CN201505727U - 车床用交流伺服电机主轴箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机电技术领域，涉及一种车床用交流伺服电机主轴箱。它解决了现有的车床用交流伺服电机主轴箱占用空间大、成本高、加工精度低等问题。本车床用交流伺服电机主轴箱，包括筒状的主轴箱体，其内壁固定有定子组件，主轴箱体内穿设有一根能转动的主轴，在主轴上固定有转子组件且主轴的两端分别穿出主轴箱体的前后端，在主轴箱体的前端内部和主轴之间设有通过第一定位结构轴向定位的前轴承，在其后端内部和主轴之间设有通过第二定位结构轴向定位的后轴承，主轴穿出于主轴箱体后端的一端固定有编码器套筒，在编码器套筒上设置有编码器。本车床用交流伺服电机主轴箱具有结构简单紧凑、拆装方便、加工精度高、提高运行稳定性和高速性等优点。

Description

车床用交流伺服电机主轴箱

技术领域

本实用新型属于机电技术领域，涉及车床控制***，特别是一种车床用交流伺服电机主轴箱。

背景技术

传统的主轴箱是机床的核心，其主要结构为动力部分(电动机)、传动部分(皮带，皮带轮)、调速部分(齿轮副，拨叉)、机械主轴部分(主轴，卡盘)等。近年来，由于数控技术的发展应用，人们在切削刀具的运动过程采用了伺服电动机，从而实现了自动化的程序加工，即初级的数控机床。进而，对车床主轴的动力和调速部分的改进，又有用变频电动机取代了异步电动机，通过变频器和编码器的组合，实现了对机械主轴的转速的程序控制，省略了全部或部分齿轮副和拨叉，但仍用皮带和皮带轮传动。这就是现行的数控车床的普遍形式。随后，又有将变频电动机的转轴直接变形为机床的机械主轴，进一步省略了原来的传动部分(皮带，皮带轮)、机械主轴部分(主轴)。现在这种变频电动机就称为“变频电主轴电机”或简称“电主轴”。

上述数控车床和变频电主轴的应用，优点是实现了自动化控制，提高了产品的加工质量和效率，节省了人力资源。变频电主轴的转速可以做得很高，适用于转速要求高、功率小的机床如磨床、钻床和铣床等。但是，其缺点在于：1.变频电机在运行转速高于或低于电机基频一定范围时，电动机的出力性能就很差，不能输出理想的功率和转速。为保证机床的设计指标，就必须加大电机的功率，从而造成了材料和能源的浪费。2.由于使用皮带和皮带轮传动，带来功率的附加损耗，使转速控制滞后，影响加工精度以及附加的振动等。

为此，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种电主轴[专利申请号ZL200720126018.1，专利公开号为CN201105324Y]，此电主轴包括定子壳体组件，位于定子壳体组件的轴线位置上设置有主轴，所述主轴的前端安装有夹头组件，其中部设置有转子，并通过安装在其前部的前轴承、前轴承座和安装在其后部的支撑轴承和支撑轴承座与定子壳体组件相连接。位于安装前轴承处的主轴直径小于安装有夹头组件的主轴前端的直径；转子的轴线位置上安装带有锁紧螺钉的转子套，转子通过转子套与主轴固定连接。突破了电主轴工作端轴承内径一定要大于等于工作端最大轴径的结构性限制，在电主轴刚性和结构容许条件下，降低了工作端轴承型号的等级，电主轴转速提高1-2个数量级，由于轴承所承受转动惯量的影响减小，使电主轴寿命提高，制造成本降低。

上述技术方案虽然在一定程度上解决了机床体积庞大、传动过程复杂等问题，但是电主轴箱体和车床的床头箱仍然需要分别设置，占用空间仍然较大，制造成本高。此外，机床主轴***的运行稳定性和高速性能差、发热量大、速度波动大、影响加工工件的质量、设计不合理等技术问题仍然没有得到解决。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种结构简单、紧凑，占用空间小，易于装配，成本较低，加工精度高的车床用交流伺服电机主轴箱。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种车床用交流伺服电机主轴箱，包括筒状的主轴箱体，其特征在于，所述的主轴箱体内壁固定有定子组件，主轴箱体内穿设有一根能转动的主轴，在主轴上固定有转子组件且主轴的两端分别穿出主轴箱体的前后端，在主轴箱体的前端内部和主轴之间设有通过第一定位结构轴向定位的前轴承，在主轴箱体的后端内部和主轴之间设有通过第二定位结构轴向定位的后轴承，所述的主轴穿出于主轴箱体后端的一端固定有编码器套筒，在编码器套筒上设置有编码器。

这里的主轴箱体代替了现有技术中车床的床头箱，有效地减少了空间占用，使结构更为紧凑，降低生产成本。主轴箱体内壁固定的定子组件以及主轴上固定的转子组件配合便实现了主轴可在主轴箱体上旋转的基础。而第一定位结构轴向定位中的前轴承和第二定位结构轴向定位的后轴承实现主轴运行过程稳定，加工精度高，防止在长期的高速工作和负压的情况下主轴容易因磨损而导致工作状态不稳定，加工精度降低。同时也提高了主轴的使用寿命，为主轴的高速化奠定了基础。通过设置在编码器套筒上编码器输入的数据可以方便的控制好所需要的主轴转速，实现了使用过程中的方便操作。

在上所述的车床用交流伺服电机主轴箱中，所述的主轴为空心轴。空心的主轴节省了制造的成本，减轻了主轴的重量而方便拆卸及安装。此外，空心的主轴可用于安装夹紧液压拉杆，以便于装配。

在上所述的车床用交流伺服电机主轴箱中，所述的第一定位结构包括前端盖和前定位环，前端盖固定在主轴箱体上且位于前轴承的外端，前定位环固定在主轴上且位于前轴承的内端。

位于前轴承的外端的前端盖和固定在主轴上且位于前轴承的内端前定位环，实现了前轴承的的定位，避免了因在负荷的加工状态下而导致前轴承失位，从而影响了主轴旋转过程中的稳定性，导致加工精度下降。

在上所述的车床用交流伺服电机主轴箱中，所述的前轴承的内端和前定位环之间设有前轴承挡圈，所述的前定位环通过紧固件固定在主轴上。前轴承挡圈缓冲了前轴承的振动，避免了在加工过程中的振动而导致前轴承与前定位环之间的摩擦而带来的损耗，被紧固件固定的前定位环更加稳定，实现了前轴承工作状态更加稳定。

在上所述的车床用交流伺服电机主轴箱中，所述的第二定位结构包括后端盖、后轴承挡板和后预紧螺母，后端盖固定在主轴箱体上且后轴承设于后端盖内，后轴承的内端固定有后轴承挡板，后轴承的外端设有后预紧螺母且后预紧螺母通过螺纹结构固定在主轴上。

由于轴承的旋转时后端承受的负荷较大，所以在稳定方面要求愈加高。后端盖通过后预紧螺母固定在主轴箱体上，后预紧螺母可防止后端盖在长期的加工过程中而导致松懈，使之牢固，后轴承挡板与前轴承中的前定位环作用类同，都提高了轴承的定位和加工稳定。

在上所述的车床用交流伺服电机主轴箱中，所述的后轴承的外端和后预紧螺母之间设有后轴承套。

在上所述的车床用交流伺服电机主轴箱中，所述的主轴箱体上开有与其内部相贯通的通孔，所述的通孔与前定位环相对应，在通孔上固定有盖板。通过与主轴箱体内部相贯通的通孔可根据需要方便地进行内部零件的安装或为整个电主轴机构添加润滑剂，盖板也避免了杂质进入机身。

在上所述的车床用交流伺服电机主轴箱中，所述的主轴箱体***具有若干均布的凸棱。主轴箱体***的凸棱方便整个主轴箱体定位，提高了工作过程中的稳定性，并且也有利于散热。

在上所述的车床用交流伺服电机主轴箱中，所述的编码器套筒部分插接于主轴，且两者之间通过螺纹结构相连。通过与主轴螺纹相连不仅实现了编码器的牢固而且方便拆卸。

与现有技术相比，本车床用交流伺服电机主轴箱的优点在于：1、由于主轴箱体兼做车床的主轴箱使用，整个结构简单紧凑、使用寿命长、旋转速度稳定，并且工作精度高。2、空心的主轴节省了材料及制造成本且方便拆卸和安装。3、在主轴箱体的内部和主轴之间采用第一、二的定位结构实现了整个电主轴结构牢固、防止其轴向窜动，提高了运行的稳定性和高速性能。

附图说明

图1是本实用新型提供的结构示意图。

图中，1、主轴箱体；11、定子组件；2、主轴；3、前轴承；31、前轴承挡圈；4、后轴承；41、后轴承挡板；42、后轴承套；6、前端盖；7、前定位环；71、紧固件；8、后端盖；9、后预紧螺母；10、通孔；101、盖板。

具体实施方式

实施例：

如图所示，车床用交流伺服电机主轴箱2包括筒状且***具有若干均布的凸棱的主轴箱体1，以及设置在主轴箱体1内壁上的定子组件11，主轴箱体1上开有与其内部相贯通的通孔10，在通孔10上固定有盖板101，主轴箱体1内穿设有一根能转动的空心主轴2，在空心主轴2上固定有转子组件。

主轴2的两端分别穿出主轴箱体1的前后端，在主轴箱体1的前端内部和主轴2之间设有通过第一定位结构轴向定位的前轴承3。第一定位结构包括前端盖6和前定位环7，前端盖6固定在主轴箱体1上且位于前轴承3的外端，前定位环7固定在主轴2上且位于前轴承3的内端。前定位环7与通孔10相对应且通过紧固件71固定在主轴2上，前定位环7和前轴承3的内端之间设有前轴承挡圈31。

在主轴箱体1的后端内部和主轴2之间设有通过第二定位结构轴向定位的后轴承4。第二定位结构包括后端盖8、后轴承挡板41和后预紧螺母9，后端盖8固定在主轴箱体1上且后轴承4设于后端盖8内，后轴承4的内端固定有后轴承挡板41。后轴承4的外端设有后预紧螺母9且后预紧螺母9通过螺纹结构固定在主轴2上，后轴承4的外端和后预紧螺母9之间设有后轴承套42。

在主轴箱体1的内部和主轴2之间采用第一、二的定位结构实现了整个电主轴2结构牢固、防止轴向窜动提高了运行的精度、稳定性和高速性能。

主轴2穿出于主轴箱体1后端的一端固定有编码器套筒，在编码器套筒上设有编码器。所述的编码器套筒部分插接于主轴2，且两者之间通过螺纹结构相连。通过与主轴2螺纹相连不仅实现了编码器的牢固而且方便拆卸。

工作时，主轴箱体1内壁固定的定子组件11以及主轴2上固定的转子组件配合便实现了主轴2可在主轴箱体1上旋转的基础，而第一定位结构轴向定位中的前轴承3和第二定位结构轴向定位的后轴承4实现主轴2运行过程稳定，加工精度高，防止在长期的高速工作和负压的情况下主轴2容易因磨损而导致工作状态不稳定，加工精度降低。同时也提高了主轴2的使用寿命，为主轴2的高速化奠定了基础。通过设置在编码器套筒上编码器输入的数据可以方便的控制好所需要的主轴2转速。实现了使用过程中的方便操作。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了1、主轴箱体；11、定子组件；2、主轴；3、前轴承；31、前轴承挡圈；4、后轴承；41、后轴承挡板；42、后轴承套；6、前端盖；7、前定位环；71、紧固件；8、后端盖；9、后预紧螺母；10、通孔；101、盖板等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (9)

1.一种车床用交流伺服电机主轴箱，包括固定在床身上的主轴箱体(1)，其特征在于，所述的主轴箱体(1)内壁固定有定子组件(11)，主轴箱体(1)内穿设有一根能转动的主轴(2)，在主轴(2)上固定有转子组件(21)且主轴(2)的两端分别穿出主轴箱体(1)的前后端，在主轴箱体(1)的前端内部和主轴(2)之间设有通过第一定位结构轴向定位的前轴承(3)，在主轴箱体(1)的后端内部和主轴(2)之间设有通过第二定位结构轴向定位的后轴承(4)，所述的主轴(2)穿出于主轴箱体(1)后端的一端固定有编码器套筒，在编码器套筒上设置有编码器(51)。

2.根据权利要求1所述的车床用交流伺服电机主轴箱，其特征在于，所述的主轴(1)为空心轴。

3.根据权利要求1或2所述的车床用交流伺服电机主轴箱，其特征在于，所述的第一定位结构包括前端盖(6)和前定位环(7)，前端盖(6)固定在主轴箱体(1)上且位于前轴承(3)的外端，前定位环(7)固定在主轴(1)上且位于前轴承(3)的内端。

4.根据权利要求3所述的车床用交流伺服电机主轴箱，其特征在于，所述的前轴承(3)的内端和前定位环(7)之间设有前轴承挡圈(31)，所述的前定位环(7)通过紧固件(71)固定在主轴(2)上。

5.根据权利要求1或2所述的车床用交流伺服电机主轴箱，其特征在于，所述的第二定位结构包括后端盖(8)、后轴承挡板(41)和后预紧螺母(9)，后端盖(8)固定在主轴箱体(1)上且后轴承(4)设于后端盖(8)内，后轴承(4)的内端固定有后轴承挡板(41)，后轴承(4)的外端设有后预紧螺母(9)且后预紧螺母(9)通过螺纹结构固定在主轴(1)上。

6.根据权利要求5所述的车床用交流伺服电机主轴箱，其特征在于，所述的后轴承(4)的外端和后预紧螺母(9)之间设有后轴承套(42)。

7.根据权利要求4所述的车床用交流伺服电机主轴箱，其特征在于，所述的主轴箱体(1)上开有与其内部相贯通的通孔(10)，所述的通孔(10)与前定位环(7)相对应，在通孔(10)上固定有盖板(101)。

8.根据权利要求7所述的车床用交流伺服电机主轴箱，其特征在于，所述的主轴箱体(1)***具有若干均布的凸棱。

9.根据权利要求2所述的车床用交流伺服电机主轴箱，其特征在于，所述的编码器套筒部分插接于主轴(1)，且两者之间通过螺纹结构相连。

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