电主轴转子及电主轴的制作方法

本发明属于机床转动部件领域，具体涉及一种电主轴转子及电主轴。

背景技术：

电主轴是近年来在数控机床领域发展起来的新技术，是将机床主轴与主轴电机融为一体的产物。电主轴包括电主轴本身、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。高速转动的电主轴转子一般通过轴承安装在壳体上。转子高速转动，由油雾润滑器吹入的油雾进行润滑。电主轴上的油雾流道开口于电主轴前端，废油从前端盖处排出。在生产设备环保要求越来越严格的情况下，油雾润滑产生的污染问题需要格外重视。若将油雾润滑改成油脂润滑，由于没有气流和油雾从电主轴前端排出，转子高速转动时，生产环境下水汽、空气中的小颗粒易从主轴前端渗入壳体内，损害转子、定子等部件，影响主轴寿命。因此，需要从电主轴的结构方面考虑，优化设计，避免上述问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种电主轴转子。

其技术方案如下：

一种电主轴转子，包括芯轴，其关键在于，在该芯轴的尾端开设有进气孔，该进气孔沿着所述芯轴的轴向设置，该进气孔的内端连接有至少两个出气孔，该出气孔的内端与所述进气孔的内端相连通，该出气孔的外端开口于所述芯轴的外壁；

所有所述出气孔绕所述芯轴的轴线环向均匀分布。

采用以上设计，转子与适配的电主轴部件组装成电主轴，当转子高速转动时，产生自吸气效应，外界空气电主轴外壳上的进气道进入，然后从进气孔向出气孔流动，形成气流，并从电主轴的前端排出，防止水雾渗入电主轴内。

作为优选技术方案，上述出气孔的外端向所述芯轴的前端偏移并环向偏移。

采用以上设计，自吸气效果显著。

作为优选技术方案，上述出气孔为直线孔，所述出气孔的孔心线与所述芯轴的轴线夹角为45°-75°。

采用以上设计，有利于空气向电主轴前端流动和排出。

作为优选技术方案，上述出气孔为直线孔，所述出气孔的孔心线与所述芯轴的轴线夹角为60°。

采用以上设计，自吸气效果好。

作为优选技术方案，上述芯轴包括依次连接的尾端安装段、径向增大段、绕线段和前端安装段；

所述进气孔的内端延伸至所述径向增大段，所述径向增大段与所述进气孔的半径比为5:1，所述出气孔的外端开口于所述径向增大段的外壁；

在所述芯轴的任一轴向投影平面上，所述出气孔的外端中心和所述芯轴轴心的连线与所述出气孔孔心线的投影之间夹角为10°-15°。

采用以上设计，出气孔的外端开口于径向增大段的外壁，由于半径越大，旋转时角速度越大，在径向增大段的表面附近空气压强较低，便于出气孔内空气流出，且合理设计出气孔的孔心线的角度，使得自吸气效果进一步得到优化。

作为优选技术方案，上述绕线段包括绕线区和限位环，在所述绕线区的两端各设有一个所述限位环，所述绕线区设有电枢绕组。

本发明的目的之二在于提供一种电主轴。

一种电主轴，包括圆筒形的壳体，该壳体的两端分别设有前端盖和尾端盖，其关键在于，所述壳体内腔内设有任意一项上述的电主轴转子，该电主轴转子的所述尾端安装段通过轴承固定在所述壳体内，上述尾端安装段后方扣盖有所述尾端盖；

所述前端盖呈环形，所述前端安装段通过轴承安装在所述前端盖内孔内，所述前端安装段从所述前端盖的内孔伸出；

在所述尾端盖上开设有尾端吸气孔，该尾端吸气孔的内端与所述进气孔的外端连通；

在所述前端盖上贯穿有前端排气道，该前端排气道将所述壳体内腔与外界连通。

采用以上设计，在不使用油雾润滑而采用油脂润滑时，通过自吸气作用将空气从电主轴前端吹出，能防止电主轴前端的水雾渗入电主轴内。

与现有技术相比，本发明的有益效果：电主轴不使用油雾润滑，能减少污染，而采用油脂润滑，通过自吸气作用能防止电主轴前端的水雾渗入电主轴内，有利于维持电主轴的良好状态和使用寿命。

附图说明

图1为实施例一的结构示意图；

图2为在芯轴的轴向投影面上出气孔和径向增大段的投影示意图；

图3为在图2中a向视角下芯轴的进气孔和出气孔的示意图；

图4为实施例二的结构示意图；

图5为图4中n部放大图；

图6为采用烟雾装置观察电主轴的自吸效应的装置示意图；

图7为采用负压指示装置研究不同电主轴自吸效果的装置示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1所示，一种电主轴转子，包括芯轴100，在该芯轴100的尾端开设有进气孔150，该进气孔150沿着所述芯轴100的轴向设置，该进气孔150的内端连接有至少两个出气孔160，该出气孔160的内端与所述进气孔150的内端相连通，该出气孔160的外端开口于所述芯轴100的外壁。所有所述出气孔160绕所述芯轴100的轴线环向均匀分布，所有所述出气孔160关于所述芯轴100的轴线中心对称，以保证转子的转动平衡。

在所述芯轴100的轴线方向上，所述出气孔160的外端远离所述芯轴100的尾端；在所述芯轴100的径向上，所述出气孔160的外端较其内端环向偏移，具体来说，所述出气孔160的外端向所述芯轴100的旋转方向偏移。

本实施例中，如图2和3所示，所述出气孔160为孔心线为直线的直线孔。在所述芯轴100的任一轴向投影平面上，所述出气孔160的外端中心和所述芯轴100轴心的连线与所述出气孔160的孔心线的投影之间夹角为β。在与任一所述出气孔160的孔心线平行并经过所述芯轴100的轴线的投影面上，所述出气孔160的孔心线与所述芯轴100的轴线夹角为α。

所述芯轴100包括依次连接的尾端安装段110、绕线段130和前端安装段140，在所述尾端安装段110与所述绕线段130之间还设有径向增大段120，该径向增大段120的外径大于所述尾端安装段110的外径,所述出气孔160的外端开口于所述径向增大段120的外壁。

所述绕线段130包括绕线区和限位环131，在所述绕线区的两端各设有一个所述限位环131，所述绕线区设有电枢绕组132。

实施例二

如图4和5所示，一种电主轴，包括圆筒形的壳体200，该壳体200的两端分别设有前端盖400和尾端盖300，所述壳体200内腔内设有实施例一所述的电主轴转子，该电主轴转子的所述尾端安装段110通过轴承固定在所述壳体200内，所述尾端安装段110后方扣盖有所述尾端盖300。

所述芯轴100的尾端外壁与所述壳体200之间设置密封圈实现密封连接。所述尾端盖300与所述芯轴100的尾端之间留有尾端腔隙，在所述尾端盖300上开设有尾端吸气孔310，该尾端吸气孔310的内端口与所述进气孔150的外端口通过所述尾端腔隙连通。

所述前端盖400呈环形，所述前端安装段140通过轴承安装在所述前端盖400内孔内，所述芯轴100的前端从所述前端盖400的内孔伸出。在所述前端盖400上贯穿有前端排气道410，该前端排气道410将所述壳体200内腔与外界连通。所述前端排气道410可以是电主轴前端的装配间隙。

电主轴工作时，电主轴转子高速转动，将空气从尾端吸气孔310吸入，经所述尾端腔隙进入，所述芯轴上的进气孔150，再从出气孔160流入所述壳体200内腔，最后从前端排气道410排出，实现自吸效果。空气从前端排气道410向外排出，可防止电主轴前端外部的水汽、小颗粒从电主轴前端吸入，起到保护作用。

电主轴的自吸效果观察：选择一间封闭无风的实验间，将电主轴d水平固定在安装座上，在其尾端设置烟雾装置。如图6所示，该烟雾装置包括透明的箱体x，在该箱体x的底部开设有进气孔x1，在该箱体的上表面开设有上方开口x2，在该箱体的一个侧面开设有侧方开口x3。所述电主轴d的尾端位于所述侧方开口x3处。在所述箱体x内的中部点燃香y，观察燃烧产生的烟柱的走向。电主轴d未工作时，燃烧的烟柱竖向向上从上方开口x2逸出。但当电主轴d高速运转时，烟柱向箱体x的侧方开口x3偏移并横向飘出，部分进入所述尾端吸气孔310。

同时观察发现，将具有不同角度的出气孔160的电主轴d先后固定到安装座上，其尾端距离所述箱体x的侧方开口x3同一距离，使其均在同一转速下工作。点燃香，观察烟的走向。发现不同的电主轴d在同一转速下运转时，从侧方开口x3飘出的烟雾的形态和比例不同，有些电主轴d工作时，从箱体x的上方开口x2飘出的烟雾多、侧方开口x3飘出的烟雾少，侧方开口x3逸出时烟雾的分布区域宽；而有些电主轴d工作时，从箱体x上方开口x2飘出的烟雾极少，烟雾主要从侧方开口x3飘出，且烟雾以较窄的条带向尾端吸气孔310运动。据此推测，具有不同角度的出气孔160的电主轴对烟雾的吸力不同。

为进一步研究出气孔160的角度对自吸效果的影响，自行设计了定量比较装置。

不同电主轴的自吸效果比较：将电主轴固定后，其尾端吸气孔310上连接自制的简易负压指示装置。如图7所示，该负压指示装置包括指示瓶a，该指示瓶a瓶口用橡胶塞密封，橡胶塞上穿设有带刻度线的玻璃管作为指示管b，指示瓶a内盛装加入染料的饱和盐溶液作为指示溶液，指示管b的下端伸到指示溶液的液面以下，指示管b的上端通过软管连接有保险瓶c，该保险瓶c也用密封塞密封，密封塞上插设有两根玻璃管，其中一根玻璃管作为进气管，另一根为出气管，所述进气管的上端与所述指示管b连通，所述进气管的下端靠近所述保险瓶c的瓶底，所述出气管的下端靠近密封塞的下表面，所述出气管的上端伸出密封塞后，通过软管与所述电主轴的尾端吸气孔310相连。

将具有不同角度的出气孔160的电主轴连接到负压指示装置上进行测试，使其均在15,000r/min的转速下工作。待指示瓶a内液面稳定时，观察并记录指示管b内液面的高度。如表一：

表一不同出气孔角度的电主轴自吸效果比较

从表一可知，出气孔轴向夹角α在45°-75°，径向偏转角β为10°-15°时，指示管b内液面升高的高度大，表明自吸效果好。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。