性稳定
由于电主轴是将高速电机置于机床主轴部件内部，高速运转时，电机转子、定子和轴承的的发热量很大，并引起热变形，直接影响机床的工作性能和加工精度，因此要求电主轴的热态性能稳定。
[0027]同步带介绍
同步带传动是一种新型的机械传动。由于它是一种啮合传动，因而带和带轮之间没有相对滑动，从而使主从轮间的传动达到同步。同步带传动和V带、平带相比具有以下优点:
(1)传动准确，无滑动，能达到同步传动的目的；
(2)传动效率高，一般可达98%;
(3)速比范围大，允许线速度也高； (4)传递功率范围大，从几十瓦到几百千瓦；
(5)结构紧凑，还适用于多轴传动。
[0028]同步带传动设计目的是确定带的型号节距带长(节线长度)中心距、带宽及主、从动带轮齿数，直径等参数。
[0029]同步带计算
一台额定功率为12.5kw，转速为1000r/min的异步电机，一天工作8个小时以上，以此来设计电主轴的同步带。
[0030]高速电主轴的定子由具有高导磁率的优质矽钢片迭压而成。迭压成型的定子内腔带有冲制嵌线槽。转子是中频电机的旋转部分，它的功能是将定子的电磁场能转换成机械能。它能带动主轴旋转。转子由转子铁芯、鼠笼、转轴三部分组成。此次设计的电主轴电机转子的基本尺寸为:转子的外径2b = 126.5mm，转子内孔直径2a = 85.5mm，转子的轴向长度为346mm，转子配合面的有效接触长度B = 300mm。主轴配合面的基本尺寸为:外径2a=85.5mm，内孔直径为2c = 46mm。电机的最高转速为8000r / min，所以其最大角速度Comax为837.3 rad / S。额定功率为12.5 kW，额定转矩为114 Nm高速电主轴要求的动态过盈量△ dmin是其要求的静态过盈量的6倍多，由此可见，高速主轴的过盈量主要由动态过盈量确定.按轴系零件轴向定位方法的不同，轴的支承结构可分为三种基本型式:两端固定支承，一端固定、一段游动支承和两端游动支承。本设计采用两端固定支承。采用两端固定支承时，应留出适当的轴向间隙，以补偿工作时轴的热伸长量，同时应提供适当的间隙调整方法。我采用的是角接触轴承，所以可利用调整垫片或螺纹件来调整轴承的游隙，以保证轴承的正常运转。首先通过对轴的受力分析得到了轴承的大致载荷在3000~4000N左右，属于中等载荷，故采用球轴承；接着看转速，球轴承与滚子轴承相比较，有较高的极限转速，电主轴的转速在000~8000r/min，所以优先选用球轴承。最后轴承在承受径向载荷的同时，还有不大的轴向载荷，所以选用深沟球轴承和角接触轴承。故在主轴的两端我分别采用了角接触球轴承和深沟球轴承。成对安装角接触球轴承GB/T2921994可同时承受径向载荷和轴向载荷。它能在较高的转速下工作，接触角越大，轴向承载能力越高。高精度和高速轴承通常取15度接触角。深沟球轴承是最具代表性的滚动轴承，用途广泛。适用于高转速甚至极高转速的运行，而且非常耐用，无需经常维护。深沟球轴承的摩擦系数很小，极限转速也很高，特别是在轴向载荷很大的高速运转工况下，深沟球轴承比推力球轴承更有优越性；滚动轴承电主轴的支承形式主要采用钢质球轴承和陶瓷球混合轴承。本人采用陶瓷球混合轴承。陶瓷球混合轴承与传统的钢质球轴承相比，具有密度小、弹性模量大、热膨胀系数小、耐高温等优良物理性能和机械性能。
[0031]I陶瓷球混合轴承材料Si3N4，密度只有钢的40%。在高速运转时，可大幅减小滚动体的离心力，从而减小球与套圈滚道间的接触应力，延长轴承的使用寿命。
[0032]2弹性模量大、硬度高。与钢质球轴承相比，相同负荷下陶瓷球在接触应力作用区域材料塑性变形小，使轴承的刚度提高，从而提高主轴系统的临界转速。
[0033]3膨胀系数小。混合轴承的工作游隙及工作游隙的变化幅度小，导致高速高温时，滚动体与沟道接触的最大接触应力及接触负荷的变化幅度均较小，确保了轴承运行平稳和发热量的减少。
[0034]本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。
[0035]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种数控车床电主轴结构，其特征在于，包括主轴箱体(I)、主轴前轴承(2)、主轴(3)、冷却液进口(4)、主轴前轴承座(5)、前轴承冷却套(6)、定子(7)、转子(8)、定子冷却套(9)、冷却液出口( 10)和主轴后轴承(11 )，所述主轴箱体(I)两端通过拉紧螺栓分别连接设置有前端盖和后端盖，所述主轴箱体(I)内部两端分别设置有主轴前轴承座(5)和主轴后轴承座，所述主轴前轴承座(5)上连接设置有主轴前轴承(2)，所述主轴后轴承座上连接设置有主轴后轴承(11)，所述主轴前轴承(2)和主轴后轴承(11)相互配合连接设置有主轴(3)，所述主轴前轴承(2)上连接设置有前轴承冷却套(6)，所述主轴箱体(I)上在主轴前轴承座(5)处设置有冷却液进口(4)，所述主轴箱体(I)内部在主轴(3)的中段位置设置有转子(8)，所述转子(8)上设置有定子(7)，所述定子(7)上设置有定子冷却套(9)，所述定子冷却套(9)上连接设置有冷却液出口(10)，所述主轴箱体(I)内部设置有中频驱动电机和冷却装置，所述转子(8)采用压配方法与主轴(3)做成一体，所述主轴(3)内设置有温度感应器，所述温度感应器通过信号线与冷却装置相连，所述主轴(3)的后端盖上安装设置有松刀油缸和旋转接头，所述主轴(3)的前端盖上设置有内锥孔和端面，用于安装刀具、刀具夹爪，所述主轴(3)内部安装设置有编码器。2.根据权利要求1所述的一种数控车床电主轴结构，其特征在于，所述定子(7)内腔带有冲制嵌线槽。3.根据权利要求1所述的一种数控车床电主轴结构，其特征在于，所述转子(8)为中频电机的旋转部分，将定子(7)的电磁场能转换成机械能，能带动主轴(3)旋转，转子(8)由转子铁芯、鼠笼、转轴三部分组成。4.根据权利要求1所述的一种数控车床电主轴结构，其特征在于，所述主轴前轴承(2)和主轴后轴承(11)分别采用了角接触球轴承和深沟球轴承。5.根据权利要求1所述的一种数控车床电主轴结构，其特征在于，所述编码器采用旋转编码器。6.根据权利要求1所述的一种数控车床电主轴结构，其特征在于，所述主轴箱体(I)上设置有控制器，所述控制器上设置有显示屏和控制按钮。7.根据权利要求1所述的一种数控车床电主轴结构，其特征在于，所述主轴箱体(I)底部设置有减震装置。
【专利摘要】本发明涉及一种数控车床电主轴结构，包括主轴箱体、主轴前轴承、主轴、冷却液进口、主轴前轴承座、前轴承冷却套、定子、转子、定子冷却套、冷却液出口和主轴后轴承，所述主轴箱体两端通过拉紧螺栓分别连接设置有前端盖和后端盖，所述主轴箱体内部两端分别设置有主轴前轴承座主轴后轴承座，所述主轴前轴承座上连接设置有主轴前轴承，所述主轴后轴承座上连接设置有主轴后轴承，所述主轴前轴承和主轴后轴承相互配合连接设置有主轴。本发明结构简单，提高了产品的精度，损耗小，效率高，通过旋转编码器非接触式，无摩擦和磨损，体积小，重量轻，机构紧凑，安装方便。
【IPC分类】B23B19/02
【公开号】CN105108180
【申请号】CN201510595217
【发明人】曹华兴
【申请人】芜湖日升重型机床有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月18日