[發明專利]一種采用環下潤滑的高速電主軸

有效

• 申請號: 201210316487.5
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102794467A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 張新華;張若煜
• 申請（專利權）人: 紹興文理學院
• 主分類號: B23B19/02
• 分類號: B23B19/02;B23Q11/12
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所 33220
• 代理人: 蔣衛東

技術領域

本發明涉及一種電主軸，特別是涉及一種采用環下潤滑的高速電主軸。

背景技術

高速主軸單元是高速加工機床最為關鍵的部件。高速主軸單元的類型主要有電主軸、氣動主軸、水動主軸。不同類型輸出功率相差較大，高速加工機床主軸需在極短的時間內實現升降速，并在指定位置快速準停。這就要求主軸有很高的角減速度和角加速度。如果通過皮帶等中間環節，不僅會在高速狀態打滑、產生振動和噪音，而且增加轉動慣量，給機床快速準停造成很大困難。目前，多數高速機床主軸采用內裝式主軸電機一體化的主軸單元，即所謂內裝式電機主軸（Build-in?MotorSpindle），簡稱“電主軸”。它采用無外殼電機，將帶有冷卻套的電機定子裝配在電主軸單元的殼體內，轉子和機床主軸的旋轉部件做成一體，主軸的變速范圍完全由變頻交流電機控制，使變頻電機和機床主軸合二為一。

高速電主軸的核心支承部件是高速精密軸承，主軸軸承常見的潤滑方式有脂潤滑、油霧潤滑、油氣潤滑、噴射潤滑等，脂潤滑不需任何設備，是低速主軸普遍采用的潤滑方式，不適用于dn值在1.0×10⁶以上的主軸潤滑。油霧潤滑是將潤滑油(如透平油)經壓力空氣霧化后對軸承進行潤滑，這種潤滑方式實現容易，設備簡單，油霧既有潤滑功能，又能起到冷卻軸承的作用，但油霧不易回收，對環境污染嚴重。油氣潤滑是將少量的潤滑油不經霧化而直接由壓縮空氣定時、定量地沿著專用的油氣管道壁均勻地被帶到軸承的潤滑區。潤滑油起潤滑的作用，而壓縮空氣起推動潤滑油運動及冷卻軸承的作用。油氣始終處于分離狀態，這有利于潤滑油的回收，而對環境污染少。但采用這種潤滑方式，操作難度大，實施油氣潤滑時，一般要求每個軸承都有單獨的油氣噴嘴，對軸承噴射處的位置有嚴格的要求，否則不易保證潤滑效果，油氣潤滑的效果還受壓縮空氣流量和油氣壓力的影響。一般地講，增大空氣流量可以提高冷卻效果，而提高油氣壓力，不僅可以提高冷卻效果，而且還有助于潤滑油到達潤滑區，因此，提高油氣壓力有助于提高軸承的轉速。噴射潤滑是直接用高壓潤滑油對軸承進行潤滑和冷卻的，功率消耗較大，成本高，常用在dn值為2.5×10⁶以上的超高速主軸上。

有鑒于此，本發明人對此進行研究，專門開發出一種采用環下潤滑的高速電主軸，本案由此產生。

發明內容

本發明的目的是提供一種采用環下潤滑的高速電主軸，具有潤滑效果好、主軸轉速高等特點。

為了實現上述目的，本發明的解決方案是：

一種采用環下潤滑的高速電主軸，包括軸殼，以及安裝在軸殼內的主軸，主軸的兩端分別套設有軸承，主軸的中間套有轉子，軸殼內還設有與轉子相對應的定子，油霧管安裝在主軸內，油霧管上設有若干個與軸承的潤滑孔相對應的噴嘴，主軸與油霧管噴嘴連接處設有通孔，軸殼上還設有與油霧管相連的油霧入口；所述高速電主軸的軸殼內還設有冷卻系統，冷卻系統包括冷卻套，冷卻套安裝在定子外側，冷卻套外側環設有螺旋水槽，螺旋水槽連接冷卻管，冷卻管與安裝在軸殼的底端和頂端的冷卻液入口和冷卻液出口相連；所述軸承采用環下油潤滑或環下油氣潤滑。

所述定子由具有高磁導率的矽鋼片迭壓而成，定子內腔帶有沖制嵌線槽。

主軸上與油霧管噴嘴相連的通孔直徑小于等于噴嘴直徑。

軸承潤滑孔直徑小于等于噴嘴直徑。

實施環下油或者油氣潤滑時，潤滑油或油氣通過油霧入口進入油霧管，再依次通過油霧管噴嘴、主軸通孔和軸承潤滑孔，從軸承的內圈噴入潤滑區。

本發明的冷卻液為水，電機工作時，水從冷卻液入口進入，通過冷卻管，流入螺旋水槽，再從冷卻管和冷卻液出口流出，用循環冷卻水吸收和帶走電機產生的熱量，保持電主軸單元殼體均勻的溫度分布。為加強冷卻效果，冷卻水的入口溫度應嚴格控制，并有一定的壓力和流量。

所述軸承采用角接觸球軸承、磁懸浮軸承、水基動靜壓軸承或空氣動靜壓軸的其中一種。

上述高速電主軸工作原理：高速電主軸電機的繞組相位互差120°，通以三相交流電后，三相繞組各自形成一個正弦交變磁場，這三個對稱的交變磁場互相迭加，合成一個強度不變，磁極朝一定方向恒速旋轉的磁場，磁場轉速就是電主軸的同步轉速．異步電動機的同步轉速n由輸入電機定子繞組電流的頻率f和電機定子的極對數P決定（n=60f/p）。電主軸就是利用變換輸入電動機定子繞組的電流的頻率和激磁電壓來獲得各種轉速。在加速和制動過程中，通過改變頻率進行加減速，以免電機溫升過高．由于電機旋轉磁場的方向取決于輸入定子三相交流電的相序，故改變電主軸輸入電流的相序，便可改變電主軸的旋轉方向。