一种高精度低能耗的超高速气浮式电主轴的制作方法

本实用新型涉及一种电主轴，特指一种便于安装、维护的高精度低能耗的超高速气静压悬浮式电主轴。

背景技术：

随着电子、精密机械、仪器仪表等行业的发展，对微小孔加工的数量需求越来越多，质量要求越来越高，对加工条件提出了更高的要求，而现有的气浮主轴结构复杂，不便于换刀的拆装操作和日常维护，导致其稳定性不高，寿命短，不能满足市场的需求。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型旨在提供一种电主轴，特指一种便于安装、维护的高精度低能耗的超高速气静压悬浮式电主轴。

实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种高精度低能耗的超高速气浮式电主轴，包括主体组件、转子组件、轴承组件、定子组件、气缸组件及后座组件，所述转子组件、所述轴承组件及所述定子组件分别安装于所述主体组件中，所述气缸组件安装于所述主体组件的一端，所述后座组件设置于所述气缸组件和所述主体组件之间，所述主体组件中设置有顶杆和轴芯，所述顶杆其中一端可传动地连接于所述气缸组件上，另一端插设于所述轴芯中，所述轴芯一体成型地设置有飞盘部，所述转子组件包括分别设置于所述轴芯内的拉杆组件、碟形弹簧及夹头组件，所述拉杆组件和所述碟形弹簧从上至下分别套设于所述夹头组件的外侧，所述拉杆组件包括拉杆和拉杆外套，所述拉杆通过螺纹连接于所述夹头组件上，所述拉杆外套套设于所述拉杆的外侧，所述轴承组件分别由设置于所述轴芯外侧的推力轴承组件、前轴承组件及后轴承组件所组成，所述推力轴承组件和所述前轴承组件之间设有推力间隙环，所述飞盘部嵌设于所述推力间隙环的中心处。

其中，所述主体组件包括外壳体和设置于所述外壳体中的内胆，所述内胆分别设置有用于输送气体的气路通道和用于输送冷却液的循环水路通道，所述气路通道与所述循环水路通道分别连通至所述推力轴承组件、所述前轴承组件及所述后轴承组件处。

其中，所述推力轴承组件包括推力轴承、防尘圈及防尘盖，所述防尘圈设置于所述推力轴承中，所述防尘盖固定安装于所述推力轴承的底部，所述推力轴承设有端面环形气路槽和端面环形水路槽，所述端面环形气路槽上设置有若干个均匀分布的轴向气路通道，所述轴向气路通道的端口处均设置有阻尼塞。

其中，所述前轴承组件和所述后轴承组件均包括轴承内胆、轴承外套及端盖，所述轴承内胆安装于所述轴承外套中，所述轴承外套套设于所述轴芯外，使所述轴承内胆位于所述轴芯和所述轴承外套之间，所述端盖通过螺丝锁固于所述轴承外套上。

其中，所述轴承外套设置有设置有端面进气通道和若干个环形进气通道，若干个所述环形进气通道上均设置有径向进气通道，所述端面进气通道通过径向进气通道分别与若干个所述环形进气通道相连通，所述轴承内胆上设置若干个环形气路通道，所述环形气路通道由所述径向进气通道对应地连通于若干个所述环形进气通道，若干个所述环形气路通道均设置有阻尼塞。

其中，所述轴承外套分别设置有至少一条径向进水通道和至少一条径向排水通道，所述轴承内胆上设置有环形水槽，所述环形水槽分别与所述径向进水通道和所述径向排水通道相互连通。

其中，所述的气缸组件为多级动力板联合推动结构，其包括气缸后盖、若干个气缸分隔片、气缸前盖及限位垫环，若干个所述气缸分隔片分别叠设于所述气缸后盖和所述气缸前盖之间，若干个所述气缸分隔片中均设置有气缸动力板，所述顶杆穿设于所述气缸前盖和若干个气缸分隔板中，所述气缸动力板通过螺丝与所述顶杆相互连接，所述气缸前盖的内侧设置有气缸限位垫片，通过所述气缸限位垫片控制所述气缸动力板和所述顶杆的轴向位移距离，所述气缸组件通过气缸螺丝与顶杆相互螺纹连接，所述气缸螺丝上设置有螺丝垫片。

其中，所述定子组件套设于所述轴芯外侧，所述定子组件包括定子本体和定子外套，所述定子本体的两端分别设置有绕线端，所述定子外套套设于所述定子本体的外侧，所述定子本体和所述绕线端的连接处设置有绝缘板。

其中，所述后座组件包括后座本体和设置于所述后座本体上的气接头，所述后座本体设置有安装槽，所述安装槽设置有套设于所述顶杆上复位弹簧，所述复位弹簧其中一端抵于所述顶杆，另一端抵于所述后座本体中，所述后座本体的两端分别设置有若干个润滑轴承。

其中，所述夹头组件包括夹头和夹头堵棒，所述夹头堵棒上有排气孔。

本实用新型的有益效果体现为：本实用新型旨在提供一种高精度低能耗的超高速气浮式电主轴，本气浮轴的转速高达250krpm，高速铣削能提高钻孔的稳定性，起到自动定心作用，能够提高微小孔的形状精度、尺寸精度及表面质量；拉杆镶有高分子材料外套，减少与轴芯内孔的摩擦，有效减小转子组件高速转动下的振动，提高主轴精度延长刃具寿命；气缸组件内设有限位垫环，控制夹头行程和碟形弹簧压缩量，延长夹头和碟形弹簧寿命；气缸组件设有主轴固定位，与传统主轴固定方式相比，避免因主轴固定座对本体组件的抱紧力使内部配件变形，高效的冷却循环系统，耗气量低，主轴材质大部分为铝合金和铜合金，整体重量轻，拉杆和碟形弹簧采用后置装配式，实现快速换刀操作，转子组件维修方便，具备较强的适应性和实用性。

附图说明

图1为本发明气浮电主轴整体结构剖视图。

图2为本发明气浮电主轴后轴承组件的结构示意图。

图3为本发明气浮电主轴前轴承组件的结构示意图。

图4为本发明气浮电主轴推力轴承组件的结构示意图。

图5为本发明气浮电主轴转子组件的结构示意图。

图6为本发明气浮电主轴气缸组件的结构示意图

附图标注说明：

1-主体组件；2-转子组件；3-轴承组件；4-定子组件；5-气缸组件；6-后座组件；7-顶杆；8-轴芯；9-飞盘部；10-拉杆组件；11-碟形弹簧；12-夹头组件；13-拉杆；14-拉杆外套；15-推力轴承组件；16-前轴承组件；17-后轴承组件；18-推力间隙环；19-外壳体；20-内胆；21-推力轴承；22-防尘圈；23-防尘盖；24-端面环形气路槽；25-端面环形水路槽；26-轴向气路通道；27-阻尼塞；28-轴承内胆；29-轴承外套；30-端盖；31-端面进气通道；32-环形进气通道；33-径向进气通道；34-环形气路通道；35-径向进水通道；36-径向排水通道；37-环形水路槽；38-气缸后盖；39-气缸分隔片；40-气缸前盖；41-限位垫环；42-气缸限位垫片；43-定子本体；44-定子外套；45-绕线端；46-绝缘板；47-后座本体；48-气接头；49-安装槽；50-复位弹簧；51-润滑轴承；52-夹头；53-夹头堵棒；54-气缸动力板；55-气缸螺丝；56-螺丝垫片；57-上腔；58-下腔；59-排气口。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式：

如图1-6所示，一种高精度低能耗的超高速气浮式电主轴，包括主体组件1、转子组件2、轴承组件3、定子组件4、气缸组件5及后座组件6，所述转子组件2、所述轴承组件3及所述定子组件4分别安装于所述主体组件1中，所述气缸组件5安装于所述主体组件1的一端，所述后座组件6设置于所述气缸组件5和所述主体组件1之间，所述主体组件1中设置有顶杆7和轴芯8，所述顶杆7其中一端可传动地连接于所述气缸组件5上，另一端插设于所述轴芯8中，所述轴芯8一体成型地设置有飞盘部9，所述转子组件2包括分别设置于所述轴芯8内的拉杆组件10、碟形弹簧11及夹头组件12，所述拉杆组件10和所述碟形弹簧11从上至下分别套设于所述夹头组件12的外侧，所述拉杆组件10包括拉杆13和拉杆外套14，所述拉杆13通过螺纹连接于所述夹头组件12上，所述拉杆外套14套设于所述拉杆13的外侧，拉杆外套14为高分子材料，有效减小拉杆组件10与轴芯8之间的摩擦和降低主轴高速运转时的振动，所述轴承组件3分别由设置于所述轴芯8外侧的推力轴承组件15、前轴承组件16及后轴承组件17所组成，所述推力轴承组件15和所述前轴承组件16之间设有推力间隙环18，所述飞盘部9嵌设于所述推力间隙环18的中心处。

其中，所述主体组件1包括外壳体19和设置于所述外壳体19中的内胆20，所述内胆20分别设置有用于输送气体的气路通道和用于输送冷却液的循环水路通道，所述气路通道与所述循环水路通道分别连通至所述推力轴承组件15、所述前轴承组件16及所述后轴承组件17处。

其中，所述推力轴承组件15包括推力轴承21、防尘圈22及防尘盖23，所述防尘圈22设置于所述推力轴承21中，所述防尘盖23固定安装于所述推力轴承21的底部，所述推力轴承21设有端面环形气路槽24和端面环形水路槽25，所述端面环形气路槽24上设置有若干个均匀分布的轴向气路通道26，所述轴向气路通道26的端口处均设置有阻尼塞27。

其中，所述前轴承组件16和所述后轴承组件17均包括轴承内胆28、轴承外套29及端盖30，所述轴承内胆28安装于所述轴承外套29中，所述轴承外套29套设于所述轴芯8外，使所述轴承内胆28位于所述轴芯8和所述轴承外套29之间，所述端盖30通过螺丝锁固于所述轴承外套29上。

其中，所述轴承外套29设置有设置有端面进气通道31和若干个环形进气通道32，若干个所述环形进气通道32上均设置有径向进气通道33，所述端面进气通道31通过径向进气通道33分别与若干个所述环形进气通道32相连通，所述轴承内胆28上设置若干个环形气路通道34，所述环形气路通道34由所述径向进气通道33对应地连通于若干个所述环形进气通道32，若干个所述环形气路通道34均设置有阻尼塞27。

其中，所述轴承外套29分别设置有至少一条径向进水通道35和至少一条径向排水通道36，所述轴承内胆28上设置有环形水槽37，所述环形水槽37分别与所述径向进水通道35和所述径向排水通道36相互连通。

其中，所述的气缸组件5为多级动力板联合推动结构，其包括气缸后盖38、若干个气缸分隔片39、气缸前盖40及限位垫环41，若干个所述气缸分隔片39分别叠设于所述气缸后盖38和所述气缸前盖40之间，若干个所述气缸分隔片39中均设置有气缸动力板54，所述顶杆7穿设于所述气缸前盖40和若干个气缸分隔板中，所述气缸动力板54通过螺丝与所述顶杆7相互连接，所述气缸前盖40的内侧设置有气缸限位垫片42，通过所述气缸限位垫片42控制所述气缸动力板54和所述顶杆7的轴向位移距离，所述气缸组件5通过气缸螺丝55与顶杆7相互螺纹连接，所述气缸螺丝55上设置有螺丝垫片56。

其中，所述定子组件4套设于所述轴芯8外侧，所述定子组件4包括定子本体43和定子外套44，所述定子本体43的两端分别设置有绕线端45，所述定子外套44套设于所述定子本体43的外侧，所述定子本体43和所述绕线端45的连接处设置有绝缘板46。

其中，所述后座组件6包括后座本体47和设置于所述后座本体47上的气接头48，所述后座本体47设置有安装槽49，所述安装槽49设置有套设于所述顶杆7上复位弹簧50，所述复位弹簧50其中一端抵于所述顶杆7，另一端抵于所述后座本体47中，所述后座本体47的两端分别设置有若干个润滑轴承51，有效减小所述顶杆7与后座本体47之间的摩擦，提升配件使用寿命，所述后座本体47装有消声器。

其中，所述夹头组件12包括夹头52和夹头堵棒53，所述夹头堵棒53上有排气孔，用于开刀时清洁夹头52内孔，且对刀柄的脱落施加助力。

本发明一种高精度低能耗的超高速气浮式电主轴，使用时，先打开气阀，使主轴进气，气体通过后座本体47经过内胆20，再从内胆20输送到推力轴承组件15，前轴承组件16，后轴承组件17，经轴承组件3上的阻尼塞27喷射出，在轴承组件3与转子组件2的间隙中形成气膜，使转子组件2径向和轴向受力并悬浮起来，再打开冷水机使内胆20通循环的冷却液，冷却液通过后座本体47经过内胆20，再从内胆20输送到推力轴承组件15、前轴承组件16及后轴承组件17上，冷却液在各轴承组件3的水路槽循环一周后经各自的排水通道流向内胆20，再由内胆20流向后座本体47排出，以达到循环冷却的效果，此时打电源使主轴转动，气体从后座本体47上的消声器排出，减少主轴噪音，另外气体从防尘圈22与轴芯8的间隙中排出，保护主轴避免因加工产生的粉尘的影响。

本发明一种高精度低能耗的超高速气浮式电主轴，换刀时，打开气阀使气缸组件5通气，气体经由气缸动力板54上的通气槽和与气缸连接螺丝之间的缝隙布满每层气缸分隔片39和气缸前盖40的上腔57，在气压的作用下气缸动力板54带动顶杆7向前运动，下腔58的空气经排气口59排出，通过调节气缸限位垫环41的厚度来限制顶杆7的行程以控制主轴打刀行程和避免碟形弹簧11过量压缩，顶杆7顶在夹头组件12的夹头堵棒53上使夹头52带动拉杆组件10压缩碟形弹簧11向前运动，此时刀具脱落，气体经由夹头堵棒53上的排气孔排出，对夹头52内孔进行清洁，更换刀具后，关闭气缸气阀，在复位弹簧50的作用下，顶杆7带动各层气缸动力板54复位，此时顶杆7不再作用于拉杆组件10，拉杆组件10在碟形弹簧11弹力的作用下拉紧夹头52夹紧刀具。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本实用新型的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。