CN110193734B - 一种内推式液压拆卸准停永磁同步大功率松拉刀电主轴 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种内推式液压拆卸准停永磁同步大功率松拉刀电主轴，属于数控机床部件领域，包括包括转子轴、永磁转子部，永磁转子部件同轴固定在转子轴中部，永磁转子部件***设置有永磁定子部件，永磁定子部件固定在壳体上，大盖、轴承座分别固定在壳体左端、右端，大盖和轴承座均设置有转子轴的转动支撑和密封；转子轴的右端设置有气缸机、准停机构，大盖上设置有环喷冷却机构，永磁转子部件包括转子内套和永磁转子，转子内套固定安装在永磁转子的内壁上，转子内套的右端设置有通向油腔的两个油道，实现利用压力油拆卸永磁转子部件，内推式液压拆卸准停永磁同步大功率松拉刀电主轴结构合理紧凑，主轴具有自动换刀、精准停车。

Description

一种内推式液压拆卸准停永磁同步大功率松拉刀电主轴

技术领域

本发明属于数控机床部件，特别涉及一种内推式液压拆卸准停永磁同步大功率松拉刀电主轴。

背景技术

目前，永磁同步电主轴作为电主轴的未来发展趋势之一，传动扭矩大，结构紧凑，正在逐步取代皮带轴在国内数控机床广泛采用，一般永磁同步大功率电主轴的重量较大，作为永磁同步电主轴的核心部件转子轴，尤其是芯轴和转子的重量较大，转子充磁后，在加工和维修过程中容易吸附铁屑等，不易清除，同时为保证主轴的旋转精度，转子与转子轴安装拆卸一般采用锥度配合的方式，但加工比较困难，且转子不易拆卸，影响生产效率；另外主轴运转过程，加工量大，加工中心部位温升较高，影响主轴和工件的加工质量，加工换刀时，因惯性大，不能及时停转；以及松拉刀机构在主轴上外接气动机构，使电主轴整体长度增加，增加床身体积，主轴运动的平稳性降低。

发明内容

本发明针对现有永磁同步电主轴技术存在的不足和缺陷，提供一种内推式液压拆卸准停永磁同步大功率松拉刀电主轴，实现转子拆卸方便，转子轴上安装有气动驱动松拉刀机构的电主轴，被加工零件与刀具的冷却效果好，电主轴准停及时，电主轴精度高，寿命长，可靠性高。

本发明所采用的技术方案：一种内推式液压拆卸准停永磁同步大功率松拉刀电主轴，包括转子轴1、壳体6、转子内套7、永磁转子部件8、永磁定子部件9、气缸机构、准停机构、松拉刀机构、环喷冷却机构，其特征在于：所述永磁转子部件8同轴固定在转子轴1中部，转子轴1为中空内腔结构，转子轴1的中空内腔设置有松拉刀机构；

永磁转子部件8***设置有永磁定子部件9，永磁定子部件9固定在壳体6的内侧中部，大盖3、轴承座10分别固定套装在壳体6左端和右端，大盖3、轴承座10均设置有转子轴1的转动支撑和密封；所述的轴承座10的右端设置安装有气缸机构，转子轴1上位于气缸机构的右侧设置安装有准停机构，所述大盖3上设置有环喷冷却机构；

所述永磁转子部件8包括转子内套7和永磁转子，所述转子内套7过盈固定设置安装在永磁转子的内壁上，转子轴1上设置有压紧永磁转子部件8的结构，转子轴1左部设置有轴肩，用以永磁转子部件8的左端定位，在转子内套7的右端设置有通向油腔73的两个油道，在转子内套的内腔设置为比其左、右端直径变大的油腔73结构，油腔73内壁与转子轴1的间隙为0.4-0.5mm，转子内套两端设置有左内径段71和右内径段72，用以密封，左内径段71、油腔73、右内径段72均设置有右侧直径大的1:100的锥度，左内径段71的内径尺寸比和右内径段72的内径小，用以方便转子内套7从转子轴1右侧拆卸，压力油可以通过转子内套的右端设置通向内腔的两个油道进出转子套设置的油腔73内。

所述松拉刀机构包括拉杆27、碟簧25、连接销21、活动套22，所述拉杆27设置安装在转子轴1内腔中，拉杆27与转子轴1内腔沿着左右方向滑动连接，该拉杆27内腔设置气道通过压力气体，拉杆27的右段台阶处与转子轴1之间设置安装有碟簧25，拉杆27的右段和转子轴1的中空内腔滑动配合，转子轴1的右部设置有径向贯穿的通键槽，径向贯穿的通键槽滑动配合连接销21的两端，连接销21沿着转子轴的径向方向设置，转子轴1的右端设置有径向贯穿的通键槽，用以限定连接销21的左右位置，该连接销21的两端向外穿过转子轴1的径向通键槽后固定在活动套22上，活动套22与转子轴1沿着左右方向滑动连接，连接销21的中部固定拉杆27。

所述气缸机构包括气缸盖Ⅰ14、气缸15、活塞16、气缸盖Ⅱ17，所述气缸盖Ⅰ14设置安装在轴承座10的右端，该气缸盖Ⅰ14的右端设置安装有气缸15，该气缸15的右端设置安装有气缸盖Ⅱ17，在气缸15的两端设置有进气道和回气道，分别与在气缸15两端的气腔连通，在气缸15的内腔设置安装有活塞16，该活塞16位于气缸盖Ⅰ14和气缸盖Ⅱ17的内腔中，可以左右滑动，活塞16左段内腔设置有台阶孔，台阶孔左端面贴合活动套22的右端面。

所述准停机构包括支架18、测速头19、发讯螺母20，所述支架18设置安装在气缸盖Ⅱ17的右端，在支架18的下端设置安装有测速头19，测速头19用以检测发讯螺母的转动速度，所述发讯螺母20内壁设置有螺纹，配合安装在转子轴1的右端设置的螺纹段上。

所述环喷冷却机构包括轴承座10、壳体6、大盖3、端盖2、喷射喷头31，所述轴承座10设置有轴向水道，该水道与壳体6中设置的水道、大盖3设置的水道、端盖2设置的水道连通，所述端盖2内部设置环形水槽，该环形水槽与与右端设置安装的多个均布喷射喷头31连通。

所述的大盖3、轴承座10均设置有转子轴1的转动支撑和密封的结构为：大盖3内设置安装有轴承组Ⅰ4，在转子轴1左端外径设置有螺纹段安装有螺母Ⅰ5，该螺母Ⅰ5通过隔套Ⅰ28压紧其左侧的轴承组Ⅰ4，轴承组Ⅰ4内孔固定转子轴1的左端，位于轴承组Ⅰ4左端大盖3与转子轴1之间设置有密封环Ⅰ30和密封盖Ⅰ29，密封环Ⅰ30和密封盖Ⅰ29形成迷宫式密封，密封盖Ⅰ29固定在大盖3上，密封环Ⅰ30固定在转子轴上，轴承组Ⅰ4的左端压紧密封环Ⅰ30，所述轴承座10内设置安装有轴承组Ⅱ11，位于轴承组Ⅱ11右端轴承座10和转子轴1之间设置有密封环Ⅱ24和轴密封盖Ⅱ12，用于轴承座10的右端与转子轴1之间的密封，密封环Ⅱ24固定在转子轴1上，密封盖Ⅱ12固定在轴承座10上，密封环Ⅱ24与密封盖Ⅱ12形成迷宫式密封，转子轴1上旋合的螺母Ⅱ13压紧隔套Ⅱ23，隔套Ⅱ23压紧密封环Ⅱ24的右端。

所述的转子轴1左端中空内腔设置为HSK1:10锥度结构，用于适应刀柄的形状。

所述准停机构包括支架、测速头、发讯螺母，所述支架设置安装在气缸盖Ⅱ的右端，在支架的下端设置安装有测速头，所述发讯螺母内壁设置有螺纹，配合安装在转子轴的右端外径设置的螺纹段。

本发明的有益效果是：1. 采用油压装置进行永磁转子部件进行拆卸，拆卸方便简单；2.采用永磁同步电机，取代普通电机驱动，主轴传输扭矩大，体积小，转子部件发热小，低速性能好；3.主轴左端采用HSK1:10锥度，具有接触定位好，联接刚度高，重复定位精度高；3. 主轴右端设计准停机构，主轴精准停车，自动化程度高；4.主轴采用气缸与电主轴一体化设计，整体结构紧凑，自动化程度高，生产效率高；5. 在主轴左端设计有环喷冷却结构，降低加工时因刀具与工件的摩擦产生的温升。

附图说明

图1为内推式液压拆卸准停永磁同步大功率松拉刀电主轴的剖面结构示意图。

图2为内推式液压拆卸准停永磁同步大功率松拉刀电主轴的转子结构图示意图。

图3为内推式液压拆卸准停永磁同步大功率松拉刀电主轴的端盖结构示意图。

图4为内推式液压拆卸准停永磁同步大功率松拉刀电主轴的发讯螺母结构示意图。

图中标号1为转子轴，2为端盖，3为大盖，4为轴承组Ⅰ，5为螺母Ⅰ，6为壳体，7为转子内套，71为左内径段，72为右内径段，73为油腔，8为永磁转子部件，9为永磁定子部件，10为轴承座，11为轴承组Ⅱ，12为密封盖Ⅱ，13为螺母Ⅱ，14为气缸盖Ⅰ，15为气缸，16为活塞，17为气缸盖Ⅱ，18为支架，19为测速头，20为发讯螺母，21为连接销，22为活动套，23为隔套Ⅱ，24为密封环Ⅱ，25为碟簧，26为中隔套，27为拉杆，28为隔套Ⅰ，29为密封盖Ⅰ，30为密封环Ⅰ，31为喷射喷头。

具体实施方式

下面结合图1并通过具体的实施方式对本发明的液压拆卸准停永磁同步大功率松拉刀电主轴更加详细说明。

图1所示，本发明的一种内推式液压拆卸准停永磁同步大功率松拉刀电主轴，包括转子轴1、端盖2、大盖3、轴承组Ⅰ4、螺母Ⅰ5、壳体6、转子内套7、永磁转子部件8、永磁定子部件9、轴承座10、轴承组Ⅱ11、密封盖Ⅱ12、螺母Ⅱ13、气缸机构、准停机构、隔套Ⅱ23、密封环Ⅱ24、中隔套26、松拉刀机构、隔套Ⅰ28、密封盖Ⅰ29、密封环Ⅰ30、环喷冷却机构，所述永磁转子部件设置固定在转子轴1中部，该转子轴1为中空结构，在转子轴1左端内壁设置为HSK1:10锥度结构，在转子轴1左端外径设置有螺纹段安装有螺母Ⅰ5，该螺母Ⅰ5通过隔套Ⅰ28压紧轴承组Ⅰ4，转子轴1内腔设置有松拉刀机构，转子轴1的右端设置有径向通键槽，用以限定连接销21的左右位置，在永磁转子部件8的右端设置安装压紧作用的中隔套26，在永磁转子部件***设置有永磁定子部件9，该永磁定子部件9设置固定在壳体6内中部，所述大盖3和轴承座10分别固定套装在壳体6左端和右端，该大盖3内设置安装有轴承组Ⅰ4，位于轴承组Ⅰ4左端大盖3与转子轴1之间设置安装有密封作用的密封环Ⅰ30和密封盖Ⅰ29，该大盖3左端设置安装有端盖2，该端盖2的左端设置安装有冷却工件和刀具作用的喷射喷头31，所述轴承座10内设置安装有轴承组Ⅱ11，该轴承组Ⅱ11右端设置有密封作用的密封环Ⅱ24和轴密封盖Ⅱ12，并通过隔套Ⅱ23压紧并用螺母Ⅱ13固定，该轴承座10右端设置安装有气缸机构，该气缸机构的右端设置安装有准停机构。

所述永磁转子部件8包括转子内套7和永磁转子，所述转子内套7过盈固定设置安装在永磁转子的内壁上，中隔套26左端压紧永磁转子部件8，转子轴1左部设置有轴肩，用以转子部件8的左端定位，轴承组Ⅱ压紧11中隔套26的右端，用于永磁转子部件8的左右方向固定。在转子内套7的右端设置有通向油腔73的两个油道，该油道的右段内壁设置有螺纹段，在转子内套的内腔设置为比其左、右端直径变大的油腔73结构，油腔73内壁与转子轴1的间隙为0.4-0.5mm，转子内套两端设置有左内径段71和右内径段72，用以密封，左内径段71、油腔73、右内径段72均设置有右侧直径大的1:100的锥度，左内径段71的内径尺寸比和右内径段72的内径小，用以方便转子内套7从转子轴1右侧拆卸，在该封油面的中间设置为油腔73，压力油可以通过转子内套的右端设置通向内腔的两个油道进出转子套设置的油腔73内。

所述松拉刀机构包括拉杆27、碟簧25、连接销21、活动套22，所述拉杆27设置安装在转子轴1内腔中，拉杆27与转子轴1内腔沿着左右方向滑动连接，该拉杆27内腔设置气道通过压力气体，拉杆27的右段台阶处与转子轴1之间设置安装有碟簧25，拉杆27的右部与转子轴1的中空内腔滑动配合，转子轴1的右部设置有径向贯穿的通键槽，通键槽滑动配合连接销21的两端，连接销21沿着转子轴的径向方向设置，该连接销21的两端向外穿过转子轴1的径向通键槽后固定在活动套22上，活动套22与转子轴1沿着左右方向滑动连接，连接销21的中部固定拉杆27。

所述气缸机构包括气缸盖Ⅰ14、气缸15、活塞16、气缸盖Ⅱ17，所述气缸盖Ⅰ14设置安装在轴承座10的右端，该气缸盖Ⅰ14的右端设置安装有气缸15，该气缸15的右端设置安装有气缸盖Ⅱ17，在气缸15的两端设置有进气道和回气道，分别与在气缸15两端的气腔连通，在气缸15的内腔设置安装有活塞16，该活塞16位于气缸盖Ⅰ14和气缸盖Ⅱ17的内腔中，可以左右滑动，活塞16左段内腔设置有台阶孔，台阶孔左端面贴合活动套22的右端面。

所述准停机构包括支架18、测速头19、发讯螺母20，所述支架18设置安装在气缸盖Ⅱ17的右端，在支架18的下端设置安装有测速头19，所述发讯螺母20内壁设置有螺纹，配合安装在转子轴的右端外径设置的螺纹段。

所述环喷冷却机构包括轴承座10、壳体6、大盖3、端盖2、喷射喷头31，所述轴承座10设置有轴向水道，该水道与壳体6中设置的水道、大盖3设置的水道、端盖2设置的水道连通，所述端盖2内部设置环形水槽，该环形水槽与与右端设置安装的多个均布喷射喷头31连通。

本发明的使用过程或工作状态：首先，外接变频器，通过永磁转子部件和永磁定子部件9驱动本发明的转子轴1高速转动，需要换刀时，由外部气泵提供的压力气体通过气缸机构中气缸盖Ⅱ17的进气道进入气缸15的右气腔，推动活塞16向左移动，活塞16推动活动套22、连接销21和拉杆27一起向左移动，进行松刀动作，换刀完成后，压力气体停止供气，在碟簧25涨力的作用下推动拉杆27向右进行轴向移动，实现拉紧动作，并通过连接销21和活动套22推动活塞16向右进行轴向移动，回复初始状态，压力气体经气缸15的回气道排出。

主轴需要精准停转时，通过支架18上测速头19的检测发讯螺母20的转速生成数字信号输出，通过接收数字信号控制主轴的精确停车，有效监控主轴的转速。

当开始主轴加工工件的同时，由外部冷却水泵提供的冷却水进入轴承座10的水道，经壳体6水道、大盖3水道、端盖2的环形水槽，经端盖设置均布的喷射喷头31喷射到工件的加工中心部位和刀具，进行冷却和润滑。

当主轴进行维修，转子轴1拆卸永磁转子部件时，把转子内套7其中一个油道设置的螺纹段用顶丝堵上，通过转子内套7另一个油道注入压力油到达油腔73，通过油压在转子内套7中形成的压力差将永磁转子部件进行向右的轴向位移，拆卸方便简易。

上述是实施例不应以任何方式限制本发明，凡采用等同替换或等效转换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种内推式液压拆卸准停永磁同步大功率松拉刀电主轴，其特征在于：包括转子轴(1)、壳体(6)、转子内套(7)、永磁转子部件(8)、永磁定子部件(9)、气缸机构、准停机构、松拉刀机构、环喷冷却机构，其特征在于：所述永磁转子部件(8)同轴固定在转子轴(1)中部，转子轴(1)为中空内腔结构，转子轴(1)的中空内腔设置有松拉刀机构；永磁转子部件(8)***设置有永磁定子部件(9)，永磁定子部件(9)固定在壳体(6)的内侧中部，大盖(3)、轴承座(10)分别固定套装在壳体(6)左端和右端，大盖(3)、轴承座(10)均设置有转子轴(1)的转动支撑和密封；所述的轴承座(10)的右端设置安装有气缸机构，转子轴(1)上位于气缸机构的右侧设置安装有准停机构，所述大盖(3)上设置有环喷冷却机构；所述永磁转子部件(8)包括转子内套(7)和永磁转子，所述转子内套(7)过盈固定设置安装在永磁转子的内壁上，转子轴(1)上设置有压紧永磁转子部件(8)的结构，转子轴(1)右部设置有轴肩，用以永磁转子部件(8)的左端定位，在转子内套(7)的右端设置有通向油腔(73)的两个油道，在转子内套的内腔设置为比其左、右端直径变大的油腔(73)结构，油腔(73)内壁与转子轴(1)的间隙为0 .4-0 .5mm，转子内套两端设置有左内径段(71)和右内径段(72)，用以密封，左内径段(71)、油腔(73)、右内径段(72)均设置有右侧直径大的1:100的锥度，左内径段(71)的内径尺寸比和右内径段(72)的内径小，用以方便转子内套(7)从转子轴(1)右侧拆卸，压力油可以通过转子内套的右端设置通向内腔的两个油道进出转子套设置的油腔(73)内；所述松拉刀机构包括拉杆(27)、碟簧(25)、连接销(21)、活动套(22)，所述拉杆(27)设置安装在转子轴(1)内腔中，拉杆(27)与转子轴(1)内腔沿着左右方向滑动连接，该拉杆(27)内腔设置气道通过压力气体，拉杆(27)的右段台阶处与转子轴(1)之间设置安装有碟簧(25)，拉杆(27)的右段和转子轴(1)的中空内腔滑动配合，转子轴(1)的右部设置有径向贯穿的通键槽，径向贯穿的通键槽滑动配合连接销(21)的两端，连接销(21)沿着转子轴(1)的径向方向设置，转子轴(1)的右端设置有径向贯穿的通键槽，用以限定连接销(21)的左右位置，该连接销(21)的两端向外穿过转子轴(1)的径向通键槽后固定在活动套(22)上，活动套(22)与转子轴(1)沿着左右方向滑动连接，连接销(21)的中部固定拉杆(27)；所述气缸机构包括气缸盖Ⅰ(14)、气缸(15)、活塞(16)、气缸盖Ⅱ(17)，所述气缸盖Ⅰ(14)设置安装在轴承座(10)的右端，该气缸盖Ⅰ(14)的右端设置安装有气缸(15)，该气缸(15)的右端设置安装有气缸盖Ⅱ(17)，在气缸(15)的两端设置有进气道和回气道，分别与在气缸(15)两端的气腔连通，在气缸(15)的内腔设置安装有活塞(16)，该活塞(16)位于气缸盖Ⅰ(14)和气缸盖Ⅱ(17)的内腔中，可以左右滑动，活塞(16)左段内腔设置有台阶孔，台阶孔左端面贴合活动套(22)的右端面；所述准停机构包括支架(18)、测速头(19)、发讯螺母(20)，所述支架(18)设置安装在气缸盖Ⅱ(17)的右端，在支架(18)的下端设置安装有测速头(19)，测速头(19)用以检测发讯螺母的转动速度，所述发讯螺母(20)内壁设置有螺纹，配合安装在转子轴(1)的右端设置的螺纹段上；所述环喷冷却机构包括轴承座(10)、壳体(6)、大盖(3)、端盖(2)、喷射喷头(31)，所述轴承座(10)设置有轴向水道，该水道与壳体(6)中设置的水道、大盖(3)设置的水道、端盖(2)设置的水道连通，所述端盖(2)内部设置环形水槽，该环形水槽与右端设置安装的多个均布喷射喷头(31)连通；所述的大盖(3)、轴承座(10)均设置有转子轴(1)的转动支撑和密封的结构为：大盖(3)内设置安装有轴承组Ⅰ(4)，在转子轴(1)左端外径设置有螺纹段安装有螺母Ⅰ(5)，该螺母Ⅰ(5)通过隔套Ⅰ(28)压紧其左侧的轴承组Ⅰ(4)，轴承组Ⅰ(4)内孔固定转子轴(1)的左端，位于轴承组Ⅰ(4)左端大盖(3)与转子轴(1)之间设置有密封环Ⅰ(30)和密封盖Ⅰ(29)，密封环Ⅰ(30)和密封盖Ⅰ(29)形成迷宫式密封，密封盖Ⅰ(29)固定在大盖(3)上，密封环Ⅰ(30)固定在转子轴上，轴承组Ⅰ(4)的左端压紧密封环Ⅰ(30)，所述轴承座(10)内设置安装有轴承组Ⅱ(11)，位于轴承组Ⅱ(11)右端轴承座(10)和转子轴(1)之间设置有密封环Ⅱ(24)和轴密封盖Ⅱ(12)，用于轴承座(10)的右端与转子轴(1)之间的密封，密封环Ⅱ(24)固定在转子轴(1)上，密封盖Ⅱ(12)固定在轴承座(10)上，密封环Ⅱ(24)与密封盖Ⅱ(12)形成迷宫式密封，转子轴(1)上旋合的螺母Ⅱ(13)压紧隔套Ⅱ(23)，隔套Ⅱ(23)压紧密封环Ⅱ(24)的右端；所述的转子轴(1)左端中空内腔设置为HSK1:10锥度结构，用于适应刀柄的形状。

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