[發明專利]一種用于磨削小直徑深孔的超高速精密電主軸結構

無效

• 申請號: 201210508547.3
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN102962766A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 蔣書運;曹洋;蔡英;朱凱旋;劉仕良
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B24B41/04
• 分類號: B24B41/04;B24B47/12;B24B55/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種用于磨削小直徑深孔的超高速精密電主軸結構，屬于高速加工裝備領域。

背景技術

帶有高精度、小直徑、超長深孔的零件在機械工程領域已有較廣泛的應用，如柴油機噴油嘴的閥芯與噴嘴等，其中孔直徑為Φ3mm~Φ6mm，中孔圓度、圓柱度應嚴格控制在微米級精度。目前我國此類零件的精密磨削裝備主要依賴靠進口。

磨削此類小直徑深孔，對電主軸設計制造提出較高的要求。一方面，為獲得規定的加工精度，必須有很高的磨削線速度，而由于孔徑小，主軸需達到極高的轉速才能獲得規定的線速度；另一方面，由于主軸剛度隨轉速升高會出現剛度軟化的現象，即主軸的剛度隨著轉速的升高而呈曲線下降，因此設計的主軸需在高轉速下也提供相應的剛度。

此外，由于加工孔徑小，砂輪占據小孔內大部分空間，如繼續采用傳統的外部噴射冷卻方式，冷卻液不易到達磨削區，難以達到理想的冷卻潤滑效果。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于磨削小直徑深孔的超高速電主軸結構，提高磨削線速度；在電主軸結構中采用切削液內噴射冷卻系統，克服小直徑深孔內圓磨削時切削液不易進入磨削區域的技術難題。

本發明采用的技術方案為：一種用于磨削小直徑深孔的超高速精密電主軸結構，包括高速主軸驅動系統與切削液內噴射冷卻系統；

所述高速主軸驅動系統包括前軸承、前軸承座、主軸、電機轉子、電機定子、冷卻水套、外殼、后軸承、后軸承座和直線軸承，所述外殼前端裝有冷卻水套，所述電機定子過盈安裝在冷卻水套中部，所述主軸中部過盈安裝有電機轉子，主軸通過安裝在其兩端的前軸承和后軸承支撐，所述前軸承安裝在前軸承座內，所述后軸承安裝在后軸承座內，后軸承座通過直線軸承安裝在外殼內；

所述切削液內噴射冷卻系統包括切削液噴管、切削液回流管道、預緊彈簧、進水管道和排水管道，所述切削液噴管與切削液回流管道位于后軸承座中部，并且切削液噴管與主軸同心，所述預緊彈簧通過切削液回流管道和后軸承座對后軸承施加軸向預緊，所述進水管道與切削液噴管連接，所述排水管道與切削液回流管道連接。

所述切削液噴管與主軸的內孔為氣體密封的非接觸接頭連接。

有益效果：本發明采用切削液內噴射冷卻系統，切削冷卻液由切削液噴管輸入，流經氣體密封非接觸管接頭，送到小直徑深孔磨削區域，起到冷卻潤滑作用；同時基于變頻調速的超高速電主軸驅動系統，實現小直徑深孔的高速磨削。

附圖說明

圖1為本發明提供的一種用于磨削小直徑深孔的超高速精密電主軸的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。

如圖1所示：一種用于磨削小直徑深孔的超高速精密電主軸結構，包括高速主軸驅動系統與切削液內噴射冷卻系統；

所述高速主軸驅動系統包括前軸承2、前軸承座3、主軸4、電機轉子5、電機定子7、冷卻水套6、外殼9、后軸承8、后軸承座11和直線軸承10，所述外殼9前端裝有冷卻水套6，所述電機定子7過盈安裝在冷卻水套6中部，所述主軸4中部過盈安裝有電機轉子5，主軸4通過安裝在其兩端的前軸承2和后軸承8支撐，所述前軸承2安裝在前軸承座3內，所述后軸承8安裝在后軸承座11內，后軸承座11通過直線軸承10安裝在外殼9內；

所述切削液內噴射冷卻系統包括切削液噴管12、切削液回流管道13、預緊彈簧14、進水管道15和排水管道16，所述切削液噴管12與切削液回流管道13位于后軸承座11中部，并且切削液噴管12與主軸4同心，所述預緊彈簧14通過切削液回流管道13和后軸承座11對后軸承8施加軸向預緊，所述進水管道15與切削液噴管12連接，所述排水管道16與切削液回流管道13連接。所述切削液噴管12與主軸4的內孔為氣體密封的非接觸接頭連接。

本發明工作時，從進水管道15通入切削液，切削液流經切削液噴管12從主軸4的中心孔通入，從磨頭1噴出，對工件加工表面進行冷卻。殘余切削液從切削液噴管12和主軸4之間的間隙回流，經回流孔流出，從排水管道16排出。軸承潤滑油氣從后軸承座11內管路對后軸承8進行潤滑，殘余壓縮氣體從后軸承座11與主軸4之間的間隙流出，形成非接觸密封，防止切削液進入軸承室。

本發明高速電主軸采用高速角接觸陶瓷球軸承，軸承剛度高。切削液流經主軸中心孔通孔，從砂輪接桿噴水孔噴出，對加工表面進行冷卻，同時對前后軸承和電機轉子進行冷卻，降低電主軸內部溫升。后軸承油氣潤滑的殘余氣體在主軸與軸承座之間形成氣體密封，防止切削液回流。

應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現有技術加以實現。