使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置的製作方法

2023-05-05 04:13:51 2

專利名稱：使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於工具機設備製造領域，具體涉及一種使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置。
背景技術：
高速電主軸是高速切削加工的關鍵，通常使用變頻電機直接驅動。內裝式電主軸是將電機轉子直接與電主軸做成一體，電機的轉子既是工具機的電主軸，電機座就是電主軸單元的殼體，省去了傳動環節，實現了電機與工具機電主軸之間的「零傳動」，克服了傳統傳動方式的電主軸系統振動和噪聲大、額外增加轉動慣量且容易打滑等缺點，重量輕、慣性小、結構緊湊、電主軸動態特性優異，改善了工具機的動平衡，簡化了工具機外形設計，使得電主軸的高轉速化和高精度化更容易實現。電主軸轉速升到一定程度時，支撐電主軸的液體潤滑膜的摩擦功耗會急劇增大，導致潤滑膜的剛度和承載力顯著下降，同時如果功耗增加產生的熱量不能被及時帶走，將會導致電主軸及其支撐軸承發生熱變形，這將嚴重影響高速工具機性能；另一方面，電主軸自身的不平衡量會隨著轉速升高而明顯增大，電主軸的精度也會受其影響而明顯下降。

發明內容
本發明提供了一種使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置，該裝置具有高剛度、高精度、長壽命和大功率等特點，尤其適用於高速度、高精密、高剛度等工作條件下的複雜加工。為實現上述目的，本發明採用以下技術方案:一種使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置，包括殼體，電主軸，支撐電主軸兩端並用於調節電主軸徑向位移的前軸承和後軸承，固定前軸承和後軸承的前軸承套和後軸承套，固定在殼體上的後軸承端蓋，以及用於調節電主軸軸向位移的高速推力角接觸球軸承；所述前軸承和後軸承均為水潤滑動靜壓滑動軸承。作為本發明的優選實施例，所述後軸承端蓋上固定有高速推力角接觸球軸承基座，一對高速推力角接觸球軸承安放在電主軸後端，左側通過高速推力角接觸球軸承基座固定，右側通過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圈固定套固定，高速推力角接觸球軸承外圈固定套通過螺紋安裝於高速推力角接觸球軸承基座上，高速推力角接觸球軸承內圈固定套通過螺栓安裝於電主軸上。作為本發明的優選實施例，所述殼體進一步包括有殼體進水道和殼體出水道，所述殼體進水道內的介質為液體水；液體水自殼體進水道依次進入到前軸承套和後軸承套、前軸承和後軸承，最後從殼體出水道流出。作為本發明的優選實施例，所述前軸承套和後軸承套上分別設置有與殼體進水道相通的前軸承套進水道和後軸承套進水道，所述前軸承和後軸承上分別設置有與前軸承套進水道相通的前軸承節流孔和與後軸承套進水道相通的後軸承節流孔。
作為本發明的優選實施例，在所述前軸承節流孔的兩側進一步設置有前軸承左環形回水槽和前軸承右環形回水槽，所述後軸承節流孔的兩側進一步設置有後軸承左環形回水槽和後軸承右環形回水槽，所述前軸承左環形回水槽和前軸承右環形回水槽通過前軸承與電主軸之間的間隙相通，所述後軸承左環形回水槽和後軸承右環形回水槽通過後軸承與電主軸之間的間隙相通。作為本發明的優選實施例，所述前軸承的兩端設置有前軸承左氣封環和前軸承右氣封環，所述後軸承的兩端設置有後軸承左氣封環和後軸承右氣封環，防止介質水沿電主軸的軸向流入電機和流出殼體。作為本發明的優選實施例，所述氣封環為沿著軸向依次設置的三個環形密封齒，在最外側的環形密封齒外側設置有環形進氣裝置，以保證沿著電主軸周向形成一道壓力均布的氣體密封牆。作為本發明的優選實施例，所述殼體進一步設置有殼體進氣道，高壓氣自殼體進氣道依次進入到軸承套、軸承和軸承回水槽內，對軸承回水槽內的水產生壓力,加快水從殼體出水道流出。作為本發明的優選實施例，所述前軸承套和後軸承套分別設置有與殼體進氣道相通的前軸承套進氣道和後軸承套進氣道，所述前軸承和後軸承分別設置有前軸承進氣道和後軸承進氣道，所述前軸承進氣道和後軸承進氣道通過軸承與電主軸的間隙與前軸承回水槽和後軸承回水槽相通。相對於現有技術，本發明至少具有以下優點:本發明以電主軸兩端安裝的前軸承和後軸承作為徑向支撐，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電主軸的徑向剛度和穩定性，而且降低了溫升，同時，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定性。


圖1為使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置進水通道方向縱剖結構示意圖；圖2是使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置進氣通道方向縱剖結構示意圖。其中，附圖標記與元件名稱的對應關係如下表所示:
權利要求
1.使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置，其特徵在於:包括殼體(12)，電主軸(16)，支撐電主軸兩端並用於調節電主軸徑向位移的前軸承(2)和後軸承(23)，固定前軸承和後軸承的前軸承套(31)和後軸承套(18)，固定在殼體(12)上的後軸承端蓋(41)，以及用於調節電主軸軸向位移的高速推力角接觸球軸承(26);所述前軸承和後軸承均為水潤滑動靜壓滑動軸承。
2.根據權利要求1所述的使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置，其特徵在於，所述後軸承端蓋上固定有高速推力角接觸球軸承基座(25)，一對高速推力角接觸球軸承(26)安放在電主軸後端，左側通過高速推力角接觸球軸承基座固定，右側通過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圈固定套(27)固定，高速推力角接觸球軸承外圈固定套通過螺紋安裝於高速推力角接觸球軸承基座上，高速推力角接觸球軸承內圈固定套通過螺栓安裝於電主軸上。
3.根據權利要求1或2所述的使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置，其特徵在於，所述殼體進一步包括有殼體進水道(24)和殼體出水道(32)，所述殼體進水道內的介質為液體水；液體水自殼體進水道(24)依次進入到前軸承套和後軸承套、前軸承和後軸承，最後從殼體出水道(32)流出。
4.根據權利要求3所述的使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置，其特徵在於，所述前軸承套(31)和後軸承套(18)上分別設置有與殼體進水道相通的前軸承套進水道(5)和後軸承套進水道(20),所述前軸承和後軸承上分別設置有與前軸承套進水道相通的前軸承節流孔(6)和與後軸承套進水道相通的後軸承節流孔(21)。
5.根據權利要求4所述的使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置，其特徵在於，在所述前軸承節流孔(6)的兩側進一步設置有前軸承左環形回水槽(3)和前軸承右環形回水槽(8)，所述後軸承節流孔(21)的兩側進一步設置有後軸承左環形回水槽(35)和後軸承右環形回水槽(37)，所述前軸承左環形回水槽(3)和前軸承右環形回水槽(8)通過前軸承與電主軸之間 的間隙相通，所述後軸承左環形回水槽(35)和後軸承右環形回水槽(37)通過後軸承與電主軸之間的間隙相通。
6.根據權利要求3所述的使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置，其特徵在於，所述前軸承(2)的兩端設置有前軸承左氣封環(I)和前軸承右氣封環(10)，所述後軸承(23)的兩端設置有後軸承左氣封環(33)和後軸承右氣封環(38)，防止介質水沿電主軸的軸向流入電機和流出殼體。
7.根據權利要求4或5所述的使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置，其特徵在於，所述前軸承(2)的兩端設置有前軸承左氣封環(I)和前軸承右氣封環(10)，所述後軸承(23)的兩端設置有後軸承左氣封環(33)和後軸承右氣封環(38)，防止介質水沿電主軸的軸向流入電機和流出殼體。
8.根據權利要求7所述的使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置，其特徵在於，所述氣封環為沿著軸向依次設置的三個環形密封齒，在最外側的環形密封齒外側設置有環形進氣裝置，以保證沿著電主軸周向形成一道壓力均布的氣體密封牆。
9.根據權利要求3所述的使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置，其特徵在於，所述殼體進一步設置有殼體進氣道(40 )，高壓氣自殼體進氣道依次進入到軸承套、軸承和軸承回水槽內，對軸承回水槽內的水產生壓力,加快水從殼體出水道流出。
10.根據權利要求9所述的使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置，其特徵在於，所述前軸承套(31)和後軸承套(18)分別設置有與殼體進氣道(40)相通的前軸承套進氣道(30)和後軸承套進氣道(36)，所述前軸承(2)和後軸承(23)分別設置有前軸承進氣道(29)和後軸承進氣道(34)，所述前軸承進氣道(29)和後軸承進氣道(34)通過軸承與電主軸的間隙與前軸承回水`槽和後軸承回水槽相通。
全文摘要
本發明公開了一種使用滑動軸承和滾動軸承複合支撐的高速電主軸裝置，以電機基座作為殼體，將電機定子和轉子安裝於電主軸中部，動靜壓滑動軸承作為電主軸的前、後支撐軸承；軸承兩端分別設有前、後環形回水槽，潤滑介質水流入環形回水槽後再通過殼體出水道流出殼體；氣體密封裝置，每個動靜壓軸承的兩側各有一個氣體密封裝置，可以阻止潤滑介質水流入電機定子和電機轉子之間的空隙以及沿著電主軸軸向流出殼體；使用一對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定性。
文檔編號B23Q11/12GK103100729SQ20131003421
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月29日 優先權日2013年1月29日
發明者徐華, 王琳, 付玉敏, 熊顯智, 周夕維 申請人:西安交通大學