專利名稱：一種高速電主軸裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高速電主軸裝置，具體的涉及一種用于機械加工機床的高速電主軸，屬于機械加工領域。
背景技術：
高速主軸單元主要有高速電主軸，氣動主軸和水動主軸，其中高速電主軸最為常見，高速電主軸單元是高速加工機床中最為關鍵的部件之一。由于高速電主軸要實現(xiàn)高速運轉’因此對高速電主軸的性能有較高的要求，而直接影響高速電主軸性能的零部件主要有轉軸、精密軸承、潤滑系統(tǒng)。而在現(xiàn)有技術中(1)高速電主軸的殼體主要用于固定軸承組件、電機部分等，但作為電主軸的外殼，往往不能保護電主軸內部各部件的正常工作，提供不了循環(huán)冷卻系統(tǒng)來降低高速轉動時主軸的溫度；(2)高速電主軸的核心部件是高速精密軸承，軸承必須具有高速性能好、動負荷承載能力高、潤滑性能好、發(fā)熱量小且成本較低等優(yōu)點，而這些優(yōu)點往往不能同時滿足；(3)轉軸在工作狀態(tài)下要求轉軸回轉精度高，以降低偏心質量引起的振動,但如何降低偏心質量引起的振動和如何對轉軸行嚴格的動平衡測試在現(xiàn)有技術當中不完善；(4)采用油氣潤滑雖然潤滑效果好，但潤滑油不可再回收，對空氣的污染較為嚴重；(5)冷卻系統(tǒng)大部分設置在電主軸殼體上，不能有效降低高速轉動時主軸的溫度。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種結構簡單、且?guī)в袧櫥到y(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、反饋裝置的高速電主軸裝置，以解決機械加工中污染嚴重、電主軸使用壽命短的問題。
本發(fā)明按以下技術方案實現(xiàn)一種高速電主軸裝置，包括首級活塞I、二級活塞2、 拉桿導向塞3、軸承座組件4、空心軸6、上平衡盤7、電主軸外殼8、下平衡盤9、電主軸內殼 10、拉桿13、電機14、氣缸座15、二級活塞缸體16、首級活塞缸體17、反饋裝置41、測振傳感器47、冷卻裝置、潤滑裝置；首級活塞I安裝在首級活塞缸體17內，二級活塞2安裝二級活塞缸體16內，首級活塞缸體17安裝在二級活塞缸體16上，二級活塞缸體16安裝在氣缸座 15上，氣缸座15安裝在軸承座組件4上，軸承座組件4安裝在電主軸外殼8上，電主軸內殼 10安裝在電主軸外殼8內，空心軸6安裝在電主軸內殼10內，上平衡盤7、電機14、下平衡盤9分別通過空心軸6安裝在電主軸內殼10的上部、中部、下部，電機14用于驅動空心軸 6，拉桿導向塞3安裝在軸承座組件4上，以防止空心軸6內流出的冷卻液蔓延，拉桿13安裝在空心軸6內，軸承座組件4內安設有上軸承組件5，電主軸外殼8下部內安設有下軸承組件11，上軸承組件5、下軸承組件11分別安裝在空心軸6的上下部，用于支撐空心軸6，反饋裝置41安裝在空心軸6的端部，測振傳感器47安裝在上平衡盤7上，冷卻裝置通過管道與電機14、空心軸6、拉桿13及上下軸承組件5、11連接，潤滑裝置通過管道與上軸承組件 5、下軸承組件11連接。
所述首級活塞I內開設有盲孔18，二級活塞2內開設有通孔19，盲孔18與通孔19位置對應，二級活塞缸體16上開設有進出氣孔35，以使二級活塞2在在缸體內運動時可通過進出氣孔35吸氣、排氣，空心軸6與拉桿13之間設有冷卻水套I 23，冷卻液在冷卻水套 I 23中流動，即實現(xiàn)對電機14的內部冷卻，也實現(xiàn)對軸承內部的冷卻，拉桿13底端與空心軸6底部之間設有冷卻液出口 II 24，以連通兩邊的冷卻水套I 23，首級活塞I的首級活塞缸體17上開設有冷卻液入口 II 36。
所述電主軸外殼8上安裝有下軸承組件11處開設有潤滑油氣出口 II 25、潤滑油氣入口 I 26、潤滑油氣槽I 27，潤滑油氣槽I 27與潤滑油氣出口 II 25、潤滑油氣入口 I 26相通，以對下軸承組件11進行潤滑，電主軸外殼8在安裝有電機14處開設有冷卻水套II 30、 冷卻液出口 I 22、冷卻液入口 I 29，冷卻水套II 30與冷卻液出口 I 22、冷卻液入口 I 29相通，以對電機14進行冷卻，電主軸外殼8上部軸承座組件4上開設有潤滑油氣出口 I 20、潤滑油氣入口 II 32、潤滑油氣槽II 31、冷卻液出口III 33，以對上軸承組件5進行潤滑，空心軸 6內的拉桿13內開設有通孔21，空心軸6與上軸承組件5、下軸承組件11連接處分別開設有軸承冷卻孔28，空心軸6的上部開設有冷卻液出口 IV 34、其與軸承座組件4上開設有的冷卻液出口III 33的位置對應。
所述上軸承組件5、下軸承組件11內分別安設有軸承襯套12，上軸承組件5、下軸承組件11的軸承外圈上開設有進油孔III 37、出油孔III 25，軸承襯套12的外圈上開設有潤滑油氣入口 IV 38、潤滑油氣出口 IV 40。
所述冷卻裝置包括冷卻管道48、液壓泵49、冷卻水箱50 ;冷卻管道48 —端與冷卻液入口 I 29、冷卻液入口 II 36、盲孔18連接，另一端與液壓泵49連接，液壓泵49通過冷卻管道48與冷卻水箱50連接，冷卻管道48還分別與冷卻液出口 I 20、冷卻液出口III 33、冷卻液出口 IV 34連接。
所述潤滑裝置包括潤滑管道42、化油器43、汽油泵44、油箱45、氣體液化器46 ;潤滑管道42—端與潤滑油氣入口 I 26、潤滑油氣入口 II 32連接，另一端通過化油器43連接， 化油器43通過潤滑管道42、汽油泵44與油箱45連接，氣體液化器46 —端通過潤滑管道42 與油箱45連接，另一端通過潤滑管道42與潤滑油氣出口 I 20、潤滑油氣出口 II 25連接。
所述電主軸零部件的連接采用緊定螺釘連接，冷卻系統(tǒng)的冷卻液及潤滑系統(tǒng)的潤滑油氣的密封采用O型密封圈。
一種高速電主軸裝置的工作原理為一、潤滑系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)工作原理啟動液壓泵49和汽油泵44，盛放在冷卻水箱50中的冷卻液通過液壓泵49的作用，冷卻液一部分通過冷卻管道48及電主軸外殼8上的冷卻液入口 I 29流向電機14上方的冷卻水套II 30中，實現(xiàn)對電機14的外冷，最后冷卻液通過電主軸外殼8上冷卻液出口 I 22、冷卻管道48流回冷卻水箱中；另一部分冷卻液通過氣缸缸體上方的冷卻管道48及首級氣缸缸體上開的冷卻液入口 II 36流入首級活塞I中部的盲孔18、二級活塞2中部的通孔19及拉桿13中部的通孔21，然后通過拉桿13下端的冷卻液出口 II 24后流入空心軸6內圓柱面與拉桿13外圓柱面所形成的冷卻水套I 23，冷卻水套 I 23中的冷卻液通過冷卻孔28與上下軸承組件5、11接觸，因此冷卻液在冷卻水套I 23 中的流動，既實現(xiàn)了對電機14的內部冷卻，也實現(xiàn)了對軸承內部的冷卻，最后冷卻液通過空心軸6及軸承座組件4上的冷卻液出口 IV 34和III 33流回冷卻水箱50中；潤滑油盛放在油箱45中，通過汽油泵44的作用使?jié)櫥土鬟M化油器43，化油器43使?jié)櫥妥兂捎蜌?，從化油?3流出的潤滑油氣通過電主軸外殼8上方的潤滑油路42 —部分向左流向電主軸外殼8內部的潤滑油氣槽I 27中，另一部分向右流入軸承座組件中的潤滑油氣槽II 31當中， 兩個潤滑油氣槽中的油氣分別通過軸承襯套12外圈上的進油孔IV 38以及軸承外圈上的進油孔III37對陶瓷滾珠軸承進行潤滑，最后潤滑后殘余的油氣通過電主軸外殼體8下方的管路流入氣體液化器46，氣體液化器46將潤滑多余的油氣液化為潤滑油，從而實現(xiàn)對潤滑油的回收利用，降低空氣污染。由于冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的同時工作，實現(xiàn)了對電主軸的預先散熱。
二、反饋調節(jié)工作原理啟動電機14，帶動空心軸6高速空轉，反饋裝置41對空心軸6工作狀態(tài)時的溫度、振動等進行反饋，通過控制液壓泵49和汽油泵44的流量可以有效控制冷卻溫度以及潤滑程度；測振傳感器47安裝在上平衡盤7上，實時有效的測量空心軸 6由于偏心質量引起的振動，當空心軸7在空轉時的偏心振動不滿足加工精度的要求時，可以在上平衡盤7或者下平衡盤9上的有效位置加搭鐵來降低偏心質量引起的振動。
三、電主軸工作原理反饋調節(jié)完畢后,啟動電機14，使電主軸的空心軸6轉動，從而電主軸開始工作，通過控制電機14來調節(jié)電主軸的轉速。根據(jù)空心軸6的轉速調節(jié)液壓泵49的功率，從而控制冷卻液的流量，實現(xiàn)對電主軸不同工況下溫度的調節(jié)；通過控制汽油泵44的功率來控制潤滑油氣對軸承的潤滑。
四、電主軸停止工作原理關閉電機14，液壓缸開始工作，由首級活塞I推動二級活塞2運動，再由二級活塞2的運動推動拉桿13運動，由拉桿13的運動可以自動卸下電主軸上的裝置，拉桿13的復位由拉桿底部的蝶形彈簧實現(xiàn)；最后，同時關閉液壓泵49和汽油泵44，使冷卻及潤滑系統(tǒng)停止工作。
本發(fā)明具有以下有益效果1、采用兩條冷卻回路，能夠提供循環(huán)的冷卻液以降低主軸在高速轉動時的溫度，使電主軸在工作狀態(tài)下熱膨脹系數(shù)減小，有利于增大電主軸工作時的轉速；2、在潤滑回路中加設了氣體液化器，可對軸承潤滑后殘余的油氣回收利用，可有效的降低對空氣的污染；3、在軸承的外圈和軸承襯套外圈上均開了潤滑油氣入口、出口，使軸承得到充分的潤滑，可有利于提高轉軸的轉速、降低軸承的磨損；4、在空心軸的左右兩端安裝了平衡盤，并在上平衡盤上安裝了測振傳感器，當轉軸高速旋轉時可通過測振傳感器有效測量轉軸的偏心振動以及在平衡盤上加搭鐵來降低轉軸的偏心振動。


圖I為本發(fā)明的剖視結構示意圖；圖2為本發(fā)明的管路剖視結構示意圖；圖3為本發(fā)明的結構示意圖；圖4為本發(fā)明的軸承組件結構示意圖。
圖中各標號為1 :首級活塞、2 :二級活塞、3 :拉桿導向塞、4 :軸承座組件、5 :上軸承組件、6 :空心軸、7 :上平衡盤、8 :電主軸外殼、9 :下平衡盤、10 :電主軸內殼、11 :下軸承組件、12 :軸承襯套、13 :拉桿、14 :電機、15 :氣缸座、16 :二級活塞缸體、17 :首級活塞缸體；618 :首級活塞盲孔、19 :二級活塞通孔、20 :潤滑油氣出口 I、21 :拉桿通孔、22 :冷卻液出口 I >23 :冷卻水套I、24 :冷卻液出口 II、25 :潤滑油氣出口 II、26 :潤滑油氣入口 I、27 :潤滑油氣槽I、28 :軸承冷卻孔、29 :冷卻液入口 I、30 :冷卻水套11、31 :潤滑油氣槽11、32 :潤滑油氣入口 11、33 :冷卻液出口 111、34 :冷卻液出口IV、35 :氣缸進排氣孔、36 :冷卻液入口 II、 37 :潤滑油氣入口 111、38 :潤滑油氣入口IV、25 :潤滑油氣出口 111、40 :潤滑油氣出口IV、41 反饋裝置、42 :潤滑管道、43 :化油器、44 :汽油泵、45 :油箱、46 :氣體液化器、47 :測振傳感器、48 :冷卻管道、49 :液壓泵、50 :冷卻水箱。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的內容并不限于所述范圍。
實施例I :如圖1-4所示，一種高速電主軸裝置包括首級活塞I、二級活塞2、拉桿導向塞3、軸承座組件4、空心軸6、上平衡盤7、電主軸外殼8、下平衡盤9、電主軸內殼10、 拉桿13、電機14、氣缸座15、二級活塞缸體16、首級活塞缸體17、反饋裝置41、測振傳感器 47、冷卻裝置、潤滑裝置；首級活塞I安裝在首級活塞缸體17內，二級活塞2安裝二級活塞缸體16內，首級活塞缸體17安裝在二級活塞缸體16上，二級活塞缸體16安裝在氣缸座15 上，氣缸座15安裝在軸承座組件4上，軸承座組件4安裝在電主軸外殼8上，電主軸內殼10 安裝在電主軸外殼8內，空心軸6安裝在電主軸內殼10內，上平衡盤7、電機14、下平衡盤 9分別通過空心軸6安裝在電主軸內殼10的上部、中部、下部，拉桿導向塞3安裝在軸承座組件4上，拉桿13安裝在空心軸6內，軸承座組件4內安設有上軸承組件5，電主軸外殼8 下部內安設有下軸承組件11，上軸承組件5、下軸承組件11分別安裝在空心軸6的上下部， 反饋裝置41安裝在空心軸6的端部，測振傳感器47安裝在上平衡盤7上，冷卻裝置通過管道與電機14、空心軸6、拉桿13及上下軸承組件5、11連接，潤滑裝置通過管道與上軸承組件5、下軸承組件11連接。
首級活塞I內開設有盲孔18，二級活塞2內開設有通孔19，盲孔18與通孔19位置對應，二級活塞缸體16上開設有進出氣孔35，空心軸6與拉桿13之間設有冷卻水套I 23， 拉桿13底端與空心軸6底部之間設有冷卻液出口 II 24，首級活塞I的首級活塞缸體17上開設有冷卻液入口 II 36。
電主軸外殼8上安裝有下軸承組件11處開設有潤滑油氣出口 II 25、潤滑油氣入口 I 26、潤滑油氣槽I 27，電主軸外殼8在安裝有電機14處開設有冷卻水套II 30、冷卻液出口 I 22、冷卻液入口 I 29，電主軸外殼8上部軸承座組件4上開設有潤滑油氣出口 I 20、潤滑油氣入口 II 32、潤滑油氣槽II 31、冷卻液出口III 33，空心軸6內的拉桿13內開設有通孔 21，空心軸6與上軸承組件5、下軸承組件11連接處分別開設有軸承冷卻孔28，空心軸6的上部開設有冷卻液出口 IV 34、其與軸承座組件4上開設有的冷卻液出口III 33的位置對應。
上軸承組件5、下軸承組件11內分別安設有軸承襯套12，上軸承組件5、下軸承組件11的軸承外圈上開設有進油孔III 37、出油孔III 25，軸承襯套12的外圈上開設有潤滑油氣入口 IV 38、潤滑油氣出口 IV 40。
冷卻裝置包括冷卻管道48、液壓泵49、冷卻水箱50 ;冷卻管道48 —端與冷卻液入口 I 29、冷卻液入口 II 36、盲孔18連接，另一端與液壓泵49連接，液壓泵49通過冷卻管道48與冷卻水箱50連接，冷卻管道48還分別與冷卻液出口 I 20、冷卻液出口III33、冷卻液出口IV 34連接。
潤滑裝置包括潤滑管道42、化油器43、汽油泵44、油箱45、氣體液化器46 ;潤滑管道42—端與潤滑油氣入口 I 26、潤滑油氣入口 II 32連接，另一端通過化油器43連接，化油器43通過潤滑管道42、汽油泵44與油箱45連接，氣體液化器46 —端通過潤滑管道42與油箱45連接，另一端通過潤滑管道42與潤滑油氣出口 I 20、潤滑油氣出口 II 25連接。
電主軸零部件的連接采用緊定螺釘連接，冷卻系統(tǒng)的冷卻液及潤滑系統(tǒng)的潤滑油氣的密封采用O型密封圈。
權利要求
1.一種高速電主軸裝置，其特征在于包括首級活塞(I)、二級活塞(2)、拉桿導向塞(3)、軸承座組件(4)、空心軸(6)、上平衡盤(7)、電主軸外殼(8)、下平衡盤(9)、電主軸內殼(10 )、拉桿(13 )、電機(14 )、氣缸座(15 )、二級活塞缸體(16 )、首級活塞缸體(17)、反饋裝置(41)、測振傳感器(47)、冷卻裝置、潤滑裝置；首級活塞(I)安裝在首級活塞缸體(17)內，二級活塞(2)安裝二級活塞缸體(16)內，首級活塞缸體(17)安裝在二級活塞缸體(16)上，二級活塞缸體(16)安裝在氣缸座(15)上，氣缸座(15)安裝在軸承座組件(4)上，軸承座組件(4)安裝在電主軸外殼(8)上，電主軸內殼(10 )安裝在電主軸外殼(8 )內，空心軸(6 )安裝在電主軸內殼(10 )內，上平衡盤(7 )、電機(14)、下平衡盤(9 )分別通過空心軸(6 )安裝在電主軸內殼(10)的上部、中部、下部，拉桿導向塞(3)安裝在軸承座組件(4)上，拉桿(13)安裝在空心軸(6)內，軸承座組件(4)內安設有上軸承組件(5)，電主軸外殼(8)下部內安設有下軸承組件(11)，上軸承組件(5 )、下軸承組件(11)分別安裝在空心軸(6 )的上、下部，反饋裝置(41)安裝在空心軸(6)的端部，測振傳感器(47)安裝在上平衡盤(7)上，冷卻裝置通過管道與電機(14 )、空心軸(6 )、拉桿(13 )及上下軸承組件(5 )、下軸承組件(11)連接，潤滑裝置通過管道與上軸承組件(5 )、下軸承組件(11)連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種高速電主軸裝置，其特征在于所述首級活塞(I)內開設有盲孔(18)，二級活塞(2)內開設有通孔(19)，盲孔(18)與通孔(19)位置對應，二級活塞缸體(16 )上開設有進出氣孔(35 )，空心軸(6 )與拉桿(13 )之間設有冷卻水套I (23 )，拉桿(13)底端與空心軸(6)底部之間設有冷卻液出口 II (24)，首級活塞(I)的首級活塞缸體(17)上開設有冷卻液入口 II (36)。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種高速電主軸裝置，其特征在于所述電主軸外殼(8)上安裝有下軸承組件(11)處開設有潤滑油氣出口 II (25)、潤滑油氣入口 I (26)、潤滑油氣槽I(27)，電主軸外殼(8)在安裝有電機(14)處開設有冷卻水套II(30)、冷卻液出口 I (22)、冷卻液入口 I (29)，電主軸外殼(8)上部軸承座組件(4)上開設有潤滑油氣出口 I (20)、潤滑油氣入口 II (32)、潤滑油氣槽II (31)、冷卻液出口III (33)，空心軸(6)內的拉桿(13)內開設有通孔(21)，空心軸(6)與上軸承組件(5)、下軸承組件(11)連接處分別開設有軸承冷卻孔(28),空心軸(6)的上部開設有冷卻液出口IV (34)、其與軸承座組件(4)上開設有的冷卻液出口 III (33)的位置對應。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種高速電主軸裝置，其特征在于所述上軸承組件(5)、下軸承組件(11)內分別安設有軸承襯套(12)，上軸承組件(5)、下軸承組件(11)的軸承外圈上開設有進油孔111(37)、出油孔111(25)，軸承襯套(12)的外圈上開設有潤滑油氣入口 IV(38),潤滑油氣出口IV (40)。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種高速電主軸裝置，其特征在于所述冷卻裝置包括冷卻管道(48)、液壓泵(49)、冷卻水箱(50);冷卻管道(48) —端與冷卻液入口 I (29)、冷卻液入口 II (36)、盲孔(18)連接，另一端與液壓泵(49)連接，液壓泵(49)通過冷卻管道(48)與冷卻水箱(50 )連接，冷卻管道(48 )還分別與冷卻液出口 I (20 )、冷卻液出口 III (33 )、冷卻液出口IV(34)連接。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種高速電主軸裝置，其特征在于所述潤滑裝置包括潤滑管道(42)、化油器(43)、汽油泵(44)、油箱(45)、氣體液化器(46);潤滑管道(42) —端與潤滑油氣入口 I (26)、潤滑油氣入口 II (32)連接，另一端通過化油器(43)連接，化油器(43)通過潤滑管道(42)、汽油泵(44)與油箱(45)連接，氣體液化器(46)—端通過潤滑管道(42) 與油箱(45)連接，另一端通過潤滑管道(42)與潤滑油氣出口 I (20)、潤滑油氣出口 II (25)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高速電主軸裝置，屬于機械加工領域。本發(fā)明包括首級活塞、二級活塞、拉桿導向塞、軸承座組件、空心軸、上平衡盤、電主軸外殼、下平衡盤、電主軸內殼、拉桿、電機、氣缸座、二級活塞缸體、首級活塞缸體、反饋裝置、測振傳感器、冷卻裝置、潤滑裝置等；本發(fā)明在機械加工制造中具有高效節(jié)能、無污染的產(chǎn)業(yè)特征，能大幅度提高轉軸的轉速，使電主軸的使用壽命延長，適合推廣應用。
文檔編號B23B19/02GK102974845SQ20121049779
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權日2012年11月29日
發(fā)明者游賢衡, 張宇, 李文俐, 董濤, 周亮亮 申請人:昆明理工大學