[实用新型]一种用于高效高速精密机床的多功能内置式动静压电主轴

说明书

技术领域

本实用新型属机床领域，特别是涉及一种用于高效高速精密机床的多功能内置式动静压电主轴。

背景技术

随着科学技术飞速发展，对机械制造业的要求日益提高，要求机床向高精度、高效率、高速方向发展。对机床主轴作为高精度、高效机床的核心动能部件的要求日益提高。为了满足高速度的要求，将主轴直接装上转子的电主轴已逐步取代皮带传动的主轴而取得越来越多的应用。

作为决定主轴运动精度的轴承按摩擦类型分为滚动轴承和滑动轴承两大类，滑动轴承又分为动压轴承、静压轴承及动静压轴承。

滚动轴承的缺陷是抗振性差，精度受限制且容易磨损，动压轴承优点是高速时承载力大而缺点是启动和停车时有接触而易磨损，静压轴承的特点是油膜将相对滑动面完全隔开，有高精度、高承载力、高抗振性及长寿命的优点而在机床制造业中得到广泛应用，动静压轴承作为静压轴承发展综合动压和静压轴承的优点而具有更高性能和能源节约而更有发展前途。

目前应用的电主轴以滚动轴承作为支撑的比较普遍，但由于上述缺点在高精度机床上不能满足要求，开发静压、动静压电主轴是机床制造业的一大重要课题。

电主轴按电机转子的位置分为外置式和内置式两类，外置式又称悬臂式是电机转子置于主轴的两轴承的外端，内置式是将转子置于两轴承之间，外置式的特点是结构简单工艺性好，缺点是轴向尺寸太大，高速旋转时轴上外悬质量大，对振动影响及轴承的负载大，内置式的特点是主轴尺寸小、轴承的负载小、抗振性好，但结构复杂、散热差。

最早的动压电主轴是应用于平面磨床的砂轮主轴，其转速固定，后来发展用变频器，现在电主轴多用伺服控制。

用于高档机床的电主轴虽然也出现用静压、动静压轴承作支撑的，但其结构大都是纯粹将滚动轴承改为静压或动静压轴承的基本形式，对于外置式的情况只是在原静压主轴的基础上用电机转子代替皮带轮，对于内置式结构在原静压主轴的基础上将电机安装在两径向轴承之间，止推轴承为对置的平面轴承放在主轴的一端，密封形式也停留于间隙密封或骨架密封。

对于上述结构的动静压主轴存在的普遍缺点是：端面止推轴承的性能差，由于零件加工和装配的精度影响而不能达到高要求，高速时的离心力使止推轴承油腔压力不能很好保持，对于冷却液及油液的密封不能保证。对于有法兰的主轴如车床或带内置式动平衡仪的磨床主轴，如用这种结构势必将止推轴承尺寸做的很大在结构上很难实现，除此对于车铣中心或磨床工件头架需要主轴停在某一位置上进行加工的情况其刹车装置往往是个难点，为了解决上述问题，在高档数控课题中我们开发了新型电主轴，他能应用于车床、车铣中心、磨床的主轴及工件轴的多功能内置式动静压电主轴。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于高效高速精密机床的多功能内置式动静压电主轴，以改善主轴精度、承载力、转速范围以及密封性能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种多功能电机内置式动静压电主轴，包括箱体、封油盖、主轴、平衡头、砂轮、前轴承、预紧活塞、前热屏蔽环、锁紧螺母、电机定子、电机转子、水套、定子固定环、后热屏蔽环、第一气密封环、后轴承座、后轴承、第二气密封环、旋转编码器、动平衡接收器、护罩，所述的箱体设有一水平贯通的内腔，内腔里的前、中、后段分别安装有前轴承、水套、后轴承座，水套通过两端的定子固定环与箱体定位，水套内径上过盈配合有电机定子，水套内径两端装有O型圈，电机定子内径上安装有电机转子，后轴承座内安装有后轴承，前轴承、电机转子和后轴承共同形成的腔体里安装有主轴，后轴承两端还分别装有第一气密封环和第二气密封环，主轴前端头上有法兰，法兰的外径从前往后呈递减的阶梯形状，从前往后的每级阶梯上分别与预紧活塞、前热屏蔽环、锁紧螺母、电机转子和后热屏蔽环配合安装。

所述的箱体顶部设供气通道A、供压力油给径向轴承和活塞腔通道B、前端止推轴承可控压力油通道C、电机定子水套冷却水进口D、电机定子水套冷却水出口E和润滑油回油通道F，各进、出口均经管路连接至机床外部。

所述的内腔里的前、中、后段分别通过配合孔及各固定螺丝孔安装前轴承、水套、后轴承座。

所述的主轴前端头外套有封油盖，主轴的后端头外套有旋转编码器，主轴的后端头外侧的箱体上安装有护罩。

所述的主轴内部安装有动平衡接收器。

所述的前轴承具有阶梯形内表面，前轴承的前端内圆柱面与主轴相配，前轴承后端面内圆柱面与预紧活塞相配，两圆柱交界内台肩面与预紧活塞端面有空隙。

有益效果

本实用新型的结构与现有技术相比具有如下优点：