轴芯主体上轴肩套（7.2) 这下的转轴段（7.1) 固定有铜鼠笼转子（7.3)。

3、根据权利要求 1所述的一种滚珠高速铣削电主轴，其特征在于所述的上轴承组件（6) 包括有轴承座外圈（5.1)，轴承座外圈（5.1) 内腔中固定有轴承座内圈（5.3)，轴承座外圈（5.1) 与轴承座内圈（5.3) 之间的间隙处设有水循环槽（5.2)。

4、根据权利要求 1所述的一种滚珠高速铣削电主轴，其特征在于所述上轴承组件（6) 包括有上、下单列角接触陶瓷轴承，上下轴承间固定有轴承隔套组件（6.1)。

5、根据权利要求 1所述的一种滚珠高速铣削电主轴，其特征在于所述的定子（8) 包括有定子冲片（8.1)、帮扎带（8.2)、槽楔（8.3)、线圈绕组（8.4)、槽绝缘纸（8.5)、温度传感器（8.6) 和电机引线（8.7)，其中温度传感器（8.6) 固定在线圈绕组（8.4) 的一端。