本發(fā)明涉及精密加工領(lǐng)域，具體涉及一種帶有復(fù)合軸承的高速電主軸。

背景技術(shù)：

高速電主軸是高速機(jī)床的核心部件，它將機(jī)床主軸與變頻電機(jī)軸合二為一，即將主軸電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子直接裝入主軸組件內(nèi)部，也被稱為內(nèi)裝式電主軸，其間不再使用皮帶或齒輪傳動副，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸系統(tǒng)的零傳動。其具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、動態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)，并改善了機(jī)床的動平衡，避免振動和噪聲，在超高速機(jī)床中得到了廣泛應(yīng)用。

電主軸主要采用動靜壓軸承、角接觸球軸承、磁懸浮軸承，動靜壓軸承具有很高的剛度和阻尼，大幅度提高效率，壽命大多無限長，應(yīng)用廣泛。

內(nèi)裝滾動軸承的電主軸，由于電主軸跟軸承是固體接觸，所以特別是在高速，重載的情況下極易造成滾動軸承的破損，導(dǎo)致電主軸的工作性能下降，最終導(dǎo)致電主軸破壞不能達(dá)到工作需求。特別是一些高精度軸承損壞以后不方便進(jìn)行拆卸，因?yàn)樵诓鹦兜倪^程中極易造成電主軸的精度嚴(yán)重下降，極有可能造成報(bào)廢整個(gè)電主軸。

動靜壓軸承需要液壓系統(tǒng)進(jìn)行供油，為了保證潤滑油不泄露，需要進(jìn)行密封，造成泄露的原因是因?yàn)槊芊獠课粌?nèi)外兩側(cè)的壓力差使液體流動。如果泄露的油侵入電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子，容易造成腐蝕和絕緣損壞。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高，因此需要有效的密封防止?jié)櫥偷男孤丁?/p>

另外就是動靜壓軸承在使用的過程中由于相對高速的原因（在軸與動壓油液之間），使得油液的摩擦生熱急劇加大，當(dāng)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速的時(shí)候極有可能超過油液的閃點(diǎn)，從而使得油液變黑，影響潤滑液的動粘度，從而嚴(yán)重影響性能，可能會導(dǎo)致事故的發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決高速電主軸中，解決電主軸高速高壓工況下，軸承潤滑不良及發(fā)熱的問題，提供一種帶有復(fù)合軸承的高速電主軸。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用主要下述技術(shù)方案：

一種帶有復(fù)合軸承的高速電主軸，包括密封端蓋，外層密封環(huán)，內(nèi)層密封環(huán)，特殊材質(zhì)密封環(huán)，軸承座，復(fù)合軸承，密封環(huán)，鍵，電主軸外殼，電主軸線圈，轉(zhuǎn)子，所述電主軸線圈置于電主軸外殼的內(nèi)部，所述轉(zhuǎn)子安裝在電主軸外殼內(nèi)，所述復(fù)合軸承安裝在軸承座內(nèi)，兩者之間設(shè)置有特殊材質(zhì)密封環(huán)，所述軸承座通過鍵定位在電主軸外殼的兩側(cè)，并且滿足同心要求，復(fù)合軸承與轉(zhuǎn)子之間設(shè)置有密封環(huán)，所述軸承座和轉(zhuǎn)子之間設(shè)置有內(nèi)層密封環(huán)，所述密封端蓋與軸承座固定，其與轉(zhuǎn)子之間設(shè)置有外層密封環(huán)。

所述外層密封環(huán)為兩個(gè)A字形的橡膠密封圈組成，采用過盈配合，是接觸式密封。

所述內(nèi)層密封環(huán)為兩個(gè)橡膠密封圈組成，之間有波浪形的間隙，兩層密封圈的縫隙很小，但是又使得彼此不接觸，采用間隙配合，是曲路密封，可承受一定的沖擊載荷。

所述軸承座上設(shè)有進(jìn)油口和回油口，進(jìn)油口是位于電主軸上方豎直的孔，回油口是位于電主軸下端的豎直的孔。通過液壓系統(tǒng)給軸承進(jìn)行供油和回油。

所述復(fù)合軸承為滾動軸承與動靜壓軸承結(jié)合的一種新型復(fù)合軸承。復(fù)合軸承內(nèi)圈為動靜壓軸承，復(fù)合軸承外圈為滾動軸承，之間有滾針滾子。相對于傳統(tǒng)的滾動軸承，復(fù)合軸承內(nèi)圈的轉(zhuǎn)速不會和轉(zhuǎn)子一樣，會大大降低，同時(shí)復(fù)合軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動帶動滾針滾子轉(zhuǎn)動，速度會相對普通滾動軸承的滾針更低，減少了磨損。而且復(fù)合軸承內(nèi)圈與轉(zhuǎn)子之間有潤滑油，大大減小了磨損。而相對于普通的滑動軸承與滾動軸承，精度更高，壽命更長。

復(fù)合軸承內(nèi)圈如滾動軸承內(nèi)圈一樣隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，不同的是復(fù)合軸承內(nèi)圈通過液壓系統(tǒng)供油，所述復(fù)合軸承內(nèi)圈在端面有一個(gè)環(huán)形凹槽，與進(jìn)油口聯(lián)通，使得潤滑油能從靜止的軸承座進(jìn)入轉(zhuǎn)動的內(nèi)圈。通過液壓系統(tǒng)的供油，潤滑油從進(jìn)油口進(jìn)入，在復(fù)合軸承內(nèi)圈與轉(zhuǎn)子之間形成了一層靜壓油膜，對高速轉(zhuǎn)子提供了支撐，同時(shí)通過潤滑油的進(jìn)入和流出，起到了冷卻的作用。

為了避免復(fù)合軸承內(nèi)圈與轉(zhuǎn)子軸向有載荷，影響復(fù)合軸承內(nèi)圈的轉(zhuǎn)動，在軸承座外側(cè)與復(fù)合軸承內(nèi)圈沒有直接接觸，留了一個(gè)很小的間隙。在復(fù)合軸承與轉(zhuǎn)子軸肩接觸的地方，設(shè)置了一個(gè)特殊材質(zhì)的密封環(huán)，這種密封圈的表面粗糙度很小，起到不影響軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動，同時(shí)又起到密封的作用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明大大提高軸的絕對轉(zhuǎn)速，減少潤滑液熱量的產(chǎn)生，使得軸承的潤滑效果得到改善，密封環(huán)的磨損大大減小。本密封裝置采用雙層密封，密封效果良好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的電主軸系統(tǒng)圖。

圖2是本發(fā)明的電主軸視圖。

圖3是本發(fā)明的復(fù)合軸承視圖。

圖4是本發(fā)明是內(nèi)層密封環(huán)的視圖。

圖5是本發(fā)明的外層密封環(huán)的視圖。

具體實(shí)施方式

下面以具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

參見圖1到圖5，一種帶有復(fù)合軸承的高速電主軸，包括密封端蓋1，外層密封環(huán)2，內(nèi)層密封環(huán)3，特殊材質(zhì)密封環(huán)4，軸承座5，復(fù)合軸承6，密封環(huán)7，鍵8，電主軸外殼9，電主軸線圈10，轉(zhuǎn)子11，所述電主軸線圈10置于電主軸外殼9的內(nèi)部，所述轉(zhuǎn)子11安裝在電主軸外殼9內(nèi)，所述復(fù)合軸承6安裝在軸承座5內(nèi)，兩者之間設(shè)置有特殊材質(zhì)密封環(huán)4，所述軸承座5通過鍵8定位在電主軸外殼9的兩側(cè)，并且滿足同心要求，復(fù)合軸承6與轉(zhuǎn)子11之間設(shè)置有密封環(huán)7，所述軸承座5和轉(zhuǎn)子11之間設(shè)置有內(nèi)層密封環(huán)3，所述密封端蓋1與軸承座5固定，其與轉(zhuǎn)子11之間設(shè)置有外層密封環(huán)2。

所述外層密封環(huán)2為兩個(gè)A字形的橡膠密封圈組成，采用過盈配合，是接觸式密封。

所述內(nèi)層密封環(huán)3為兩個(gè)橡膠密封圈組成，之間有波浪形的間隙，兩層密封圈的縫隙很小，但是又使得彼此不接觸，采用間隙配合，是曲路密封，可承受一定的沖擊載荷。

所述軸承座5上設(shè)有進(jìn)油口51和回油口52，所述進(jìn)油口51位于電主軸上方豎直的孔，回油口52是位于電主軸下端的豎直的孔，通過液壓系統(tǒng)給復(fù)合軸承6進(jìn)行供油和回油。

所述復(fù)合軸承6為滾動軸承與動靜壓軸承結(jié)合的一種新型復(fù)合軸承；復(fù)合軸承內(nèi)圈63為動靜壓軸承，復(fù)合軸承外圈61為滾動軸承，之間有滾針滾子62，所述復(fù)合軸承內(nèi)圈63隨轉(zhuǎn)子11所帶動的油膜轉(zhuǎn)動，繼而帶動滾針滾子62轉(zhuǎn)動，所述復(fù)合軸承內(nèi)圈63在端面有一個(gè)環(huán)形凹槽，與進(jìn)油口51聯(lián)通，使得潤滑油能從靜止的軸承座5進(jìn)入轉(zhuǎn)動的復(fù)合軸承內(nèi)圈63，在復(fù)合軸承內(nèi)圈63與轉(zhuǎn)子11之間形成一層靜壓油膜，對轉(zhuǎn)子11提供了支撐，同時(shí)通過潤滑油的進(jìn)入和流出，起到了冷卻的作用。

在軸承座外側(cè)與復(fù)合軸承內(nèi)圈63沒有直接接觸，留了一個(gè)很小的間隙。在復(fù)合軸承6與轉(zhuǎn)子11軸肩接觸的地方，設(shè)置了一個(gè)密封環(huán)7，這種密封圈的表面粗糙度很小，起到不影響復(fù)合軸承內(nèi)圈63轉(zhuǎn)動，同時(shí)又起到密封的作用。

本發(fā)明的工作過程如下：

整個(gè)系統(tǒng)主要是由供油系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和高速電主軸組成。如圖1所示，打開電機(jī)按鈕，潤滑油由油泵從油箱流出，先經(jīng)過一個(gè)單項(xiàng)閥，然后經(jīng)過粗濾器流入進(jìn)油口51，通過進(jìn)油口51進(jìn)入到軸承座5，然后進(jìn)入到復(fù)合軸承內(nèi)圈63端面的環(huán)形凹槽，充滿以后開始進(jìn)入到復(fù)合軸承內(nèi)圈63的小孔內(nèi)，此時(shí)的油液是有一定的壓力的，由于轉(zhuǎn)子11在圓周不同的方向承載力不同，有部分軸面會被先頂起來，但是這時(shí)的小孔起到了節(jié)流的作用，可以使得未被頂起來的軸面繼續(xù)加壓以致頂起。打開變頻器，調(diào)節(jié)頻率，給電主軸系統(tǒng)供電，轉(zhuǎn)子11開始轉(zhuǎn)動。在轉(zhuǎn)子11轉(zhuǎn)動后，由于旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子11和復(fù)合軸承內(nèi)圈63之間內(nèi)部楔形結(jié)構(gòu)的作用，使得油液形成動壓效應(yīng)，轉(zhuǎn)子11會帶動油液產(chǎn)生一個(gè)階梯型的速度，此時(shí)油液便會帶動復(fù)合軸承內(nèi)圈63，因?yàn)閺?fù)合軸承內(nèi)圈63是與滾針滾子62接觸的，而且周圍的阻力很小，所以會轉(zhuǎn)動起來，并帶動滾針滾子62轉(zhuǎn)動。隨著轉(zhuǎn)子11的絕對速度不斷提升，油液帶動復(fù)合軸承內(nèi)圈63也不斷加速起來。此時(shí)在復(fù)合軸承內(nèi)圈63和轉(zhuǎn)子11的速度梯度差就會相應(yīng)的減小很多。彼此相對速度越小就會極大的減小摩擦和發(fā)熱。由于密封環(huán)7的存在，最后油液會向外流入到軸承座5的內(nèi)腔，然后大部分的油液會通過回油口52流走。還有小部分的油液就會隨著軸承座5和轉(zhuǎn)子11之間的間隙流走，這時(shí)由于內(nèi)層密封環(huán)3的作用，封住了部分油液。最后流出軸承座5的極少部分油液因?yàn)橛性诿芊舛松w1上的外層密封環(huán)2，不會流出電主軸，實(shí)現(xiàn)了雙層的泄露保護(hù)，保證油液不泄露。