[发明专利]一种滚珠高速铣削电主轴

说明书

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）的进气孔通入压缩空气，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）进气口分别通入压缩空气，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）的压缩碟簧的碟簧复位，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。