一種具有中心水冷結構的電主軸的製作方法
2023-05-31 08:15:11
一種具有中心水冷結構的電主軸的製作方法
【專利摘要】一種具有中心水冷結構的電主軸，包括連接座、軸芯、進水軸、電機、轉子和殼體，殼體固設於連接座下方，軸芯設於殼體內部，進水軸穿設並固定於連接座中，進水軸內部設有第一冷卻通道，進水軸上端設有進水口；軸芯內部設有第二冷卻通道，第一冷卻通道的兩端分別連通於進水口和第二冷卻通道，第二冷卻通道下端連通於刀具接口。本發明在進行加工時，可將中心水冷與傳統的水冷結構結合使用，將很好地彌補傳統冷卻方式的不足，可很好地帶走軸芯由於轉子工作產生的熱量，降低軸芯的溫度；減小主軸分別在冷機及熱機狀態存在的加工誤差，提高電主軸的加工精度；對加工刀具進行冷卻，可大大增長刀具的使用壽命，提高加工效率及精度。
【專利說明】一種具有中心水冷結構的電主軸
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種具有中心水冷結構的電主軸。
【背景技術】
[0002]現有的電主軸包括殼體、連接座、上蓋、電機和軸芯，上蓋蓋設於連接座上方，殼體固設於連接座下方，電機安裝於殼體的內緣，軸芯設於殼體內部。目前電主軸的水冷結構一般是殼體上設置冷卻水槽，這樣，電機和電機上的定子產生的熱量傳遞到殼體時，便可以通過冷卻水槽冷卻。
[0003]然而，由於軸芯與殼體並沒有接觸，軸芯、軸芯表面的轉子以及固定在軸芯下方的刀具便不能有效地冷卻，轉子的發熱佔電機總發熱量的1/3左右，而轉子產生的熱量引起的軸芯熱膨脹，對加工精度的影響是致命的。同時在超高速磨削過程中，刀具的溫度會非常高，這對加工精度也有很大的影響。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的不足，本發明的目的旨在於提供一種可有效冷卻軸芯、轉子以及刀具，保證加工精度的具有中心水冷結構的電主軸。
[0005]為實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
[0006]一種具有中心水冷結構的電主軸，包括連接座、軸芯、電機、與所述電機上的定子對應設置的轉子以及具有冷卻水槽的殼體，所述殼體固設於所述連接座下方，所述電機安裝於所述殼體的內緣，所述軸芯設於所述殼體內部，所述軸芯下方設有刀具接口，所述轉子固設於所述軸芯的外表面，所述電主軸還包括進水軸，所述進水軸穿設並固定於所述連接座中，所述進水軸內部沿其軸向設有第一冷卻通道，所述進水軸上端設有進水口 ；所述軸芯上端可轉動地連接於所述進水軸下端，所述軸芯內部沿其軸向設有第二冷卻通道，所述第一冷卻通道的兩端分別連通於所述進水口和所述第二冷卻通道，所述第二冷卻通道下端連通於所述刀具接口。
[0007]所述軸芯上端設有連接部，所述連接部內設有連接槽，所述進水軸下端設於所述連接槽中，所述連接槽的兩端分別連通所述第一、第二冷卻通道；所述連接槽內側壁與所述進水軸之間具有可供冷卻水溢出的第一間隙；所述電主軸還包括吹氣墊塊，所述吹氣墊塊夾設於所述連接部外側與所述連接座內側之間，所述吹氣墊塊與所述連接部外側壁之間具有第二間隙；所述吹氣墊塊上設有通氣孔，所述連接座上設有用於持續進氣的進氣通道，所述通氣孔的兩端分別連通所述進氣通道和所述第二間隙；所述連接座上設有用於排出冷卻水的排水通道，所述第一間隙上端和第二間隙上端均連通於所述排水通道。
[0008]所述排水通道包括第一、第二排水通道，所述第一排水通道開設於所述進水軸的周向外側，並位於所述第一、第二間隙的上方；所述第二排水通道開設於所述連接座的一側；所述連接座上還設有出水口 ；所述第一、第二間隙的上端均連通於所述第一排水通道，所述第二排水通道的兩端分別連通所述第一排水通道和所述出水口。
[0009]所述連接座上設有進氣口，所述進氣口連通於所述進氣通道遠離所述通氣孔的一端。
[0010]所述電主軸還包括連接頭，所述連接頭固設於所述軸芯上方，所述連接頭上開設有通孔，所述通孔連通於所述進水口。
[0011]所述電主軸還包括壓蓋，所述壓蓋的外側螺接在所述連接座上部，同時將所述進水軸壓緊在所述連接座中，所述軸芯的上端穿設於所述壓蓋中。
[0012]所述壓蓋與所述軸芯之間設有第一密封圈，所述壓蓋與所述連接座之間設有第二密封圈。
[0013]本發明的有益效果在於:
[0014]相比於現有技術，本發明在進行加工時，可將中心水冷與傳統的水冷結構結合使用，將很好地彌補傳統冷卻方式的不足，可很好地帶走軸芯由於轉子工作產生的熱量，降低軸芯的溫度，有效提高軸芯的動力學性能，進一步提高電主軸的整體穩定性；大大減小軸芯的熱伸長量，明顯減小主軸分別在冷機及熱機狀態存在的加工誤差，提高電主軸的加工精度；對加工刀具進行冷卻，可大大增長刀具的使用壽命，提高加工效率及精度，有效降低生產成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明省略了殼體和電機後的結構示意圖；
[0016]其中:10、連接座；11、進氣通道；12、排水通道；121、第一排水通道；122、第二排水通道；13、出水口 ； 14、進氣口 ；20、軸芯；21、刀具接口 ；22、第二冷卻通道；23、連接部；24、連接槽；40、轉子；50、進水軸；51、第一冷卻通道；52、進水口 ；60、吹氣墊塊；61、通氣孔；70、連接頭；71、通孔；80、壓蓋；90、第一密封圈；100、第二密封圈。
【具體實施方式】
[0017]下面，結合附圖以及【具體實施方式】，對本發明做進一步描述:
[0018]如圖1所示，本發明的具有中心水冷結構的電主軸包括連接座10、軸芯20、電機、與電機上的定子對應設置的轉子40以及具有冷卻水槽的殼體和進水軸50。殼體固設於連接座10下方，電機安裝於殼體的內緣，軸芯20設於殼體內部，軸芯20下方設有刀具接口21，轉子40固設於軸芯20的外表面；進水軸50穿設並固定於連接座10中，進水軸50內部沿其軸向設有第一冷卻通道51，進水軸50上端設有進水口 52 ;軸芯20上端可轉動地連接於進水軸50下端，軸芯20內部沿其軸向設有第二冷卻通道22，第一冷卻通道51的兩端分別連通於進水口 52和第二冷卻通道22，第二冷卻通道22的下端連通於刀具接口 21。
[0019]該電主軸在進行加工時，刀具安裝於刀具接口 21上，一方面冷卻水通過殼體的冷卻水槽冷卻電機和定子；同時，冷卻水還可以通過進水口 52流入第一冷卻通道51，再通過第二冷卻通道22流進軸芯20內部，再進一步通過刀具接口 21流到刀具，這樣可以對軸芯20及刀具進行有效地冷卻，而且由於轉子40與軸芯20是相互接觸的，一般情況下還是過盈配合，因此，也能有效冷卻轉子40。
[0020]因此在該電主軸進行加工時，本發明可將中心水冷與傳統的水冷結構結合使用，將很好地彌補傳統冷卻方式的不足，可很好地帶走軸芯20由於轉子40工作產生的熱量，降低軸芯20的溫度，有效提高軸芯20的動力學性能，進一步提高電主軸的整體穩定性；大大減小軸芯20的熱伸長量，明顯減小主軸分別在冷機及熱機狀態存在的加工誤差(約
0.05_，此問題尤其對模具行業產品精度的影響特別大)，提高電主軸的加工精度；對加工刀具進行冷卻，可大大增長刀具的使用壽命，提高加工效率及精度，有效降低生產成本。
[0021]進一步地，軸芯20上端設有連接部23，連接部23內設有連接槽24，進水軸50下端設於連接槽24中，連接槽24的兩端分別連通第一冷卻通道51和第二冷卻通道22 ;連接槽24內側壁與進水軸50之間具有可供冷卻水溢出的第一間隙；該電主軸還包括吹氣墊塊60，吹氣墊塊60夾設於連接部23外側與連接座10內側之間，吹氣墊塊60與連接部23外側壁之間具有第二間隙；吹氣墊塊60上設有通氣孔61，連接座10上設有用於持續進氣的進氣通道11，通氣孔61的兩端分別連通進氣通道11和第二間隙；連接座10上設有用於排出冷卻水的排水通道12，第一間隙上端和第二間隙上端均連通於排水通道12。
[0022]當冷卻水過多或者因堵設不能從下方流出時，便會從第一間隙中溢出，到達排水通道12，為了防止冷卻水從第二間隙洩漏，進氣通道11持續進氣，依次通過通氣孔61和第二間隙後，沿著第二間隙的上下方向分別吹出來，並吹入位於第二間隙上方的排水通道12中，從而使溢出來的冷卻水從排水通道12吹出去，因此，冷卻水不會從第二間隙中向下流出，進入殼體內部而造成短路，保證該電主軸對冷卻水的有良好密封效果。排出的冷卻水還可通過水冷系統進行循環利用。
[0023]在現有的技術中，要實現旋轉的軸芯與軸芯配合的非旋轉體(比如連接座)之間的密封時，一般採用接觸式密封，在兩者之間夾設密封件，由於密封件與旋轉的軸芯在工作時會產生摩擦力，其使用會直接受到軸芯轉速的影響，從而進一步限制到電主軸轉速的設計，並且由於摩擦力的因素，密封件的使用壽命也比較短。而本發明的電主軸通過在軸芯20外側設置吹氣墊塊60並持續吹氣，實現了軸芯20與非旋轉體之間的非接觸式氣封密封，在此密封結構中，由於旋轉軸與非旋轉體並無直接接觸，使用過程中沒有相互摩擦，因此非接觸式氣封密封方式在理論上適用於任何轉速的主軸，並且擁有非常高的壽命，從而提高該電主軸的使用壽命。
[0024]再進一步地，排水通道12包括第一排水通道121和第二排水通道122，第一排水通道121開設於進水軸50的周向外側，並位於第一、第二間隙的上方；第二排水通道122開設於連接座10的一側；連接座10上還設有出水口 13 ;第一、第二間隙的上端均連通於第一排水通道121，第二排水通道122的兩端分別連通第一排水通道121和出水口 13。
[0025]再進一步地，連接座10上設有進氣口 14，進氣口 14連通於進氣通道11遠離通氣孔61的一端。
[0026]優選地，該電主軸還包括連接頭70，連接頭70固設於軸芯20上方，連接頭70上開設通孔71，通孔71連接於進水口 52。
[0027]進一步地，該電主軸還包括壓蓋80，壓蓋80的外側螺接在連接座10上部，同時將進水軸50壓緊在連接座10中，軸芯20的上端穿設於壓蓋80中。壓蓋80蓋設於第一排水通道121的上方。
[0028]優選地，壓蓋80與軸芯20之間設有第一密封圈90，壓蓋80與連接座10之間設有第二密封圈100。這樣可以保證壓蓋80密封蓋設於第一排水通道121上方。
[0029]在加工時，刀具安裝於刀具接口 21中，優選地，刀具上設有用於排出冷卻水的中心出水孔。這樣，冷卻水可以流經刀具的中心，有效冷卻到刀具的中心部分。
[0030]對本領域的技術人員來說，可根據以上描述的技術方案以及構思，做出其它各種相應的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應該屬於本發明權利要求的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種具有中心水冷結構的電主軸，包括連接座、軸芯、電機、與所述電機上的定子對應設置的轉子以及具有冷卻水槽的殼體，所述殼體固設於所述連接座下方，所述電機安裝於所述殼體的內緣，所述軸芯設於所述殼體內部，所述軸芯下方設有刀具接口，所述轉子固設於所述軸芯的外表面，其特徵在於，所述電主軸還包括進水軸，所述進水軸穿設並固定於所述連接座中，所述進水軸內部沿其軸向設有第一冷卻通道，所述進水軸上端設有進水口 ；所述軸芯上端可轉動地連接於所述進水軸下端，所述軸芯內部沿其軸向設有第二冷卻通道，所述第一冷卻通道的兩端分別連通於所述進水口和所述第二冷卻通道，所述第二冷卻通道下端連通於所述刀具接口。
2.如權利要求1所述的具有中心水冷結構的電主軸，其特徵在於，所述軸芯上端設有連接部，所述連接部內設有連接槽，所述進水軸下端設於所述連接槽中，所述連接槽的兩端分別連通所述第一、第二冷卻通道；所述連接槽內側壁與所述進水軸之間具有可供冷卻水溢出的第一間隙；所述電主軸還包括吹氣墊塊，所述吹氣墊塊夾設於所述連接部外側與所述連接座內側之間，所述吹氣墊塊與所述連接部外側壁之間具有第二間隙；所述吹氣墊塊上設有通氣孔，所述連接座上設有用於持續進氣的進氣通道，所述通氣孔的兩端分別連通所述進氣通道和所述第二間隙；所述連接座上設有用於排出冷卻水的排水通道，所述第一間隙上端和第二間隙上端均連通於所述排水通道。
3.如權利要求2所述的具有中心水冷結構的電主軸，其特徵在於，所述排水通道包括第一、第二排水通道，所述第一排水通道開設於所述進水軸的周向外側，並位於所述第一、第二間隙的上方；所述第二排水通道開設於所述連接座的一側；所述連接座上還設有出水口 ；所述第一、第二間隙的上端均連通於所述第一排水通道，所述第二排水通道的兩端分別連通所述第一排水通道和所述出水口。
4.如權利要求2所述的具有中心水冷結構的電主軸，其特徵在於，所述連接座上設有進氣口，所述進氣口連通於所述進氣通道遠離所述通氣孔的一端。
5.如權利要求1所述的具有中心水冷結構的電主軸，其特徵在於，所述電主軸還包括連接頭，所述連接頭固設於所述軸芯上方，所述連接頭上開設有通孔，所述通孔連通於所述進水口。
6.如權利要求1所述的具有中心水冷結構的電主軸，其特徵在於，所述電主軸還包括壓蓋，所述壓蓋的外側螺接在所述連接座上部，同時將所述進水軸壓緊在所述連接座中，所述軸芯的上端穿設於所述壓蓋中。
7.如權利要求6所述的具有中心水冷結構的電主軸，其特徵在於，所述壓蓋與所述軸芯之間設有第一密封圈，所述壓蓋與所述連接座之間設有第二密封圈。
【文檔編號】B23B19/02GK104439300SQ201410637348
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月12日 優先權日:2014年11月12日
【發明者】湯秀清, 胡騰 申請人:廣州市昊志機電股份有限公司