[发明专利]一种内嵌冷风装置的超高速电主轴

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻孔装置，尤其涉及一种内嵌冷风装置的超高速电主轴。

背景技术

在PCB的微孔加工中，由于钻削过程中刀具与工件之间的摩擦会产生大量的热量，虽然切屑会带走部分的热量，但仍需增加冷却装置辅助加工。若不加以冷却，将会对加工孔的质量，加工精度以及钻针的寿命等造成诸多不利的影响。

目前的主要冷却方式有切削液冷却和低温冷风技术冷却。切削液存在成本较高，污染环境，对人体有害等不足。而低温冷风技术则因具有使用方便，效果明显，成本低，环保等优点而被普遍应用。

但现有技术中，低温冷风技术主要通过冷风枪调节喷射位置以及喷射方向来实现指定区域指定方向的冷却。因此该方法存在以下缺点：（1）每次使用前均需人工固定并调节位置和方向，若是位置和方向偏差过大，即严重影响钻削效果，尤其是多个冷风枪配合使用时更为复杂，因此对技术工人的要求较高。（2）经过实验研究发现，当冷风喷射方向与钻针轴向方向成一定角度时，容易造成钻针因径向受力不均而发生径向振动，影响钻孔精度甚至导致断钻。而冷风气体喷射方向与钻针轴向平行时，不仅冷却效果较好，而且还促进排屑，最为有利于提高钻削质量和提高钻针寿命，但是现有的低温冷却技术所用装置调节出该方向的难度相当大。因此如何控制低温气体喷射方向使之平行于钻针轴向方向成为影响低温冷风技术应用效果的重要因素。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种内嵌冷风装置的超高速电主轴，

本发明的技术方案通过以下内容实现

一种内嵌冷风装置的超高速电主轴，包括主轴主体、主轴外壳和冷风装置，主轴主体和冷风装置设于主轴外壳内部；主轴外壳侧面设有入气口，主轴外壳下端垂直设有出风口；冷风装置套设于主轴主体，冷风装置包括中空腔室，中空腔室底部设有散热片，散热片远离入气口一侧的上端设有球形凹槽，散热片将中空腔室分成混合气体腔室和涡流室，散热片上端与中空腔室顶部形成导气槽，混合气体腔室与入气口相通；导气槽通过冷风管与出风口管道连接，中空腔室设有热风口，热风口与外界空气相通。

气体通过入气口鼓入混合气体腔室，气体经过面积缩小的导气槽，气体压力急剧增大从而导致温度上升，高压、高温气体来到涡流室，受球形凹槽的影响，气流在涡流室内高速旋转，外圈气体一高达每分钟两百万转的速度旋转，内圈的气体以相同的速度反向旋转，涡流内外圈空气发生热交换，从而使涡流的中心区温度急剧下降，内圈低温气体向下沉降从冷风管流向出风口排出，高温气体经过热风口排出，低温气体垂直向下吹扫，与主轴主体轴向方向一致，减少主轴主体中钻针的径向震动，提高加工精度，有利用排屑。提高钻针的寿命，内嵌式节省空间，便于操作，克服了外置冷风枪占用空间大等缺点，且使用前不再需要技术工人对冷风喷射装置进行严格而精准的安装，并且完全避免了因定位安装不准确而导致断钻，钻削质量差，甚至产生废品等现象。

优选的，中空腔室的内壁和/或冷风管的内壁设有隔热层。

隔热层的设置，冷风装置内的气体热交换不会与主轴主体发生热传递，且高压气体不会影响主轴主体的正常工作，电主轴工作稳定性高。

优选的，主轴主体包括主轴电机、中心主轴和空气轴承，主轴电机的输出轴与中心主轴连接，主轴电机可驱动中心主轴转动，空气轴承套设于主轴电机的输出轴，主轴外壳设有轴承供气口，轴承供气口与空气轴承管道连接。

通过设置空气轴承，保证中心主轴的平稳转动。

优选的，还包括换刀装置，换刀装置气动换刀装置包括活塞、弹簧、推杆、导向套、顶杆和蝶形弹簧，活塞杆上端与主轴外壳形成压缩腔室，主轴外壳设有活塞下端与推杆的上端连接，推杆的下端贯穿主轴电机的输出轴中心与顶杆上端连接，推杆与主轴电机的输出轴留有间隙；导向套、蝶形弹簧套设于顶杆外部，蝶形弹簧上端与导向套下端相抵，中心主轴包括有缝夹套和钻针，有缝夹套套设于钻针，主轴外壳下端中心设有安装孔，有缝夹套与安装孔过盈配合，顶杆下端与有缝夹套上端接触。

通过主轴外壳设有压缩供气口，压缩供气口与压缩腔室相通，从压缩进气孔供给空气，使活塞下降，活塞推动推杆驱动导向套很顶杆使碟形弹簧变形，从而推动有缝夹套下移，从而松开钻针，进行换刀，卸去压缩腔室的压力，换刀装置复位，换刀完毕，换刀过程简单快捷。

优选的，安装孔为圆台状。

安装孔为圆台状，即上大下小，有缝夹套下降，有利于钻针的释放，换刀更加简便。

优选的，冷风管为倒半圆台状，竖直方向上的等腰梯形截面倾斜角为65°～85°。