高速电主轴的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种高速电主轴，包括主轴组件、电机组件、轴承组件和外套筒，电机组件和轴承组件均套装到主轴组件上，外套筒套装到电机组件和轴承组件上，轴承组件包括径向轴承和轴向轴承，径向轴承和轴向轴承均套装在主轴组件上形成悬臂梁结构。本实用新型的高速电主轴，结构设计简单合理，通过轴承组件的悬臂梁结构简化了高速电主轴的自身结构，降低了高速电主轴的装配难度。
【专利说明】高速电主轴
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机械加工【技术领域】，特别是涉及一种高速电主轴。
【背景技术】
[0002]一般地，电主轴是一种技术含量很高的机电一体化产品，经过不断地发展和完善，其应用领域遍及机床行业、轴承行业、电子加工行业、模具加工行业、仪器加工行业及一切需要高速旋转及高速加工的企业。电主轴的轴承结构通过轴承和轴套的配合进对主轴支撑，配合要求较高，中间配合公差多，结构复杂。
[0003]鉴于上述缺陷，本发明人经过长时间的研究和实践终于获得了本发明创造。实用新型内容
[0004]基于此，有必要针对电主轴结构复杂的问题，提供一种能够结构简单、便于装配的高速电主轴。上述目的通过下述技术方案实现:
[0005]一种高速电主轴，包括主轴组件、电机组件、轴承组件、和外套筒，所述电机组件和所述轴承组件均套装到所述主轴组件上，所述外套筒套装到所述电机组件和所述轴承组件上，所述轴承组件包括径向轴承和轴向轴承，所述径向轴承和所述轴向轴承均套装在所述主轴组件上形成悬臂梁结构。
[0006]上述目的还可以通过下述技术方案进一步实现。
[0007]在其中一个实施例中，所述径向轴承包括第一轴承和第二轴承，所述轴向轴承包括第三轴承，所述第一轴承、所述第二轴承和所述第三轴承依次安装到所述主轴组件的外侧。
[0008]在其中一个实施例中，所述第一轴承、所述第二轴承与所述第三轴承均为高速滚珠轴承或气浮轴承。
[0009]在其中一个实施例中，所述第一轴承与所述第二轴承的尺寸相一致。
[0010]在其中一个实施例中，所述轴承组件还包括内隔套和外隔套，所述内隔套和所述外隔套均安装在所述第一轴承与所述第二轴承之间。
[0011]在其中一个实施例中，所述内隔套的形状、尺寸与所述第一轴承的内圈的形状、尺寸相一致，所述外隔套的形状、尺寸与所述第一轴承的外圈的形状、尺寸相一致。
[0012]在其中一个实施例中，所述电机组件的定子和/或所述电机组件的转子的导磁部分由非晶合金制成。
[0013]在其中一个实施例中，所述高速电主轴还包括前端盖和后端盖组件，所述前端盖和所述后端盖组件分别安装到所述外套筒的两端。
[0014]本实用新型的有益效果是:
[0015]本实用新型的高速电主轴，结构设计简单合理，通过轴承组件的悬臂梁结构简化了高速电主轴的自身结构，降低了高速电主轴的装配难度,便于高速电主轴的定位。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的高速电主轴的轴承组件含有高速滚珠轴承的立体图；
[0017]图2为图1所示的高速电主轴的轴承组件仅含有外隔套的立体图；
[0018]图3为本实用新型的高速电主轴的轴承组件含有气浮轴承的立体图；
[0019]其中:
[0020]100-高速电主轴；
[0021]110-主轴组件；
[0022]120-电机组件；
[0023]121-定子；122-转子；
[0024]130-轴承组件；
[0025]131-第一轴承；132-第二轴承；133-第三轴承；134-外隔套；135_内隔套；
[0026]140-外套筒；
[0027]150-前端盖；
[0028]160-后端盖组件。
【具体实施方式】
[0029]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型的高速电主轴进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0030]参见图1，一实施方式的高速电主轴100，包括主轴组件110、电机组件120、轴承组件130、外套筒140、前端盖150和后端盖组件160，电机组件120和轴承组件130均套装到主轴组件110上，外套筒140套装到电机组件120和轴承组件130上，前端盖150和后端盖组件160分别安装到外套筒140的两端，轴承组件130包括径向轴承和轴向轴承，径向轴承和轴向轴承均套装在主轴组件110上形成悬臂梁结构。本实施例的高速电主轴100通过轴承组件130的悬臂梁结构简化了高速电主轴100的自身结构，降低了高速电主轴100的装配难度，便于高速电主轴100的定位。
[0031]作为一种可实施方式，径向轴承可以包括第一轴承131和第二轴承132，轴向轴承可以包括第三轴承133，第一轴承131、第二轴承132和第三轴承133依次安装到主轴组件110的外侧，第一轴承131、第二轴承132和第三轴承133形成轴承组件130的悬臂梁结构。
[0032]轴承组件130是高速电主轴100的主要支承结构，轴承组件130采用悬臂梁结构可以在轴向方向和径向方向上同时对主轴组件110做支承，防止主轴组件110在轴向方向和径向方向上的窜动。其中第一轴承131和第二轴承132主要是用于主轴组件110的径向支承，第三轴承133主要是用于主轴组件110的轴向支承。第一轴承131、第二轴承132和第三轴承133都直接与高速电主轴100的外套筒140配合，同时主轴组件110上与轴承组件130配合的结构非常简单，尺寸统一，可以一次加工成型。而目前的电主轴的轴承结构通过轴承和轴套的配合进对主轴支撑，配合要求较高，中间配合公差多，结构复杂。
[0033]如图1至图3所示，作为一种可实施方式，第一轴承131、第二轴承132与第三轴承133均为高速滚珠轴承或气浮轴承等。在一般情况下，高速电主轴100的轴承组件130中的第一轴承131、第二轴承132与第三轴承133均为高速滚珠轴承。当高速电主轴100的转速达到一定程度时，机械接触轴承的摩擦损耗会大大增加，本结构的支承方式同样适用于气浮轴承，故此时可将高速电主轴100的支承结构改为气浮轴承所需的结构，并配上相应的气路。将气浮轴承应用于高速电主轴100，主要原理是通过气浮轴承腔内的压力空气，使主轴组件110在空气中悬浮起来，并可以稳定地高精度地旋转。现有的主轴组件110、气浮轴承的加工工艺精度已经达到能完全实现120000rpm以上的水平，具有高速度、高精确度、无磨损、不需润滑油、无噪音和防碰撞保护等优点。
[0034]作为一种可实施方式，第一轴承131与第二轴承132的尺寸相一致。如图1和图2所示，作为一种可实施方式，当第一轴承131与第二轴承132为高速滚珠轴承时，轴承组件130还包括内隔套135和外隔套134，内隔套135和外隔套134均安装在第一轴承131与第二轴承132之间。进一步地，内隔套135的形状、尺寸与第一轴承131的内圈的形状、尺寸相一致，外隔套134的形状、尺寸与第一轴承131的外圈的形状、尺寸相一致。内隔套135和外隔套134可以对第一轴承131与第二轴承132提供预紧力，同时通过设计内隔套135和外隔套134的宽度调节第一轴承131与第二轴承132之间的距离。当然，第一轴承131与第二轴承132之间也可以只设置有一个外隔套134，通过外隔套134对第一轴承131与第二轴承132提供预紧力，同时通过设计内隔套135和外隔套134的宽度调节第一轴承131与第二轴承132之间的距离。
[0035]作为一种可实施方式，电机组件120的定子121和/或电机组件120的转子122的导磁部分由非晶合金制成。本实施例的高速电主轴100的电机组件120的定子121和/或电机组件120的转子122的导磁部分采用非晶合金制成，能够减少本实用新型高速电主轴100的铁芯、摩擦等损耗，在很大程度上降低电机的铁损、提高电机的效率和功率密度等性能，降低主轴组件110的旋转惯量，大大提高电机组件120的加速性能和控制性能。
[0036]本实施例的高速电主轴100的电机组件120包括定子121和转子122两部分，电机组件120的导磁部分由非晶合金制成，可以只是电机组件120的定子121的导磁部分由非晶合金制成，可以只是电机组件120的转子122的导磁部分由非晶合金制成，也可以是电机组件120的定子121和转子122的导磁部分均由非晶合金制成，主要是根据高速电主轴100的主要性能要求而定。
[0037]普通的电主轴的电机的导磁部分由硅钢片制成，本实施例的高速电主轴100的导磁部分由非晶合金制成，非晶合金带材的厚度是冷轧硅钢片的1/20左右，仅为0.025mm，非晶合金的电阻率大约是冷轧硅钢片的3?6倍，由此可以看出采用非晶合金制成的铁芯，其涡流损耗要远远小于采用冷轧硅钢片制成的铁芯。此外，非晶合金的矫顽力约为冷轧硅钢片的1/7，还不到4A/m，同时非晶合金的磁滞回线所包络的面积与冷轧硅钢片相比也要小很多，因此，从两者的磁滞损耗来看，非晶合金的磁滞损耗要远远小于冷轧硅钢片。
[0038]采用铁基非晶合金代替传统的硅钢片用于电机组件120，可以提高电机组件120的效率，使电机组件120在更高的频率下工作，减小电机组件120的体积和重量，提高电机组件120的功率密度，开发高效节能无污染的电机组件120。在B=L OT以下，铁基非晶合金电机组件120的定子121铁耗比硅钢片的定子121铁耗降低了 55%。因此，将非晶合金材料用于电机组件120的导磁部分，将大大降低电机组件120的铁芯损耗，大大提高电机组件120的工作效率。
[0039]上述实用新型的高速电主轴100，结构设计简单合理，通过轴承组件130的悬臂梁结构简化了高速电主轴100的自身结构，降低了高速电主轴100的装配难度，便于高速电主轴100的定位。
[0040]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种高速电主轴，其特征在于，包括主轴组件、电机组件、轴承组件、和外套筒，所述电机组件和所述轴承组件均套装到所述主轴组件上，所述外套筒套装到所述电机组件和所述轴承组件上，所述轴承组件包括径向轴承和轴向轴承，所述径向轴承和所述轴向轴承均套装在所述主轴组件上形成悬臂梁结构。
2.根据权利要求1所述的高速电主轴，其特征在于，所述径向轴承包括第一轴承和第二轴承，所述轴向轴承包括第三轴承，所述第一轴承、所述第二轴承和所述第三轴承依次安装到所述主轴组件的外侧。
3.根据权利要求2所述的高速电主轴，其特征在于，所述第一轴承、所述第二轴承与所述第三轴承均为高速滚珠轴承或气浮轴承。
4.根据权利要求3所述的高速电主轴，其特征在于，所述第一轴承与所述第二轴承的尺寸相一致。
5.根据权利要求4所述的高速电主轴，其特征在于，所述轴承组件还包括内隔套和外隔套，所述内隔套和所述外隔套均安装在所述第一轴承与所述第二轴承之间。
6.根据权利要求5所述的高速电主轴，其特征在于，所述内隔套的形状、尺寸与所述第一轴承的内圈的形状、尺寸相一致，所述外隔套的形状、尺寸与所述第一轴承的外圈的形状、尺寸相一致。
7.根据权利要求1所述的高速电主轴，其特征在于，所述电机组件的定子和/或所述电机组件的转子的导磁部分由非晶合金制成。
8.根据权利要求1所述的高速电主轴，其特征在于，还包括前端盖和后端盖组件，所述前端盖和所述后端盖组件分别安装到所述外套筒的两端。
【文档编号】B23B19/02GK203830742SQ201420181727
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2014年4月15日
【发明者】金勤晓, 张驰, 陈进华, 陆彤, 周杰, 张 杰, 廖有用 申请人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所