CN215746442U - 一种数控机床用后置式电主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种数控机床用后置式电主轴，包括主轴；主轴穿过机头并固定在机头上；机头固定在底座上；主轴轴向依次贯穿转定子电机和壳体；主轴的端部套设驱动轴；主轴和转定子电机之间通过键连接；壳体的一侧依次套入第一轴承、第二隔环、第三隔环和第二轴承，且第一轴承的内壁、第二隔环的内壁、第三隔环的内壁和第二轴承的内壁均贴合主轴的外壁；第一隔环和锁紧螺帽压住第二轴承。本实用新型转速高、功率大，简化机械设计，易于实现主轴定位。

Description

一种数控机床用后置式电主轴

技术领域

本实用新型涉及高速数控机床技术领域，尤其是指一种数控机床用后置式电主轴。

背景技术

高速数控机床(CNC)是装备制造业的技术基础和发展方向之一，是装备制造业的战略性产业。高速数控机床的工作性能，首先取决于高速主轴的性能。数控机床高速电主轴单元影响加工***的精度、稳定性及应用范围，其动力性能及稳定性对高速加工起着关键的作用。

在公开号为CN108956011A、名称为“一种机械主轴的安装方法”的文献中公开了机械主轴的安装方法主要包括以下步骤：主轴壳体套装在主轴一侧外部，大皮带轮和旋转编码器套装在主轴的另一侧，主轴一侧端面固定安装有外套，外套外端面固定安装有下轮辋座，外套内在主轴一侧端面和下轮辋座内端面之间依次安装有气缸和夹块；主轴，主轴的另一侧端部安装有旋转接头，为空心结构与旋转接头固定连接有气源输入部件。由上述文献可知，现有的皮带主轴主要靠皮带进行传动，传动效率低，精度低，高速时噪音大，皮带张力不易控制等。

在公开号为CN111515417A、名称为“一种可调节轴承游隙的内藏式主轴结构”的文献中公开了一种可调节轴承游隙的内藏式主轴结构，该内藏式主轴结构包括主轴结构主体，主轴结构主体通过滑套穿装于动力头箱体内；主轴结构主体包括主轴、前轴承组、后轴承组；主轴结构主体还包括前隔圈、后隔圈、锁紧螺母、顶紧螺钉；滑套内孔前后两端分别设有内侧台阶靠肩；主轴前端设有内侧台阶靠肩；前轴承组、后轴承组均采用两个角接触球轴承串联组合；前轴承组、前隔圈依次设于主轴前端上；后轴承组、后隔圈、锁紧螺母依次设于主轴后端上；后轴承组外环和内环分别与该滑套内孔后端内侧台阶靠肩和后隔圈前端相抵触；后隔圈后端面与锁紧螺母相抵触，且该锁紧螺母上设有顶紧螺钉。由上述文献可知，现有的内藏式主轴即将马达与主轴合而为一，将马达转子安装于主轴轴心，定子在外，运转原理和一般主轴马达相同，其具有低振动特性，动态回转精度亦较好，但因主轴内必须置放马达转子造成轴承跨距较大，刚性较弱的情形易发生。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种数控机床用后置式电主轴。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种数控机床用后置式电主轴，包括主轴；所述主轴穿过机头并固定在机头上；所述机头固定在底座上；所述主轴轴向依次贯穿转定子电机和壳体；所述主轴的端部套设驱动轴；所述主轴和所述转定子电机之间通过键连接；所述壳体的一侧依次套入第一轴承、第二隔环、第三隔环和第二轴承，且所述第一轴承的内壁、第二隔环的内壁、第三隔环的内壁和第二轴承的内壁均贴合所述主轴的外壁；第一隔环和锁紧螺帽压住所述第二轴承。

其进一步的技术特征在于：所述主轴开设至少一个键槽，所述转定子电机开设至少一个键槽，且所述主轴的键槽和所述转定子电机的键槽一一对应；所述主轴的键槽和所述转定子电机的键槽内卡接连接键。

其进一步的技术特征在于：所述连接键为平键。

其进一步的技术特征在于：连接座连接所述壳体和所述转定子电机。

其进一步的技术特征在于：所述壳体的尾部套入轴承隔圈和第三轴承，装入第四隔环压住第三轴承，将盖锁扣住所述第四隔环，再将涨紧环卡在所述壳体的尾部。

其进一步的技术特征在于：所述转定子电机的一侧安装编码器线盒；固定座贴合所述主轴，并且第一锁紧螺帽限位所述固定座，所述固定座支承所述编码器线盒；编码器盖锁固在所述编码器线盒上；编码器套入所述固定座。

其进一步的技术特征在于：所述第一轴承的轴心、所述第二隔环的轴心、所述第三隔环的轴心和所述第二轴承的轴心在同一直线上。

其进一步的技术特征在于：头部挡板(32)承靠在所述机头(6)的一面。

其进一步的技术特征在于：所述主轴(3)的鼻端位置连接夹头(31)，所述主轴(3)的尾端位置连接油压缸连接板(28)，所述油压缸连接板(28)和油压缸(33)锁固连接。

其进一步的技术特征在于：第二锁紧螺帽(27)将所述油压缸连接板(28)和油压缸(33)固定在一起。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、本实用新型由转定子电机直接驱动，由于没有中间的其他传动环节，因此相对于具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快、精度高等优点，而且转速高、功率大，简化机械设计，易于实现主轴定位，达成高速主轴单元中的一种理想结构。

2、本实用新型简化结构，促进机床结构模块化。主轴可以根据用途、结构、性能参数等特征形成标准化、系列化产品，供主机选用，从而促进机床结构模块化。

3、本实用新型降低机床成本，缩短机床研制周期。一方面，标准化、系列化的电主轴产品易于形成专业化、规模化生产，实现功能部件的低成本制造；另一方面，采用电主轴后，机床结构的简单化和模块化，也有利于降低机床成本。此外，还可以缩短机床研制周期，适应目前快速多变的市场趋势。

4、本实用新型改善机床性能，提高可靠性。本实用新型采用电主轴结构的数控机床，由于结构简化，传动、连接环节减少，因此提高了机床的可靠性；技术成熟、功能完善、性能优良、质量可靠的电主轴功能部件使机床的性能更加完善，可靠性得以进一步提高。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的第一视角的结构示意图。

图2是本实用新型的第二视角的结构示意图。

图3是本实用新型的主视图。

图4是电主轴的剖面图。

说明书附图标记说明：1、壳体；2、驱动轴；3、主轴；4、主轴隔环；5、主轴前盖；6、机头；7、第一隔环；8、锁紧螺帽；9、第一轴承；10、第二隔环；11、第三隔环；12、第二轴承；13、第三轴承；14、轴承隔圈；15、涨紧环；16、第四隔环；17、盖；18、连接座；19、第一连接键；20、第二连接键；21、固定座；22、第一锁紧螺帽；23、编码器；24、转定子电机；25、编码器线盒；26、编码器盖；27、第二锁紧螺帽；28、连接板；29、第三连接键；30、底座；31、夹头；32、头部挡板；33、油压缸。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。

图4是电主轴的剖面图。如图4所示，一种数控机床用后置式电主轴，包括主轴3。主轴3穿过机头6并固定在机头6上。机头6固定在底座30上。主轴3轴向依次贯穿转定子电机24和壳体1。连接座18连接壳体1和转定子电机24。机头6套设在壳体1外部。主轴3的端部套设驱动轴2，驱动轴2和主轴3之间设置主轴隔环4，且主轴隔环4通过主轴前盖5压住，主轴隔环4的外壁和主轴前盖5的内壁贴合。

主轴3和转定子电机24之间通过键连接，通过键实现主轴3和转定子电机24的周向固定以传递运动和转矩。壳体1的一侧依次套入第一轴承9、第二隔环10、第三隔环11和第二轴承12，且第一轴承9的内壁、第二隔环10的内壁、第三隔环11的内壁和第二轴承12的内壁均贴合主轴3的外壁。本实施例中，第一轴承9的轴心、第二隔环10的轴心、第三隔环11的轴心和第二轴承12的轴心在同一直线上。第一隔环7和锁紧螺帽8压住第二轴承12。

主轴3开设至少一个键槽，转定子电机24开设至少一个键槽，且主轴3的键槽和转定子电机24的键槽一一对应。主轴3的键槽和转定子电机24的键槽内卡接连接键。本实施例中，主轴3依次开设第一键槽、第二键槽和第三键槽，转定子电机24依次开设第一键槽、第二键槽和第三键槽，且主轴3的第一键槽的位置和转定子电机24的第一键槽的位置对应，主轴3的第二键槽的位置和转定子电机24的第二键槽的位置对应，主轴3的第三键槽的位置和转定子电机24的第三键槽的位置对应，且第一键槽内嵌设第一连接键19，第二键槽内嵌设第二连接键20，第三键槽内嵌设第二连接键20。

优选地，连接键为平键。平键靠键和键槽侧面挤压传递转矩，键的上表面和键槽的槽底之间留有间隙。平键连接具有结构简单、装拆方便、对中性好的优点。

壳体1的尾部套入轴承隔圈14和第三轴承13，装入第四隔环16压住第三轴承13，将盖17锁扣住第四隔环16，再将涨紧环15卡在壳体1的尾部。

转定子电机24的一侧安装编码器线盒25。固定座21贴合主轴3，并且第一锁紧螺帽22限位固定座21，固定座21支承编码器线盒25。编码器盖26锁固在编码器线盒25上。编码器23套入固定座21，确保编码器23感应环境，起到密封作用。编码器23把主轴3的角位移转换成电信号，从而精准控制角位移。

主轴3的一侧设置油压缸连接板28，并且通过第二锁紧螺帽27将油压缸连接板28固定在主轴3的一侧。

图1是本实用新型的第一视角的结构示意图，图2是本实用新型的第二视角的结构示意图，图3是本实用新型的主视图。结合图1～图3，头部挡板32承靠在机头6的一面。主轴3的鼻端位置连接夹头31，主轴3的尾端位置连接油压缸连接板28，油压缸连接板28和油压缸33锁固连接。具体地，第二锁紧螺帽27将油压缸连接板28和油压缸33固定在一起。夹头31可以夹取工件，工件可由底座30支撑。

本实用新型的安装原理如下：

通过将第一轴承9、第二隔环10、第三隔环11和第二轴承12套入壳体1的前段，在利用第一隔环7和锁紧螺帽8压住第二轴承12，再将主轴3套入壳体1内，壳体1的尾部套入轴承隔圈14和第三轴承13，装入第四隔环16压住第三轴承13，用盖17锁扣住，再将涨紧环15卡在壳体1尾端。

连接座18连接壳体1与转定子电机24，第一连接键19顶住连接座18，第二连接键20卡入主轴3与转定子电机24的键槽中固定，第一锁紧螺帽22限位固定座21，编码器23套入固定座21，编码器盖26锁固在编码器线盒25上，确保编码器23感应环境，起到密封作用。

主轴尾端油压缸连接板28利用第三连接键29卡入主轴3，再使用第二锁紧螺帽27固定油压缸连接板28，再连接油压缸33和夹头31。

本实用新型的工作原理如下：

本实用新型通过恒定磁场和旋转磁场之间的相互作用来实现。转定子电机24的转子产生恒定磁场，而转定子电机24的产生旋转磁场。定子的励磁线圈由三相交流电源激励。这将产生旋转磁场，该磁场以同步速度旋转从而带动主轴3转动。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种数控机床用后置式电主轴，其特征在于：包括主轴(3)；所述主轴(3)穿过机头(6)并固定在机头(6)上；所述机头(6)固定在底座(30)上；所述主轴(3)轴向依次贯穿转定子电机(24)和壳体(1)；所述主轴(3)的端部套设驱动轴(2)；所述主轴(3)和所述转定子电机(24)之间通过键限位固定，且通过紧固件连接；所述壳体(1)的一侧依次套入第一轴承(9)、第二隔环(10)、第三隔环(11)和第二轴承(12)，且所述第一轴承(9)的内壁、第二隔环(10)的内壁、第三隔环(11)的内壁和第二轴承(12)的内壁均贴合所述主轴(3)的外壁；第一隔环(7)和锁紧螺帽(8)压住所述第二轴承(12)。

2.根据权利要求1所述的数控机床用后置式电主轴，其特征在于：所述主轴(3)开设至少一个键槽，所述转定子电机(24)开设至少一个键槽，且所述主轴(3)的键槽和所述转定子电机(24)的键槽一一对应；所述主轴(3)的键槽和所述转定子电机(24)的键槽内卡接连接键。

3.根据权利要求2所述的数控机床用后置式电主轴，其特征在于：所述连接键为平键。

4.根据权利要求1所述的数控机床用后置式电主轴，其特征在于：连接座(18)连接所述壳体(1)和所述转定子电机(24)。

5.根据权利要求1所述的数控机床用后置式电主轴，其特征在于：所述壳体(1)的尾部套入轴承隔圈(14)和第三轴承(13)，装入第四隔环(16)压住第三轴承(13)，将盖(17)锁扣住所述第四隔环(16)，再将涨紧环(15)卡在所述壳体(1)的尾部。

6.根据权利要求1所述的数控机床用后置式电主轴，其特征在于：所述转定子电机(24)的一侧安装编码器线盒(25)；固定座(21)贴合所述主轴(3)，并且第一锁紧螺帽(22)限位所述固定座(21)，所述固定座(21)支承所述编码器线盒(25)；编码器盖(26)锁固在所述编码器线盒(25)上；编码器(23)套入所述固定座(21)。

7.根据权利要求1所述的数控机床用后置式电主轴，其特征在于：所述第一轴承(9)的轴心、所述第二隔环(10)的轴心、所述第三隔环(11)的轴心和所述第二轴承(12)的轴心在同一直线上。

8.根据权利要求1所述的数控机床用后置式电主轴，其特征在于：头部挡板(32)承靠在所述机头(6)的一面。

9.根据权利要求1所述的数控机床用后置式电主轴，其特征在于：所述主轴(3)的鼻端位置连接夹头(31)，所述主轴(3)的尾端位置连接油压缸连接板(28)，所述油压缸连接板(28)和油压缸(33)锁固连接。

10.根据权利要求9所述的数控机床用后置式电主轴，其特征在于：第二锁紧螺帽(27)将所述油压缸连接板(28)和油压缸(33)固定在一起。

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