专利名称：一种易更换电机的电主轴设置结构及其使用方法
技术领域：
本发明涉及电机领域，更具体的说，尤其涉及卧式车铣复合加工中心中易更换电
机的工件电主轴结构。
背景技术：
由电机本身性能和其制造业所达到的水平决定了一定体积的电机很难同时具有 高转速和大扭矩两种特性。由电主轴特性不同，其所能达到的加工效果也不相同。按照这 一思路，相应的划分出更适合高速加工的高效机床和更适合大扭矩加工的低速机床。随着 制造业的发展对工件的工艺要求不断增加，大多机械的部件同时需要高速加工和大扭矩的 加工。甚至在同一零件的不同工艺顺序上，同时出现了高速和大扭矩这样不同的加工要求。 若要制造这种零件，生产者必须同时拥有高速机床和大扭矩机床。在加工过程中造成极大 的不便与资源浪费。因此若能开发出一种既能满足于进行高速又可以进行大扭矩加工要求 的电主轴。必将极大的提高设备利用率节约生产成本。 通过对目前常见的主轴电机结构的分析和研究发现。目前电机材料的使用限制了 电主轴的发展。暂时无法从重提高电机性能上达到同时满足高速大功率和低速大扭矩的加 工工艺要求。 如图1所示现有技术的主轴电机组件与其电主轴的结构图。其中，芯轴4的外侧 套有主轴电机组件1 ，主轴电机组件1的左右两侧分别设置主轴后端轴承组合2及其左端夹 紧盘7、主轴前端轴承组合3。也就是说，出于定位与运行稳定等原因，现有技术下电主轴的 主轴电机多设计在位于电主轴芯轴的中心处。这一结构存在的最大问题在于，非常不便于 以拆装更换主轴电机的形式来达到可换电机电主轴目的。因为，与拆换主轴电机组件需要 退下两侧的轴承组合，这一操作不但繁琐，更重要的对于精密的电机设备来说，轴承组合的 安装精度是影响电机输出精度的重要因素。而上述拆卸轴承组合的方式，往往会损毁轴承 组合，进而使得整套设备报废。因此若能改变主轴电机组件安装位置，则可以有效的进行拆 装。此外，上述结构采用夹紧盘7前置的方式有效的减小了加工过程中芯轴可能产生的变 形
发明内容
本发明旨在提供一种可以便捷更换电机的电主轴结构。此结构能够同时满足高速 和大扭矩多规格多类型电主轴输出的工艺要求。 为了达到上述目的，本发明提供了一种易更换电机的电主轴设置结构，包括芯轴， 以及套接芯轴的主轴电机组件、后端轴承组合和前端轴承组合及位于前端轴承组合前端的 夹紧盘。 其中，主轴电机组件固定于后端轴承组合的后侧，使得后端轴承组合和前端轴承 组合位于同侧辅助芯轴转动。此外，主轴电机组件包括定子、定子内径处套接的转子，以及 转子内径处套接的转子衬套。转子衬套内圈设置有凹形槽，使得转子衬套与中心套接的芯
3轴之间形成环形间隙；转子衬套上开设有连通至间隙的注油孔。 优选方式下，注油孔开设于转子衬套的端面处。芯轴的夹紧盘位于电主轴前端。此
外，主轴电机组件通过连接法兰依靠螺栓固定于后端轴承组合后端面处的机壳端面上。 上述主轴电机组件可以通过低速大扭矩电机或高速大功率电机等多款不同功率
不同扭矩电机的互换使用，实现电主轴不同功率不同扭矩的输出。 具体使用方法，包括如下步骤 1、拆卸方法 拆开主轴电机组件与机壳端面的固定端，以及主轴电机组件的后侧端盖组件，拆 下定子，露出转子衬套上的注油孔；通过注油孔注入高压液压油，使得转子衬套与芯轴之间 产生装配间隙，实现主轴电机组件的更换。
2、安装方法 主轴电机组件欲安装到电主轴上，本发明主要以热装方式将主轴电机组件中的转 子和转子衬套安装于芯轴上，而后装入定子以定位销定位并固定端面的螺栓，实现安装。
本发明经过研究公开了一种电机易更换结构的卧式车铣复合加工中心用工件电 主轴。使其可以根据加工工艺的需要，方便的更换主轴电机组件。若机床采用这种电主轴 结构，则可以在不更换机床甚至不重新装夹工件的条件下在一台机床上完成高速大功率工 艺要求零件的加工和低速大扭矩工艺要求零件的加工。从而达到一机多用的目的。极大的 提高了单一设备的工作范围。很大程度上的节约了生产的投资成本。
图1是现有技术下电主轴与主轴电机组件的设置结构示意图；
图2是本发明电主轴与主轴电机组件的设置结构示意图；
图3是图2所示结构更换拆装状态的分解结构示意图；
图4是图3中主轴电机组件左侧投影结构示意图；
图5是图2中B处放大结构示意图。
具体实施例方式
本发明所设计的一种电机易更换结构的卧式车铣复合加工中心用工件电主轴基 本结构包括可换低速大扭矩电机及其组件/可换换高速大功率电机及其组件l，主轴后端 轴承组合2，主轴前端轴承组合组件3和主轴芯轴4四大部分组成(如图2和3所示)。图 中，主轴电机组件1固定于后端轴承组合2的后侧，使得后端轴承组合2和前端轴承组合3 位于同侧辅助芯轴4转动。 此外，如图3中左侧主轴电机组件1的结构，包括定子11、定子11内径处套接的转 子12，以及转子12内径处套接的转子衬套13。此外，如图放大图5所示，转子衬套13内圈 设置有凹形槽，使得转子衬套13与所述芯轴4之间形成环形间隙32 ;而且转子衬套13上 开设有连通至间隙32的注油孔31。优选方式下，如图所示，注油孔31开设于转子衬套13 的端面处。 此外，如图2和4所述，主轴电机组件1通过连接法兰依靠螺栓在螺栓孔5处和依 靠销轴利用销孔6固定于后端轴承组合2后端面处的机壳端面上。
本发明的结构，当加工条件改变时，可按照加工需要通过更换可换低速大扭矩电
机及其组件/可换换高速大功率电机及其组件来满足加工要求。出于实际工作需要考虑，
以拆卸低速大扭矩电机及其组件更换为高速大功率电机及其组件为例 —、拆卸低速大扭矩电机 (1)拆卸低速大扭矩电机定子部分 当出于加工需要拆卸低速大扭矩电机时，先拆下主轴电机组件中法兰盘上紧固的 内六角螺栓，既可直接拔出定位销拆下低速大扭矩电机定子部分。整个过程简单方便。
(2)拆卸低速大扭矩电机转子子部分 本电主轴结构方案的电机转子及其转子衬套采用热装的方法安装在主轴芯轴上。
在转子衬套中部留有1.5mm间隙。转子衬套端面与转子衬套与芯轴间隙间留有注油孔。在
拆卸时为避免损坏芯轴，预先通过注油孔在转子衬套与芯轴间隙里注入高压液压油。此时
转子衬套连同转子在高压液压油的作用下由内向外膨胀。产生较大装配间隙。此时便可轻
松的拆下低速大扭矩电机的转子部分。 至此整个低速大扭矩电机拆卸过程结束。 此种装配使用膨胀方法，在其整个操作过程中无需借助类似胶皮锤，拉拔器等工 具。在拆装过程中可以有效的保护电主轴芯轴不会因外力作用而变形磨损失去其原有精 度。 二、安装高速大功率电机 (1)安装高速大功率电机转子部分 本电主轴结构方案的电机转子及其转子衬套采用热装的方法安装在主轴芯轴上。 电机转子嵌入式安装在转子衬套上。安装前需将转子衬套预先加热至一定温度，然后便可 将高速大功率电机转子部分推入主轴芯轴进行装配。确保装配后转子衬套与主轴芯轴紧密 配合传动扭矩。
(2)安装高速大功率电机定子部分 在安装安装高速大功率电机定子部分时，首先先将高速大功率电机定子部分推 入，使法兰盘上的定位销与其对应销孔对齐。然后拧紧内六角螺栓既可。
至此整个高速大功率电机安装过程结束 另外在更换电机的过程中，由于所换电机为统一接口。其所对应的芯轴不需要另 外更换。结构简单。更换过程方便快捷且精度便于保证。便于制作其标准方案进行系统化 生产。 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其 发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种易更换电机的电主轴设置结构，包括芯轴(4)，以及套接所述芯轴(4)的主轴电机组件(1)、后端轴承组合(2)和前端轴承组合(3)，其特征在于，所述主轴电机组件(1)固定于所述后端轴承组合(2)的后侧，使得所述后端轴承组合(2)和前端轴承组合(3)位于同侧辅助所述芯轴(4)转动；其中，所述主轴电机组件(1)包括定子(11)、所述定子(11)内径处套接的转子(12)，以及所述转子(12)内径处套接的转子衬套(13)；所述转子衬套(13)内圈设置有凹形槽，使得所述转子衬套(13)与所述芯轴(4)之间形成环形间隙(32)；所述转子衬套(13)上开设有连通至所述间隙(32)的注油孔(31)。
2. 根据权利要求l所述易更换电机的电主轴设置结构，其特征在于，所述注油孔(31)开设于所述转子衬套(13)的端面处。
3. 根据权利要求2所述易更换电机的电主轴设置结构，其特征在于，所述主轴电机组件(1)通过连接法兰依靠定位销孔(6)定位利用螺栓固定于所述后端轴承组合(2)后端面处的机壳端面上。
4. 根据权利要求l-3任一所述易更换电机的电主轴设置结构，其特征在于，所述主轴电机组件(1)为低速大扭矩电机及其组件，或高速大功率电机及其组件。
5. —种易更换电机电主轴设置结构的使用方法，其特征在于，所述电主轴设置结构包括芯轴(4)，以及套接所述芯轴(4)的主轴电机组件(1)、后端轴承组合(2)和前端轴承组合(3);所述主轴电机组件(1)固定于所述后端轴承组合(2)的后侧，使得所述后端轴承组合(2)和前端轴承组合(3)位于同侧辅助所述芯轴(4)转动；其中，所述主轴电机组件(1)包括定子(11)、所述定子(11)内径处套接的转子(12)，以及所述转子(12)内径处套接的转子衬套(13);所述转子衬套(13)内圈设置有凹形槽，使得所述转子衬套(13)与所述芯轴(4)之间形成环形间隙(32);所述转子衬套(13)上开设有连通至所述间隙(32)的注油孔(31);所述使用方法包括如下更换所述主轴电机组件(1)的步骤，51、 拆开所述主轴电机组件(1)与机壳端面的固定端，以及所述主轴电机组件(1)的后侧端盖组件，拆下所述定子(ll)，露出所述转子衬套(13)上的注油孔(31);通过所述注油孔(31)注入高压液压油，使得所述转子衬套(13)与所述芯轴(4)之间产生装配间隙，实现所述主轴电机组件(1)的拆卸；，52、 以热装方式将所述主轴电机组件(1)中的所述转子(12)和转子衬套(13)安装于所述芯轴(4)上，而后装入所述定子(ll)，定位后固定端面的螺栓实现安装。
全文摘要
本发明公开了一种易更换电机的电主轴设置结构，包括芯轴(4)、主轴电机组件(1)、夹紧盘组件(7)、后端轴承组合(2)和前端轴承组合(3)。其中，主轴电机组件(1)固定于后端轴承组合(2)的后侧。主轴电机组件(1)包括定子(11)、转子(12)以及转子衬套(13)；转子衬套(13)内圈设置有凹形槽，使得转子衬套(13)与芯轴(4)之间形成环形间隙(32)；转子衬套(13)上开设有连通至间隙(32)的注油孔(31)。本发明的结构通过方便更换主轴电机组件，从而达到一机多用的目的。极大的提高了单一设备的工作范围，很大程度降低了生产成本。
文档编号H02K15/02GK101707418SQ20091018782
公开日2010年5月12日 申请日期2009年10月12日 优先权日2009年10月12日
发明者于德海, 张强, 张文峰, 林阳, 蔡春刚, 邹弢 申请人:大连科德数控有限公司