[實用新型]一種用于高效高速精密機床的多功能內(nèi)置式動靜壓電主軸

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320297129.4
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN203304574U
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁振乾;于永軍;曹召東;張學(xué)明
• 申請（專利權(quán)）人: 上海原創(chuàng)精密機床主軸有限公司
• 主分類號: B23B19/02
• 分類號: B23B19/02;B24B41/04
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 宋纓;孫健

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬機床領(lǐng)域，特別是涉及一種用于高效高速精密機床的多功能內(nèi)置式動靜壓電主軸。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，對機械制造業(yè)的要求日益提高，要求機床向高精度、高效率、高速方向發(fā)展。對機床主軸作為高精度、高效機床的核心動能部件的要求日益提高。為了滿足高速度的要求，將主軸直接裝上轉(zhuǎn)子的電主軸已逐步取代皮帶傳動的主軸而取得越來越多的應(yīng)用。

作為決定主軸運動精度的軸承按摩擦類型分為滾動軸承和滑動軸承兩大類，滑動軸承又分為動壓軸承、靜壓軸承及動靜壓軸承。

滾動軸承的缺陷是抗振性差，精度受限制且容易磨損，動壓軸承優(yōu)點是高速時承載力大而缺點是啟動和停車時有接觸而易磨損，靜壓軸承的特點是油膜將相對滑動面完全隔開，有高精度、高承載力、高抗振性及長壽命的優(yōu)點而在機床制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，動靜壓軸承作為靜壓軸承發(fā)展綜合動壓和靜壓軸承的優(yōu)點而具有更高性能和能源節(jié)約而更有發(fā)展前途。

目前應(yīng)用的電主軸以滾動軸承作為支撐的比較普遍，但由于上述缺點在高精度機床上不能滿足要求，開發(fā)靜壓、動靜壓電主軸是機床制造業(yè)的一大重要課題。

電主軸按電機轉(zhuǎn)子的位置分為外置式和內(nèi)置式兩類，外置式又稱懸臂式是電機轉(zhuǎn)子置于主軸的兩軸承的外端，內(nèi)置式是將轉(zhuǎn)子置于兩軸承之間，外置式的特點是結(jié)構(gòu)簡單工藝性好，缺點是軸向尺寸太大，高速旋轉(zhuǎn)時軸上外懸質(zhì)量大，對振動影響及軸承的負(fù)載大，內(nèi)置式的特點是主軸尺寸小、軸承的負(fù)載小、抗振性好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、散熱差。

最早的動壓電主軸是應(yīng)用于平面磨床的砂輪主軸，其轉(zhuǎn)速固定，后來發(fā)展用變頻器，現(xiàn)在電主軸多用伺服控制。

用于高檔機床的電主軸雖然也出現(xiàn)用靜壓、動靜壓軸承作支撐的，但其結(jié)構(gòu)大都是純粹將滾動軸承改為靜壓或動靜壓軸承的基本形式，對于外置式的情況只是在原靜壓主軸的基礎(chǔ)上用電機轉(zhuǎn)子代替皮帶輪，對于內(nèi)置式結(jié)構(gòu)在原靜壓主軸的基礎(chǔ)上將電機安裝在兩徑向軸承之間，止推軸承為對置的平面軸承放在主軸的一端，密封形式也停留于間隙密封或骨架密封。

對于上述結(jié)構(gòu)的動靜壓主軸存在的普遍缺點是：端面止推軸承的性能差，由于零件加工和裝配的精度影響而不能達到高要求，高速時的離心力使止推軸承油腔壓力不能很好保持，對于冷卻液及油液的密封不能保證。對于有法蘭的主軸如車床或帶內(nèi)置式動平衡儀的磨床主軸，如用這種結(jié)構(gòu)勢必將止推軸承尺寸做的很大在結(jié)構(gòu)上很難實現(xiàn)，除此對于車銑中心或磨床工件頭架需要主軸停在某一位置上進行加工的情況其剎車裝置往往是個難點，為了解決上述問題，在高檔數(shù)控課題中我們開發(fā)了新型電主軸，他能應(yīng)用于車床、車銑中心、磨床的主軸及工件軸的多功能內(nèi)置式動靜壓電主軸。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于高效高速精密機床的多功能內(nèi)置式動靜壓電主軸，以改善主軸精度、承載力、轉(zhuǎn)速范圍以及密封性能。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種多功能電機內(nèi)置式動靜壓電主軸，包括箱體、封油蓋、主軸、平衡頭、砂輪、前軸承、預(yù)緊活塞、前熱屏蔽環(huán)、鎖緊螺母、電機定子、電機轉(zhuǎn)子、水套、定子固定環(huán)、后熱屏蔽環(huán)、第一氣密封環(huán)、后軸承座、后軸承、第二氣密封環(huán)、旋轉(zhuǎn)編碼器、動平衡接收器、護罩，所述的箱體設(shè)有一水平貫通的內(nèi)腔，內(nèi)腔里的前、中、后段分別安裝有前軸承、水套、后軸承座，水套通過兩端的定子固定環(huán)與箱體定位，水套內(nèi)徑上過盈配合有電機定子，水套內(nèi)徑兩端裝有O型圈，電機定子內(nèi)徑上安裝有電機轉(zhuǎn)子，后軸承座內(nèi)安裝有后軸承，前軸承、電機轉(zhuǎn)子和后軸承共同形成的腔體里安裝有主軸，后軸承兩端還分別裝有第一氣密封環(huán)和第二氣密封環(huán)，主軸前端頭上有法蘭，法蘭的外徑從前往后呈遞減的階梯形狀，從前往后的每級階梯上分別與預(yù)緊活塞、前熱屏蔽環(huán)、鎖緊螺母、電機轉(zhuǎn)子和后熱屏蔽環(huán)配合安裝。

所述的箱體頂部設(shè)供氣通道A、供壓力油給徑向軸承和活塞腔通道B、前端止推軸承可控壓力油通道C、電機定子水套冷卻水進口D、電機定子水套冷卻水出口E和潤滑油回油通道F，各進、出口均經(jīng)管路連接至機床外部。

所述的內(nèi)腔里的前、中、后段分別通過配合孔及各固定螺絲孔安裝前軸承、水套、后軸承座。

所述的主軸前端頭外套有封油蓋，主軸的后端頭外套有旋轉(zhuǎn)編碼器，主軸的后端頭外側(cè)的箱體上安裝有護罩。

所述的主軸內(nèi)部安裝有動平衡接收器。

所述的前軸承具有階梯形內(nèi)表面，前軸承的前端內(nèi)圓柱面與主軸相配，前軸承后端面內(nèi)圓柱面與預(yù)緊活塞相配，兩圓柱交界內(nèi)臺肩面與預(yù)緊活塞端面有空隙。

有益效果

本實用新型的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：