立式液體懸浮電主軸的製作方法

2023-09-21 19:14:30

專利名稱：立式液體懸浮電主軸的製作方法
技術領域：
本發明涉及機械加工設備，尤其涉及立式液體懸浮電主軸。
背景技術：
工具機工業是裝備製造業和國防工業的基石。電主軸是現代數控工具機實現精密超精密加工的核心功能部件，它將工具機主軸功能與電機功能從結構上融為一體，速度高，精度高，調速範圍寬，可快速啟動和準停，能實現自動控制。液體懸浮電主軸作為高精度的電主軸，運轉時具有誤差均化效應，相比於滾動軸承電主軸和磁懸浮電主軸,液體懸浮電主軸迴轉精度更高,壽命更長；相比於氣體懸浮電主軸承，液體懸浮電主軸載能力更高，剛度更大，因而在精密超精密工具機中獲得了廣泛應用。在精密加工中，許多場合需要用到立式電主軸，比如有時工件迴轉半徑大，臥式放置佔用空間大，更適合於立式放置；又比如，由於重力的影響，工件或電主軸臥式放置容易因重力導致變形，從而影響了電主軸加工工件的尺寸精度和垂直度等形位公差等。但是立式電主軸如果採用液體懸浮形式，漏油問題很難解決。油液在重力的作用下在電主軸旋轉過程中或者主軸停機後，容易沿主軸間隙洩漏到工作檯上。由於現有液體懸浮主軸沒有很好的解決這些問題，導致液體懸浮立式電主軸沒有在工程上得到很好的應用。

發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種可及時排出油液、提高密封效果、防止油液洩漏的立式液體懸浮電主軸。為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案
一種立式液體懸浮電主軸，包括殼體組件、立式主軸、前液體軸承、後液體軸承，所述立式主軸通過前液體軸承和後液體軸承裝設於殼體組件內，所述立式主軸後端裝設有電機轉子，所述電機轉子外套設有電機定子，所述電機定子固定於殼體組件內，所述殼體組件設有與後液體軸承的洩油油路相通的第一集油腔，以及與前液體軸承的洩油油路相通的第二集油腔，所述殼體組件上設有與所述第一集油腔和第二集油腔連通的抽油油路，所述抽油油路外接抽油泵。所述殼體組件包括箱體、機座、套筒、前端蓋和後端蓋，所述機座裝設於所述箱體前端，所述套筒後端穿過機座並延伸至箱體內，套筒前端伸出機座，所述前端蓋和後端蓋分設於套筒的前後兩端，所述第一集油腔為由箱體、機座和套筒圍成的環形腔，所述第二集油腔為由前端蓋與立式主軸圍成的環形腔。所述抽油油路包括與所述第一集油腔連通的第一抽油油路以及與所述第二集油 腔連通的第二抽油油路。所述第一抽油油路包括設於箱體上的第一通道和設於箱體內的第一軟管，所述第一軟管上端與第一通道連通，第一軟管下端延伸至所述第一集油腔的底部。
所述第二抽油油路包括設於箱體上的第二通道、設於套筒上的抽油通道、設於前端蓋上的抽油孔以及連通第二通道與抽油通道的第二軟管，所述抽油通道與所述抽油孔連通，所述抽油孔與第二集油腔連通。所述套筒與立式主軸之間形成有第三集油腔，所述抽油通道上設有與第三集油腔相通的連通孔。所述第二集油腔內設有擋圈，所述擋圈固定套設於所述立式主軸上。所述擋圈下端沿立式主軸周邊設有凹臺，所述前端蓋上沿立式主軸周邊設有凸臺，所述凸臺延伸至所述凹臺內。所述後液體軸承後端設有液體止推軸承，所述液體止推軸承的洩油油路與後止推軸承的洩油油路相通。所述前端蓋與立式主軸之間設有骨架油封。 與現有技術相比，本發明的優點在於
本發明的立式液體懸浮電主軸，其殼體組件設有與後液體軸承的洩油油路相通的第一集油腔，以及與前液體軸承的洩油油路相通的第二集油腔，殼體組件上設有與第一集油腔和第二集油腔連通的抽油油路，抽油油路外接抽油泵，通過第一集油腔和第二集油腔將從前後液體軸承洩出的油液進行收集，再通過抽油泵經抽油油路將油液及時抽走，從而可防止油液在重力作用下從立式主軸裝配間隙中洩出，解決了立式液體懸浮電主軸的漏油問題，可促進立式液體懸浮電主軸的發展。第二集油腔內設有擋圈，擋圈固定套設於立式主軸上，電主軸工作時，沿立式主軸流至擋圈上的油液將被隨立式主軸高速旋轉的擋圈甩到第二集油腔內側壁上；擋圈下端沿立式主軸周邊設有凹臺，前端蓋上沿立式主軸周邊設有凸臺，凸臺延伸至凹臺內，電主軸停止旋轉時，沿立式主軸流至擋圈上的油液將沿擋圈外側壁滴到第二集油腔中，避免油液繼續沿立式主軸向下流動，提高密封效果。


圖I是本發明的主剖視圖。圖2是圖I的A — A剖視圖。圖中各標號表不
I、殼體組件；2、立式主軸；3、前液體軸承；4、後液體軸承；5、電機轉子；6、電機定子；7、抽油泵；8、液體止推軸承；9、骨架油封；10、第一集油腔；11、箱體；12、機座；13、套筒；14、前端蓋；15、後端蓋；16、擋圈；20、第二集油腔；30、第三集油腔；101、第一抽油油路；
111、第一通道；112、第一軟管；113、第二通道；114、第二軟管；131、抽油通道；132、連通孔；141、抽油孔；142、凸臺；161、凹臺；201、第二抽油油路。
具體實施例方式圖I和圖2示出了本發明的一種立式液體懸浮電主軸，包括殼體組件I、立式主軸2、前液體軸承3、後液體軸承4,立式主軸2通過前液體軸承3和後液體軸承4裝設於殼體組件I內，立式主軸2後端裝設有電機轉子5,電機轉子5外套設有電機定子6,電機定子6固定於殼體組件I內，殼體組件I設有與後液體軸承4的洩油油路相通的第一集油腔10，以及與前液體軸承3的洩油油路相通的第二集油腔20，殼體組件I上設有與第一集油腔10和第二集油腔20連通的抽油油路，抽油油路外接抽油泵7 ;通過第一集油腔10和第二集油腔20將從前後液體軸承洩出的油液進行收集，再通過抽油泵7經抽油油路將油液及時抽走，從而可防止油液在重力作用下從立式主軸2裝配間隙中洩出，解決了立式液體懸浮電主軸的漏油問題，可促進立式液體懸浮電主軸的發展。本實施例中，殼體組件I包括箱體11、機座12、套筒13、前端蓋14和後端蓋15，機座12裝設於箱體11前端，箱體11後端裝設有後蓋，套筒13後端穿過機座12並延伸至箱體11內，套筒13前端伸出機座12,前端蓋14和後端蓋15分設於套筒13的前後兩端,前端蓋14與立式主軸2之間設有骨架油封9，第一集油腔10為由箱體11、機座12和套筒13圍成的環形腔，第二集油腔20為由前端蓋14與立式主軸2圍成的環形腔；抽油油路包括與第一集油腔10連通的第一抽油油路101以及與第二集油腔20連通的第二抽油油路201，第一抽油油路101和第二抽油油路201分別連接一臺抽油泵7。第一抽油油路101包括設於箱體11上的第一通道111和設於箱體11內的第一軟管112，第一軟管112上端與第一通道111連通，第一軟管112下端延伸至第一集油腔10的底部；第二抽油油路201包括設於箱體11上的第二通道113、設於套筒13上的抽油通道131、設於前端蓋14上的抽油孔141 以及連通第二通道113與抽油通道131的第二軟管114，抽油通道131與抽油孔141連通，抽油孔141與第二集油腔20連通。套筒13與立式主軸2之間形成有第三集油腔30，該第三集油腔30也呈環狀，抽油通道131上設有與第三集油腔30相通的連通孔132。本實施例中，第二集油腔20內設有擋圈16，擋圈16固定套設於立式主軸2上，電主軸工作時，沿立式主軸2流至擋圈16上的油液將被隨立式主軸2高速旋轉的擋圈16甩到第二集油腔20內側壁上；擋圈16下端沿立式主軸2周邊設有凹臺161，前端蓋14上沿立式主軸2周邊設有凸臺142，凸臺142延伸至凹臺161內，電主軸停止旋轉時，沿立式主軸2流至擋圈16上的油液將沿擋圈16外側壁滴到第二集油腔20中，避免油液繼續沿立式主軸2向下流動，提高密封效果。本實施例中,在後液體軸承4後端設有液體止推軸承8,液體止推軸承8的洩油油路與後液體軸承4的洩油油路相通。本發明的立式液體懸浮電主軸的工作原理
立式液體懸浮電主軸工作時，油液從箱體11後端經進油油路分別進入前液體軸承3、後液體軸承4和液體止推軸承8。進入前液體軸承3的油液沿軸向從前液體軸承3與立式主軸2之間的間隙流出，其中部分從該間隙下端匯聚到第二集油腔20，還有一部分從該間隙上端匯聚到第三集油腔30 ;進入後液體軸承4的油液沿軸向從後液體軸承4與立式主軸2之間的間隙流出，其中部分從該間隙下端匯聚到第三集油腔30，還有一部分從該間隙上端匯聚到第一集油腔10 ;進入液體止推軸承8的油液大部分經洩油油路匯聚到第一集油腔10，第一抽油油路101和第二抽油油路201分別連接一臺抽油泵7，進入第一集油腔10的油液由抽油泵7經第一抽油油路101及時抽回油箱，進入第二集油腔20和第三集油腔30中的油液由另一臺抽油泵7經第二抽油油路201及時抽回油箱。電主軸停機後，抽油泵7繼續抽油5分鐘左右，儘可能的將各軸承的回油抽到油箱中，抽油泵7停機後，在立式主軸2下方第一集油腔10中殘存有少量油液，該部分油液由前端蓋14與立式主軸2之間的骨架油封9密封在第一集油腔10內，避免油液洩漏到立式主軸2下方，電主軸工作過程中，骨架油封9與立式主軸2之間存在相對運動，雙方相互的配磨會使立式主軸2與骨架油封9自動找到一合適的密封間隙。上述只是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何形式上的限制。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明技術實質對以上實施例所做的任何簡單修 改、等同變化及修飾，均應落在本發明技術方案保護的範圍內。
權利要求
1.一種立式液體懸浮電主軸,包括殼體組件(I)、立式主軸(2)、前液體軸承(3)、後液體軸承(4)，所述立式主軸(2)通過前液體軸承(3)和後液體軸承(4)裝設於殼體組件(I)內，所述立式主軸(2 )後端裝設有電機轉子(5 )，所述電機轉子(5 )外套設有電機定子(6 )，所述電機定子(6)固定於殼體組件(I)內，其特徵在於所述殼體組件(I)設有與後液體軸承(4)的洩油油路相通的第一集油腔(10)，以及與前液體軸承(3)的洩油油路相通的第二集油腔(20)，所述殼體組件(I)上設有與所述第一集油腔(10)和第二集油腔(20)連通的抽油油路，所述抽油油路外接抽油泵(7)。
2.根據權利要求I所述的立式液體懸浮電主軸，其特徵在於所述殼體組件(I)包括箱體(11)、機座(12)、套筒(13)、前端蓋(14)和後端蓋(15)，所述機座(12)裝設於所述箱體(11)前端，所述套筒(13)後端穿過機座(12)並延伸至箱體(11)內，套筒(13)前端伸出機座(12)，所述前端蓋(14)和後端蓋(15)分設於套筒(13)的前後兩端，所述第一集油腔(10)為由箱體(11)、機座(12)和套筒(13)圍成的環形腔，所述第二集油腔(20)為由前端蓋(14)與立式主軸(2)圍成的環形腔。
3.根據權利要求2所述的立式液體懸浮電主軸，其特徵在於所述抽油油路包括與所述第一集油腔(10)連通的第一抽油油路(101)以及與所述第二集油腔(20)連通的第二抽油油路(201)。
4.根據權利要求3所述的立式液體懸浮電主軸，其特徵在於所述第一抽油油路(101)包括設於箱體(11)上的第一通道(111)和設於箱體(11)內的第一軟管(112)，所述第一軟管(112)上端與第一通道(111)連通，第一軟管(112)下端延伸至所述第一集油腔(10)的底部。
5.根據權利要求3所述的立式液體懸浮電主軸，其特徵在於所述第二抽油油路(201)包括設於箱體(11)上的第二通道(113)、設於套筒(13)上的抽油通道(131)、設於前端蓋(14)上的抽油孔(141)以及連通第二通道(113)與抽油通道(131)的第二軟管(114)，所述抽油通道(131)與所述抽油孔(141)連通，所述抽油孔(141)與第二集油腔(20)連通。
6.根據權利要求5所述的立式液體懸浮電主軸，其特徵在於所述套筒(13)與立式主軸(2)之間形成有第三集油腔(30)，所述抽油通道(131)上設有與第三集油腔(30)相通的連通孔(132)。
7.根據權利要求2至6中任一項所述的立式液體懸浮電主軸，其特徵在於所述第二集油腔(20)內設有擋圈(16)，所述擋圈(16)固定套設於所述立式主軸(2)上。
8.根據權利要求7所述的立式液體懸浮電主軸，其特徵在於所述擋圈(16)下端沿立式主軸(2)周邊設有凹臺(161)，所述前端蓋(14)上沿立式主軸(2)周邊設有凸臺(142)，所述凸臺(142)延伸至所述凹臺(161)內。
9.根據權利要求8所述的立式液體懸浮電主軸，其特徵在於所述後液體軸承(4)後端設有液體止推軸承(8)，所述液體止推軸承(8)的洩油油路與後止推軸承(4)的洩油油路相通。
10.根據權利要求9所述的立式液體懸浮電主軸，其特徵在於所述前端蓋(14)與立式主軸(2 )之間設有骨架油封(9 )。
全文摘要
本發明公開了一種立式液體懸浮電主軸，包括殼體組件、立式主軸、前液體軸承、後液體軸承，所述立式主軸通過前液體軸承和後液體軸承裝設於殼體組件內，所述立式主軸後端裝設有電機轉子，所述電機轉子外套設有電機定子，所述電機定子固定於殼體組件內，所述殼體組件設有與後液體軸承的洩油油路相通的第一集油腔，以及與前液體軸承的洩油油路相通的第二集油腔，所述殼體組件上設有與所述第一集油腔和第二集油腔連通的抽油油路，所述抽油油路外接抽油泵。該立式液體懸浮電主軸具有可及時排出油液、提高密封效果、防止油液洩漏的優點。
文檔編號B23B19/02GK102699356SQ201210217850
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月28日 優先權日2012年6月28日
發明者周志科, 朱英全, 楊靜, 熊萬裡, 鄭良鋼, 高衛華 申請人:湖南大學, 湖南海捷主軸科技有限公司