專利名稱：使用滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承復(fù)合支撐的高速電主軸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)床設(shè)備制造領(lǐng)域，具體涉及一種使用滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承復(fù)合支撐的高速電主軸裝置。
背景技術(shù)：
高速電主軸是高速切削加工的關(guān)鍵，通常使用變頻電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。內(nèi)裝式電主軸是將電機(jī)轉(zhuǎn)子直接與電主軸做成一體，電機(jī)的轉(zhuǎn)子既是機(jī)床的電主軸，電機(jī)座就是電主軸單元的殼體，省去了傳動(dòng)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)與機(jī)床電主軸之間的“零傳動(dòng)”，克服了傳統(tǒng)傳動(dòng)方式的電主軸系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲大、額外增加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量且容易打滑等缺點(diǎn)，重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊、電主軸動(dòng)態(tài)特性優(yōu)異，改善了機(jī)床的動(dòng)平衡，簡(jiǎn)化了機(jī)床外形設(shè)計(jì)，使得電主軸的高轉(zhuǎn)速化和高精度化更容易實(shí)現(xiàn)。電主軸轉(zhuǎn)速升到一定程度時(shí)，支撐電主軸的液體潤(rùn)滑膜的摩擦功耗會(huì)急劇增大，導(dǎo)致潤(rùn)滑膜的剛度和承載力顯著下降，同時(shí)如果功耗增加產(chǎn)生的熱量不能被及時(shí)帶走，將會(huì)導(dǎo)致電主軸及其支撐軸承發(fā)生熱變形，這將嚴(yán)重影響高速機(jī)床性能；另一方面，電主軸自身的不平衡量會(huì)隨著轉(zhuǎn)速升高而明顯增大，電主軸的精度也會(huì)受其影響而明顯下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種使用滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承復(fù)合支撐的高速電主軸裝置，該裝置具有高剛度、高精度、長(zhǎng)壽命和大功率等特點(diǎn)，尤其適用于高速度、高精密、高剛度等工作條件下的復(fù)雜加工。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種使用滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承復(fù)合支撐的高速電主軸裝置，包括殼體，電主軸，支撐電主軸兩端并用于調(diào)節(jié)電主軸徑向位移的前軸承和后軸承，固定前軸承和后軸承的前軸承套和后軸承套，固定在殼體上的后軸承端蓋，以及用于調(diào)節(jié)電主軸軸向位移的高速推力角接觸球軸承；所述前軸承和后軸承均為水潤(rùn)滑動(dòng)靜壓滑動(dòng)軸承。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述后軸承端蓋上固定有高速推力角接觸球軸承基座，一對(duì)高速推力角接觸球軸承安放在電主軸后端，左側(cè)通過(guò)高速推力角接觸球軸承基座固定，右側(cè)通過(guò)高速推力角接觸球軸承外圈固定套和高速推力角接觸球軸承內(nèi)圈固定套固定，高速推力角接觸球軸承外圈固定套通過(guò)螺紋安裝于高速推力角接觸球軸承基座上，高速推力角接觸球軸承內(nèi)圈固定套通過(guò)螺栓安裝于電主軸上。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述殼體進(jìn)一步包括有殼體進(jìn)水道和殼體出水道，所述殼體進(jìn)水道內(nèi)的介質(zhì)為液體水；液體水自殼體進(jìn)水道依次進(jìn)入到前軸承套和后軸承套、前軸承和后軸承，最后從殼體出水道流出。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述前軸承套和后軸承套上分別設(shè)置有與殼體進(jìn)水道相通的前軸承套進(jìn)水道和后軸承套進(jìn)水道，所述前軸承和后軸承上分別設(shè)置有與前軸承套進(jìn)水道相通的前軸承節(jié)流孔和與后軸承套進(jìn)水道相通的后軸承節(jié)流孔。
作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在所述前軸承節(jié)流孔的兩側(cè)進(jìn)一步設(shè)置有前軸承左環(huán)形回水槽和前軸承右環(huán)形回水槽，所述后軸承節(jié)流孔的兩側(cè)進(jìn)一步設(shè)置有后軸承左環(huán)形回水槽和后軸承右環(huán)形回水槽，所述前軸承左環(huán)形回水槽和前軸承右環(huán)形回水槽通過(guò)前軸承與電主軸之間的間隙相通，所述后軸承左環(huán)形回水槽和后軸承右環(huán)形回水槽通過(guò)后軸承與電主軸之間的間隙相通。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述前軸承的兩端設(shè)置有前軸承左氣封環(huán)和前軸承右氣封環(huán)，所述后軸承的兩端設(shè)置有后軸承左氣封環(huán)和后軸承右氣封環(huán)，防止介質(zhì)水沿電主軸的軸向流入電機(jī)和流出殼體。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述氣封環(huán)為沿著軸向依次設(shè)置的三個(gè)環(huán)形密封齒，在最外側(cè)的環(huán)形密封齒外側(cè)設(shè)置有環(huán)形進(jìn)氣裝置，以保證沿著電主軸周向形成一道壓力均布的氣體密封墻。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述殼體進(jìn)一步設(shè)置有殼體進(jìn)氣道，高壓氣自殼體進(jìn)氣道依次進(jìn)入到軸承套、軸承和軸承回水槽內(nèi)，對(duì)軸承回水槽內(nèi)的水產(chǎn)生壓力,加快水從殼體出水道流出。作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述前軸承套和后軸承套分別設(shè)置有與殼體進(jìn)氣道相通的前軸承套進(jìn)氣道和后軸承套進(jìn)氣道，所述前軸承和后軸承分別設(shè)置有前軸承進(jìn)氣道和后軸承進(jìn)氣道，所述前軸承進(jìn)氣道和后軸承進(jìn)氣道通過(guò)軸承與電主軸的間隙與前軸承回水槽和后軸承回水槽相通。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明以電主軸兩端安裝的前軸承和后軸承作為徑向支撐，以電主軸端部安裝的高速推力角接觸球軸承作為軸向支撐，這樣不僅提高了整個(gè)電主軸的徑向剛度和穩(wěn)定性，而且降低了溫升，同時(shí)，高速推力角接觸球軸承作為軸向支撐，為電主軸提供的軸向剛度，控制電主軸的軸向位移及穩(wěn)定性。


圖1為使用滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承復(fù)合支撐的高速電主軸裝置進(jìn)水通道方向縱剖結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是使用滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承復(fù)合支撐的高速電主軸裝置進(jìn)氣通道方向縱剖結(jié)構(gòu)示意圖。其中，附圖標(biāo)記與元件名稱的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示:
權(quán)利要求
1.使用滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承復(fù)合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于:包括殼體(12)，電主軸(16)，支撐電主軸兩端并用于調(diào)節(jié)電主軸徑向位移的前軸承(2)和后軸承(23)，固定前軸承和后軸承的前軸承套(31)和后軸承套(18)，固定在殼體(12)上的后軸承端蓋(41)，以及用于調(diào)節(jié)電主軸軸向位移的高速推力角接觸球軸承(26);所述前軸承和后軸承均為水潤(rùn)滑動(dòng)靜壓滑動(dòng)軸承。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承復(fù)合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，所述后軸承端蓋上固定有高速推力角接觸球軸承基座(25)，一對(duì)高速推力角接觸球軸承(26)安放在電主軸后端，左側(cè)通過(guò)高速推力角接觸球軸承基座固定，右側(cè)通過(guò)高速推力角接觸球軸承外圈固定套(28)和高速推力角接觸球軸承內(nèi)圈固定套(27)固定，高速推力角接觸球軸承外圈固定套通過(guò)螺紋安裝于高速推力角接觸球軸承基座上，高速推力角接觸球軸承內(nèi)圈固定套通過(guò)螺栓安裝于電主軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的使用滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承復(fù)合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，所述殼體進(jìn)一步包括有殼體進(jìn)水道(24)和殼體出水道(32)，所述殼體進(jìn)水道內(nèi)的介質(zhì)為液體水；液體水自殼體進(jìn)水道(24)依次進(jìn)入到前軸承套和后軸承套、前軸承和后軸承，最后從殼體出水道(32)流出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承復(fù)合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，所述前軸承套(31)和后軸承套(18)上分別設(shè)置有與殼體進(jìn)水道相通的前軸承套進(jìn)水道(5)和后軸承套進(jìn)水道(20),所述前軸承和后軸承上分別設(shè)置有與前軸承套進(jìn)水道相通的前軸承節(jié)流孔(6)和與后軸承套進(jìn)水道相通的后軸承節(jié)流孔(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的使用滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承復(fù)合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，在所述前軸承節(jié)流孔(6)的兩側(cè)進(jìn)一步設(shè)置有前軸承左環(huán)形回水槽(3)和前軸承右環(huán)形回水槽(8)，所述后軸承節(jié)流孔(21)的兩側(cè)進(jìn)一步設(shè)置有后軸承左環(huán)形回水槽(35)和后軸承右環(huán)形回水槽(37)，所述前軸承左環(huán)形回水槽(3)和前軸承右環(huán)形回水槽(8)通過(guò)前軸承與電主軸之間 的間隙相通，所述后軸承左環(huán)形回水槽(35)和后軸承右環(huán)形回水槽(37)通過(guò)后軸承與電主軸之間的間隙相通。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承復(fù)合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，所述前軸承(2)的兩端設(shè)置有前軸承左氣封環(huán)(I)和前軸承右氣封環(huán)(10)，所述后軸承(23)的兩端設(shè)置有后軸承左氣封環(huán)(33)和后軸承右氣封環(huán)(38)，防止介質(zhì)水沿電主軸的軸向流入電機(jī)和流出殼體。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的使用滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承復(fù)合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，所述前軸承(2)的兩端設(shè)置有前軸承左氣封環(huán)(I)和前軸承右氣封環(huán)(10)，所述后軸承(23)的兩端設(shè)置有后軸承左氣封環(huán)(33)和后軸承右氣封環(huán)(38)，防止介質(zhì)水沿電主軸的軸向流入電機(jī)和流出殼體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承復(fù)合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，所述氣封環(huán)為沿著軸向依次設(shè)置的三個(gè)環(huán)形密封齒，在最外側(cè)的環(huán)形密封齒外側(cè)設(shè)置有環(huán)形進(jìn)氣裝置，以保證沿著電主軸周向形成一道壓力均布的氣體密封墻。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承復(fù)合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，所述殼體進(jìn)一步設(shè)置有殼體進(jìn)氣道(40 )，高壓氣自殼體進(jìn)氣道依次進(jìn)入到軸承套、軸承和軸承回水槽內(nèi)，對(duì)軸承回水槽內(nèi)的水產(chǎn)生壓力,加快水從殼體出水道流出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的使用滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承復(fù)合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，所述前軸承套(31)和后軸承套(18)分別設(shè)置有與殼體進(jìn)氣道(40)相通的前軸承套進(jìn)氣道(30)和后軸承套進(jìn)氣道(36)，所述前軸承(2)和后軸承(23)分別設(shè)置有前軸承進(jìn)氣道(29)和后軸承進(jìn)氣道(34)，所述前軸承進(jìn)氣道(29)和后軸承進(jìn)氣道(34)通過(guò)軸承與電主軸的間隙與前軸承回水`槽和后軸承回水槽相通。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種使用滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承復(fù)合支撐的高速電主軸裝置，以電機(jī)基座作為殼體，將電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子安裝于電主軸中部，動(dòng)靜壓滑動(dòng)軸承作為電主軸的前、后支撐軸承；軸承兩端分別設(shè)有前、后環(huán)形回水槽，潤(rùn)滑介質(zhì)水流入環(huán)形回水槽后再通過(guò)殼體出水道流出殼體；氣體密封裝置，每個(gè)動(dòng)靜壓軸承的兩側(cè)各有一個(gè)氣體密封裝置，可以阻止?jié)櫥橘|(zhì)水流入電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子之間的空隙以及沿著電主軸軸向流出殼體；使用一對(duì)高速推力角接觸球軸承作為止推軸承，為電主軸提供較高軸向剛度，控制電主軸軸向位移和穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)B23Q11/12GK103100729SQ20131003421
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者徐華, 王琳, 付玉敏, 熊顯智, 周夕維 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)