气浮高速高铣削高光二合一电主轴的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电主轴的技术领域，尤指一种结构紧凑合理，使用寿命长，散热效果好，安装方便的气浮高速高铣削高光二合一电主轴。
【背景技术】
[0002]随着电气传动技术(变频调速技术、电动机矢量控制技术等)的迅速发展和日趋完善，高速数控机床主传动系统的机械结构已得到极大的简化，基本上取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来，因此可做成“主轴单元”，俗称“电主轴”(ElectricSpindle,Motor Spindle)。由于当前电主轴主要采用的是交流高频电动机，故也称为“高频主轴” (High FrequencySpindle)。由于没有中间传动环节，有时又称它为“直接传动主轴”(Direct Drive Spindle) ο
[0003]电主轴是一套组件，它包括电主轴本身及其附件:主轴单元、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置等。电动机的转子直接作为机床的主轴，主轴单元的壳体就是电动机机座，并且配合其他零部件，实现电动机与机床主轴的一体化，主轴则由前后轴承支承;主轴的变速由主轴驱动模块控制，而主轴单元内的温升由冷却装置限制。在主轴的后端装有测速、测角位移传感器，前端的内锥孔和端面用于安装刀具。
[0004]随着市场上手机、MP4、PAD等电子产品，对外壳倒角/修边的表面光洁度和清晰的轮廓要求越来越高，并且对产品的加工效率也提出了较高的要求，而决定上述要求的至关重要几个主要因素分别是:一、电主轴的转速和振动性能；二、电主轴的功率;三、电主轴的侧向负载(即侧向铣削能力)和稳定性。
[0005]目前，行业内的高光机电主轴，均能满足上述因素一之要求，但在上述因素二、三的性能上表现平平，因此，根据当前市场趋势的要求，极需要升高光电主轴的功率和侧向负载。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种气浮高速高铣削高光二合一电主轴，该电主轴结构紧凑合理，提高了电主轴的侧面铣削能力，可实现铣削、高光等多重加工性能，保证了主轴在长时间工作性能的稳定性，使用寿命长，散热效果好，安装方便。
[0007]为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案:
一种气浮高速高铣削高光二合一电主轴，包括同轴设置的顶杆、转子组件、定子组件、主体、后止推轴承、前止推轴承、水/气路组件、气缸组件、间隙环、推力轴承和防护罩，所述水/气路组件通过一循环气路经后止推轴承、主体的侧壁、前止推轴承、间隙环、推力轴承和防护罩，与主体内部相连通，形成一气悬浮空间，该气悬浮空间用以使转子组件处于悬浮状态，所述水/气路组件通过一冷却循环水路经后止推轴承、主体的侧壁、前止推轴承间隙环、推力轴承和防护罩，形成一循环水冷结构，该循环水冷结构用以降低电主轴的工作温度，在该循环气路和冷却循环水路中的各部件之间的连接处均分别设有密封圈。
[0008]所述转子组件包括设于顶杆一端的轴霸、通过一连接件与轴霸相连接的镶杆、通过一夹头与镶杆相连接的转子基体以及设于转子基体和连接件之间的弹片，该转子基体表面内凹形成一槽体，该槽体中设有磁力件，该转子基体一端向外环形延伸形成飞盘，该转子基体与后止推轴承之间设有转子固定套，所述前止推轴承和推力轴承分别设于该飞盘两端。
[0009]所述定子组件由套设在转子组件上的定子基体以及分别通过一绝缘板设于定子基体两端的绕线部组成。
[0010]所述主体套设在定子组件上，该主体侧壁上设有若干主体气路和主体水路，各该主体气路于主体上径向设有延伸孔，各延伸孔与主体内部相连通，所述后止推轴承和前止推轴承分别设于主体和转子组件之间的两端，该后止推轴承和前止推轴承对应主体侧壁的其中一主体气路或主体水路的设置位置设有气连通孔和水连通孔，所述推力轴承通过间隙环与前止推轴承相连接，该间隙环上对应气连通孔和水连通孔分别设有气连接孔和水连接孔，该推力轴承上设有环形气路和环形水路，该环形气路和环形水路分别通过防护罩形成一仅对应连通各主体气路或各主体水路的半闭合结构，该环形气路上设有若干推力气嘴，各该推力气嘴与主体内部相连通，所述水/气路组件经顶杆套设在后止推轴承上，该水/气路组件上分别设有进气口、排气口、进液口和出液口，该进气口与气连通孔、各主体气路、延伸孔、气连接孔、环形气路以及排气口，共同构成循气水路，该进液口与水连通孔、各主体水路、水连接孔、环形水路以及出液口，共同构成冷却循环水路。
[0011]所述后止推轴承截面呈T字形，该后止推轴承外表面通过一后径向气路扁位形成至少二后环形连通槽，该后止推轴承内壁对应各后环形连通槽周向设有后环槽，各该后环形连通槽通过若干后止推气嘴分别与对应的后环槽相连通。
[0012]所述前止推轴承截面呈T字形，该前止推轴承外表面通过一前径向气路扁位形成至少二前环形连通槽，该前止推轴承内壁对应各前环形连通槽周向设有前环槽，各该前环形连通槽通过若干前止推气嘴分别与对应的前环槽相连通，在靠近前止推轴承与间隙环相连接一端的各前止推气嘴上还分别轴向设有轴向气嘴，各该轴向气嘴与主体内部相连通。
[0013]所述水/气路组件中心通过一镶件与顶杆相连接，该水/气路组件一端设有气室，该气室通过一导通通道与气缸组件相连通，在气室底面中部开制有型槽，该型槽中设有回位弹簧，该回位弹簧一端顶触与气缸组件底面，该水/气路组件另一端设有安装型腔，该安装型腔用以设置后止推轴承，该安装型腔与进气口相连通。
[0014]所述气缸组件套设于顶杆上并于水/气路组件相连接，该顶杆上设有限位部，该气缸组件包括顺序叠加的至少隔层板、设于顶端隔层板上的后盖、分别设于后盖和隔层板底面的动力板以及设于分别隔层板和上方对应动力板之间的垫环，各该隔层板底面分别设有沟槽，各该隔层板侧壁上分别轴向设有板气孔，各板气孔相连通，各该板气孔分别径向倾斜设有径向孔，各该径向孔与对应的沟槽相连通，该气缸组件底面的动力板与限位、水/气路组件相连接，各动力板与垫环之间、各动力板与隔层板之间以及底面动力板与限位部、水/气路组件的连接处分别设有密封圈。
[0015]本发明的有益效果如下:
1、本发明成功运用了1.5KW的定转子驱动马达，相比业内同等规格尺寸的主轴提高了2倍的功率，可以实现铣削、高光等多重加工性能，解决了在同等加工条件下，高光电主轴不能进进行较大的进给铣削的缺点；
2、本发明的空气静压轴承，通过水/气路组件的进气口与后止推轴承和前止推轴承的气连通孔、主体之各主体气路、延伸孔、间隙环的气连接孔、推力轴承的环形气路以及水/气路组件的排气口相连通，共同构成循环气路，并通过各延伸孔，与主体内部相连通，形成气悬浮空间，不仅增加了侧面负载环形气槽，还加大了轴承刚性静压表面积，所增加的刚性静压表面积，是同等规格尺寸主轴的1.6倍，经实际测试，径向负载可达到15kgf以上，大幅的提高了电主轴的侧面铣削能力；
3、本发明水/气路组件的进液口与后止推轴承和前止推轴承的水连通孔、主体之各主体水路、间隙环的水连接孔、推力轴承的环形水路以及水/气路组件的出液口相连通，共同构成冷却循环水路，从而保证了主轴在长时间工作性能的稳定性；
4、本发明结构紧凑合理，使用寿命长，散热效果好，安装方便，便于推广和应用。
【附图说明】
[0016]图1是本发明的全剖视图。
[0017]图2是本发明之前止推轴承的的剖面结构示意图。
[0018]图3是本发明之水/气路组件的剖面