專利名稱：一種高速電主軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)床行業(yè)的高速電主軸，特別是液體靜動(dòng)壓軸 承電主軸或液體動(dòng)靜壓軸承電主軸。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電主軸主要是由滾動(dòng)軸承，套筒殼體、電機(jī)、端蓋等組成， 這種電主軸主要存在以下問題l.滾動(dòng)軸承受極限轉(zhuǎn)速限制。2.滾動(dòng)軸 承由于有金屬接觸噪音大。3.由于有金屬接觸發(fā)熱摩擦、摩損使電主軸 壽命受到限制。4.滾動(dòng)軸承受制造精度的限制，回轉(zhuǎn)精度不高、剛性較 差。因此，有必要對現(xiàn)有電主軸加工以改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高精、高速和高剛度的高速 電主軸。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的高速電主軸，包括殼體、前 端蓋、調(diào)整墊和主軸，所述的殼體通過前軸承和后軸承安裝在所述的殼 體上，在所述的前軸承和后軸承上分別周向均勻設(shè)有多個(gè)與所述的主軸 對應(yīng)的靜動(dòng)壓油腔，在所述的殼體上設(shè)有壓力油管及其節(jié)流器與所述的 靜動(dòng)壓油腔連通，所述的前端蓋設(shè)有與所述的主軸的臺肩一側(cè)對應(yīng)且與 所述的壓力油管及其節(jié)流器連通的前端蓋端面油腔，所述的前軸承設(shè)有 與所述的主軸的臺肩另一側(cè)對應(yīng)且與所述的靜動(dòng)壓油腔連通的前軸承 端面油腔，所述的殼體底部設(shè)有回油管，電機(jī)殼與所述的殼體聯(lián)結(jié)成一 體，在所述的電機(jī)殼上設(shè)有電機(jī)定子，在所述的主軸上設(shè)有與所述的電 機(jī)定子對應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)子。
所述的前軸承和后軸承與所述的主軸之間間隙為0.05mm。 所述的電機(jī)定子與電機(jī)轉(zhuǎn)子之間有1-2mm間隙。 所述的電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子為內(nèi)置式伺服主軸電機(jī)。 所述的主軸內(nèi)安裝有內(nèi)置式動(dòng)平衡頭及其動(dòng)平衡傳感器。 采用上述技術(shù)方案的高速電主軸，采用一種油液作為介質(zhì)，油液增 壓后填充在主軸和軸承中間，將主軸和軸承隔離。油液在增壓節(jié)流后進(jìn) 入軸承油腔，將主軸托起，使主軸在油液中懸浮。主軸和電機(jī)的轉(zhuǎn)子聯(lián) 結(jié)成一體，電機(jī)定子和安裝軸承的殼體聯(lián)結(jié)在一起，電機(jī)通電后，電機(jī) 轉(zhuǎn)子帶動(dòng)主軸回轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的工作原理是利用流體力學(xué)原理，機(jī)電一體化原理，自動(dòng) 控制原理，設(shè)計(jì)節(jié)流器和靜動(dòng)壓油腔，使主軸懸浮在油液中，主軸在高 速回轉(zhuǎn)中不發(fā)生金屬接觸，因少量摩擦產(chǎn)生的熱量通過油液帶走，主軸在高速回轉(zhuǎn)中自動(dòng)平衡裝置能進(jìn)行自動(dòng)平衡，使主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到DN二2X 1()6(D主軸直徑，單位毫米，N主軸轉(zhuǎn)速，單位轉(zhuǎn)/分)。由于靜壓油
腔的復(fù)合作用，使主軸在高速回轉(zhuǎn)中能保持穩(wěn)定工作。 本發(fā)明的顯著特點(diǎn)是-
1、 設(shè)有由主軸、靜動(dòng)壓油腔組成的靜動(dòng)壓軸承、主軸伺服電機(jī)、內(nèi) 置式動(dòng)平衡裝置、油泵、油路組成的高速電主軸，實(shí)現(xiàn)了純液體摩擦，
無金屬接觸，理論上無摩損o
2、 設(shè)置于主軸內(nèi)部的^I置式動(dòng)平衡裝置，能在髙速回轉(zhuǎn)下，實(shí)現(xiàn)在 線動(dòng)平衡，大大提高了主軸的轉(zhuǎn)速，使主軸轉(zhuǎn)速能達(dá)到DN=2X106'
3、 設(shè)置于主軸尾端上的內(nèi)置式主軸伺服電機(jī)，散熱條件好，結(jié)構(gòu)簡 單，拆卸、維護(hù)、維修方便。
4、 設(shè)置于靜動(dòng)壓軸承內(nèi)的靜壓油腔和動(dòng)壓油腔組成的靜動(dòng)壓復(fù)合油 腔，大大提高了主軸在高速情況下的動(dòng)剛度和回轉(zhuǎn)精度。
綜上所述，本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)簡單，無金屬接觸，無磨損，高剛性， 高回轉(zhuǎn)精度，高壽命，高轉(zhuǎn)速的電主軸，可廣泛用于各種數(shù)控機(jī)床的主 軸系統(tǒng)特別是數(shù)控磨床的主軸系統(tǒng)。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的軸承部分結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明的軸承部分的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù) 范圍并不限于實(shí)施例所描述的范圍。
參見圖1、圖2和圖3，殼體5通過前軸承3和后軸承7安裝在殼體 5上，在前軸承3和后軸承7上分別周向均勻設(shè)有4個(gè)與主軸6對應(yīng)的 靜動(dòng)壓油腔13，在殼體5上設(shè)有壓力油管15及其節(jié)流器14與靜動(dòng)壓油 腔13連通，前端蓋1設(shè)有與主軸6的臺肩一側(cè)對應(yīng)且與壓力油管15及 其節(jié)流器14連通的前端蓋端面油腔16，前軸承3設(shè)有與主軸6的臺肩 另一側(cè)對應(yīng)且與靜動(dòng)壓油腔13連通的前軸承端面油腔18，殼體5底部 設(shè)有回油管17，電機(jī)殼8與殼體5聯(lián)結(jié)成一體，在電機(jī)殼8上設(shè)有電機(jī) 定子9，在主軸6上設(shè)有與電機(jī)定子9對應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)子10，主軸6內(nèi)安 裝有內(nèi)置式動(dòng)平衡頭4及其動(dòng)平衡傳感器12。
前軸承3和后軸承7為液體靜動(dòng)壓軸承，電機(jī)定子9和電機(jī)轉(zhuǎn)子10 為內(nèi)置式伺服主軸電機(jī)，內(nèi)置式動(dòng)平衡頭4及其動(dòng)平衡傳感器12進(jìn)行 在線動(dòng)平衡。從圖1可以看出
主軸6置于前軸承3和后軸承7軸承中心，前軸承3和后軸承7與 主軸6之間間隙為0. 05mm，前軸承3和后軸承7過盈安裝在殼體5內(nèi)， 殼體5通過調(diào)整墊2、前軸承3的端面和前端蓋1,將主軸6的臺肩夾 持在中間，中間間隙為0. 06mm。電機(jī)殼8與殼體5聯(lián)結(jié)成一體，電機(jī)定子9安裝于電機(jī)殼8內(nèi)，電機(jī)轉(zhuǎn)子10與主軸6聯(lián)結(jié)成一體，電機(jī)定子9 與電機(jī)轉(zhuǎn)子10之間有l(wèi)-2mm間隙。主軸6內(nèi)安裝有內(nèi)置式動(dòng)平衡頭4 和動(dòng)平衡傳感器12。電機(jī)后端蓋11將電機(jī)封閉。
從圖2可以看出通過油泵增壓后的壓力油徑管路通過進(jìn)油口 19 進(jìn)入殼體5的壓力油管15,油液按箭頭指示的方向流動(dòng)，進(jìn)入前軸承3 和后軸承7的油液通過節(jié)流器14沿中間小孔進(jìn)入前后軸承的靜動(dòng)壓油 腔13。
從圖2、圖3可以看出進(jìn)入前軸承3的兩路油， 一路進(jìn)入前軸承端 面油腔18， 一路經(jīng)殼體5、調(diào)整墊2進(jìn)入前端蓋端面油腔16，前端蓋端 面油腔16和前軸承端面油腔18能通過調(diào)整墊2將主軸6的臺肩夾持在 中間，其間隙為0. 06mm。
參見圖1、圖2和圖3，油液經(jīng)油泵增壓后， 一路油進(jìn)入壓力油管 15經(jīng)節(jié)流器14進(jìn)入前軸承3的4個(gè)靜動(dòng)壓油腔13和前軸承端面油腔 18、前端蓋端面油腔16， 一路油液進(jìn)入壓力油管15,經(jīng)過4個(gè)節(jié)流器 14進(jìn)入后軸承7的4個(gè)靜動(dòng)壓油腔13，將主軸6浮起使主軸6和前軸 承3、后軸承7不發(fā)生金屬接觸。靜動(dòng)壓油腔13由為圓的一部分的靜壓 油腔和阿基米德螺旋線一部分的動(dòng)壓油腔組成，油液經(jīng)油泵增壓后經(jīng)過 壓力油管15進(jìn)入節(jié)流器14，節(jié)流后的油液經(jīng)節(jié)流器14中部小孔進(jìn)入軸 承表面的靜動(dòng)壓油腔13，然后經(jīng)封油邊20流出軸承，進(jìn)入殼體5內(nèi)， 再經(jīng)回油管17流回油箱。
權(quán)利要求
1、一種高速電主軸，包括殼體(5)、前端蓋(1)、調(diào)整墊(2)和主軸(6)，其特征在于所述的殼體(5)通過前軸承(3)和后軸承(7)安裝在所述的殼體(5)上，在所述的前軸承(3)和后軸承(7)上分別周向均勻設(shè)有多個(gè)與所述的主軸(6)對應(yīng)的靜動(dòng)壓油腔(13)，在所述的殼體(5)上設(shè)有壓力油管(15)及其節(jié)流器(14)與所述的靜動(dòng)壓油腔(13)連通，所述的前端蓋(1)設(shè)有與所述的主軸(6)的臺肩一側(cè)對應(yīng)且與所述的壓力油管(15)及其節(jié)流器(14)連通的前端蓋端面油腔(16)，所述的前軸承(3)設(shè)有與所述的主軸(6)的臺肩另一側(cè)對應(yīng)且與所述的靜動(dòng)壓油腔(13)連通的前軸承端面油腔(18)，所述的殼體(5)底部設(shè)有回油管(17)，電機(jī)殼(8)與所述的殼體(5)聯(lián)結(jié)成一體，在所述的電機(jī)殼(8)上設(shè)有電機(jī)定子(9)，在所述的主軸(6)上設(shè)有與所述的電機(jī)定子(9)對應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)子(10)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速電主軸，其特征在于所述的前軸承 (3)和后軸承(7)與所述的主軸(6)之間間隙為0. 05mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的高速電主軸，其特征在于所述的電 機(jī)定子(9)與電機(jī)轉(zhuǎn)子(10)之間有1-2mm間隙。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高速電主軸，其特征在于所述的電 機(jī)定子(9)和電機(jī)轉(zhuǎn)子(10)為內(nèi)置式伺服主軸電機(jī)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高速電主軸，其特征在于所述的主 軸(6)內(nèi)安裝有內(nèi)置式動(dòng)平衡頭(4)及其動(dòng)平衡傳感器(12)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速電主軸，殼體(5)通過前軸承(3)和后軸承(7)安裝在殼體(5)上，在前軸承(3)和后軸承(7)上分別周向均勻設(shè)有多個(gè)與主軸(6)對應(yīng)的靜動(dòng)壓油腔(13)，在殼體(5)上設(shè)有壓力油管(15)及其節(jié)流器(14)與靜動(dòng)壓油腔(13)連通，前端蓋(1)設(shè)有與主軸(6)的臺肩一側(cè)對應(yīng)的前端蓋端面油腔(16)，前軸承(3)設(shè)有與主軸(6)的臺肩另一側(cè)對應(yīng)的前軸承端面油腔(18)，殼體(5)底部設(shè)有回油管(17)，電機(jī)殼(8)與殼體(5)聯(lián)結(jié)成一體，在電機(jī)殼(8)上設(shè)有電機(jī)定子(9)，在主軸(6)上設(shè)有與所述的電機(jī)定子(9)對應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)子(10)。本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)簡單，無金屬接觸，無磨損，高剛性，高回轉(zhuǎn)精度，高壽命，高轉(zhuǎn)速的電主軸，可廣泛用于各種數(shù)控機(jī)床的主軸系統(tǒng)特別是數(shù)控磨床的主軸系統(tǒng)。
文檔編號H02K7/08GK101557136SQ20091004343
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者胡惜時(shí) 申請人:胡惜時(shí)