一种具有转子冷却的电主轴的制作方法

本发明属于机床附件技术领域，特别涉及一种具有转子冷却的电主轴。

背景技术：

高速电主轴由于具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪音低、响应快等优点，在现代制造业中得到了广泛应用。但是由于高速电主轴的定转子都是内藏式，全部处在密闭的空间中，在高速运转过程中发热量很大，并且在转子旋转过程中，电主轴壳体内部的热流被搅起，使得内部空气热量很高，容易引起电主轴的热伸长变形，进而对加工精度造成影响。据统计，由于电主轴热伸长变形而引起的加工误差可占机床总误差的50%左右，严重影响了数控机床加工精度的提高。

现有技术中，对电主轴发热问题的解决方法主要分三类：第一类定子冷却，是在定子外壳内加工出冷却水道，并向内通入冷却液体进行冷却，该方法能够对定子铁芯的发热起到很好的冷却效果，但是对于转子，由于离冷却源较远，不能达到很好的冷却效果；第二类定转子间隙冷却，是向定转子间的气隙内通入循环冷却气体，直接对定转子表面进行冷却，由于定转子间的气隙较小，冷却气体流入量也较小，对定转子均无法达到较好的冷却效果；第三类是转子冷却，目前有两种方案，一是将转子中心做成通孔，并通入冷却气体或液体对转子中心进行冷却，二是在转子芯轴的外圆周面上设置螺旋槽，并通入冷却气体对转子进行冷却，前者对转子芯轴的冷却效果较好，但是对转子铁芯不能达到很好的冷却效果，后者虽然对转子铁芯具有一定的冷却效果，但是由于采用气体冷却，比热小，效率低，又由于回路位于转子芯轴表面，对芯轴内部降温不明显，并且螺旋气道加工不方便。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、加工制造方便、冷却效率高的电主轴冷却结构，不仅能够有效控制主轴定子温升，而且对转子芯轴和转子铁芯也具有很好的冷却效果，有效保证主轴内部温度恒定，降低主轴转子的热伸长量，保证电主轴实现较高的加工精度。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种具有转子冷却的电主轴，由套筒、定子、转子、前轴承组、后轴承组、前轴承座、前轴承压盖、后轴承压母、前密封盖、后盖、松拉刀气缸以及双通道旋转接头组成，定子安装于套筒内壁上，套筒上设置有定子冷却通道；由转子芯轴和转子铁芯组成的转子同心设置于定子孔内，并通过前轴承组和后轴承组支承旋转；所述前轴承组设置于套筒前端的前轴承座内，通过前轴承压盖锁紧固定；后轴承组设置于套筒后端，由后轴承压母锁紧固定；前密封盖安装于前轴承座端部，并与前轴承压盖形成迷宫密封；后盖固定安装于套筒后端，松拉刀气缸与后盖联接；所述转子芯轴内设置有若干轴向冷却通道，并与轴向冷却通道两端的连接孔道形成串联冷却循环回路；所述双通道旋转接头为分体式结构，分成静止部分和旋转部分，静止部分固定于松拉刀气缸上，旋转部分与转子芯轴联接；对应于串联冷却循环回路，双通道旋转接头内分别设置有进液通道和出液通道，进液通道与串联冷却循环回路的进水口相通，出液通道与串联冷却循环回路的出水口相通，并且进液通道和出液通道通过静止部分和旋转部分之间的多组密封装置实现密封。

上述一种具有转子冷却的电主轴，所述松拉刀气缸为中空结构。

上述一种具有转子冷却的电主轴，对应于所述定子冷却通道，分别在套筒与前轴承座之间以及套筒与后盖之间设置有密封圈；分别对应于所述串联冷却循环回路的进水口和出水口，在转子芯轴与双通道旋转接头之间设置有密封圈。

上述一种具有转子冷却的电主轴，所述后盖上设置有至少一组导流槽和泄流孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明结构简单，加工制造方便，通过转子芯轴内部的轴向冷却循环回路与双通道旋转接头的配合，实现了转子的均匀冷却，解决了现有结构不能有效冷却转子铁芯的问题，结合套筒内的定子冷却结构，能够有效保证主轴内部温度恒定，降低主轴转子的热伸长量，保证电主轴实现较高的加工精度。

附图说明

图1是本发明的旋转剖面结构示意图。

图2是本发明的转子后端截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明的一种具有转子冷却的电主轴，由套筒8、定子6、转子7、前轴承组4、后轴承组9、前轴承座3、前轴承压盖1、前密封盖2、后轴承压母10、后盖11、松拉刀气缸12以及双通道旋转接头13组成。定子6安装于套筒8内壁上，由转子芯轴71和转子铁芯72组成的转子7同心设置于定子孔内，并通过前轴承组4和后轴承组9支承旋转。前轴承组4设置于套筒8前端的前轴承座3内，通过前轴承压盖1锁紧固定；后轴承组9设置于套筒8的后端，由后轴承压母10锁紧固定。前密封盖2安装于前轴承座3端部，并与前轴承压盖1形成迷宫密封，对套筒8内部的定子6、转子7以及前轴承组4和后轴承组9起到密封作用，同时，为保证密封效果，在前密封盖2与前轴承座3的联接处还设置有密封圈14。后盖11固定安装于套筒8的后端，松拉刀气缸12安装于后盖11上，并且松拉刀气缸12为中空结构。套筒8上设置有用于冷却定子6的定子冷却通道81，定子冷却通道81沿套筒均匀分布，其进出口设置在后盖11上，为保证定子冷却通道81密封，分别在套筒8与前轴承座3之间以及套筒8与后盖11之间设置有密封圈5。

结合图1和图2所示，转子芯轴71内设置有轴向冷却通道73，轴向冷却通道73平行于轴向均匀分布，同时，轴向冷却通道73的两端还设置有连接孔道74，轴向冷却通道73与连接孔道74一起形成串联冷却循环回路，该串联冷却循环回路的进水口75和出水口76设置在转子芯轴的后轴端。

双通道旋转接头13为分体式结构，分成旋转部分131和静止部分132，旋转部分131联接于转子芯轴71的轴端，静止部分132固定于松拉刀气缸12上。对应于串联冷却循环回路，双通道旋转接头13内分别设置有进液通道133和出液通道134，进液通道133与串联冷却循环回路的进水口75相通，出液通道134与串联冷却循环回路的出水口76相通，并且为保证连通的密封性，在进水口75和出水口76处分别设置有密封圈15。同时，进液通道133和出液通道134通过静止部分132和旋转部分131之间的密封装置135和密封装置136密封。密封装置135和密封装置136分别通过弹簧推动内压板137和外静板138实现贴合密封。另外，为防止冷却液体泄漏对电主轴内部产生影响，在后盖11上还设置有泄流孔111，将未被机械密封结构所密封的冷却介质导出电主轴。

工作时，转子7处于高速旋转状态，冷却液体进入双通道旋转接头13的进液通道133内，经过并推动外静板138沿轴向运动，实现密封结构136的贴合密封后，冷却介质充满整个双通道旋转接头13，进而经由进水口75进入高速旋转中的转子7内，通过轴向冷却通道73给转子芯轴71和转子铁芯72予以冷却，达到转子芯轴71和转子铁芯72发热的目的。冷却液体在转子7内经由串联冷却回路从出水口76流出后进入双通道旋转接头13的出液通道134，顺次穿过旋转部分131、密封装置135以及静止部分132后流出。由于密封装置135和密封装置136的存在，能够保证冷却液体在静止部分132和旋转部分131之间的密封，并阻止外部杂质进入。通过该转子冷却结构并配合定子冷却通道81对定子6的冷却作用，能够对电主轴起到很好的冷却效果，保证电主轴内部温度均匀、恒定。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。