一种大载荷高速浮动电主轴的制作方法

本实用新型涉及电主轴，尤其涉及一种大载荷高速浮动电主轴。

背景技术：

电主轴是应用于机床等自动化设备，用于实现精细加工的驱动类装置。随着加工领域的扩展，现有的电主轴要求能够在多种加工场合发挥作用，在加工一些质地更加坚硬的材料时，电主轴一般会面临大载荷的加工需要，而当载荷提高后必然会造成功率升高、热量增加，其中，热量变化将会造成主轴内部轴承等一些零件发生膨胀变形，如果不能及时冷却、散热，则很容易造成主轴磨损，严重者还会影响主轴的加工精度、使用寿命等等。此外，现有的主轴中，转子与其前后端的轴承一般呈刚性连接关系，当主轴负载增加或者热量升高时，这种刚性连接的关系将造成主轴内部产生一些不必要的应力，这些应力同样会影响主轴的加工精度和使用寿命，进而存在一定的隐患，难以满足生产需求。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种冷却设计更加合理，能够满足大载荷、高速运转需求，有助于提高主轴加工精度和使用寿命的浮动电主轴。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。

一种大载荷高速浮动电主轴，其包括有钢筒，所述钢筒的前后两端分别安装有前轴承组件和后轴承组件，所述钢筒内固定有水套，所述水套内固定有定子组件，所述定子组件内穿设有转子，所述转子的前后两端分别穿过所述前轴承组件和后轴承组件，所述后轴承组件的后端固定有背盖，所述背盖上设有冷却液入口和冷却液出口，所述前轴承组件内开设有前轴承冷却水道，所述后轴承组件内开设有后轴承冷却水道，所述水套的外侧壁形成有多个具有开口的冷却隔环，相邻两个冷却隔环之间形成有多个具有开口的冷却隔片，所述冷却隔片的凸出高度小于所述冷却隔环的凸出高度，所述冷却隔环与所述钢筒的内壁密闭抵接，借由所述冷却隔环与所述冷却隔片令所述钢筒与所述水套之间形成定子冷却水道，所述钢筒的侧壁内开设有冷却水注入通道，所述冷却液入口、冷却水注入通道、前轴承冷却水道、定子冷却水道、后轴承冷却水道和冷却液出口依次连通，所述冷却液入口注入的冷却液依次对前轴承组件、定子组件和后轴承组件进行冷却。

优选地，所述冷却隔环的开口和所述冷却隔片的开口分设于所述水套的两侧。

优选地，所述前轴承组件包括有前轴承座，所述前轴承座内安装有前轴承，所述转子的前端穿过所述前轴承。

优选地，所述前轴承座的外侧套设有前轴承外套且二者的连接处密闭配合，所述前轴承冷却水道是开设于所述前轴承座外侧的环状凹槽，所述前轴承外套覆盖于所述前轴承冷却水道。

优选地，所述前轴承座的前端固定有环喷板，所述环喷板上嵌设有多个万向喷嘴，所述前轴承座的外侧壁开设有前储水槽，所述前储水槽与所述前轴承冷却水道相互连通，所述万向喷嘴与所述前储水槽相互连通。

优选地，所述转子内穿设有中空的拉杆，所述拉杆的前端固定有中空的拉杆连接杆，所述拉杆连接杆的前端固定有中空的拉爪座，所述拉爪座的前端固定有拉爪，所述转子的前端插设有刀柄，所述刀柄的后端固定有拉钉，所述拉钉的后端插设于所述拉爪内，夹刀时，所述拉杆向后移动，所述拉爪将所述拉钉和所述刀柄向后拉紧，松刀时，所述拉杆向前移动并推动所述拉钉和所述刀柄。

优选地，所述转子的前端形成有锥形开口，所述刀柄的后端形成有锥形刀座，所述锥形刀座插设于所述锥形开口内，夹刀时，所述拉杆带动所述拉钉和所述刀柄向后移动，所述锥形刀座与所述锥形开口的内壁紧密配合。

优选地，所述转子的前端螺合有防尘盖和防水盖，所述防水盖位于所述防尘盖的前端，所述防尘盖和防水盖均位于所述环喷板的内侧，且所述防尘盖和防水盖与所述环喷板之间均形成有气封间隙，所述前轴承座和钢筒内开设有气封气道，所述气封间隙与所述气封气道相互连通，所述背盖的后端固定有气封接口，所述气封气道的后端连通于所述气封接口，所述气封气道的前端连通于所述气封气道，所述气封接口接入的气流经过所述气封气道和所述气封间隙向所述转子的前侧喷出。

优选地，所述背盖的后端固定有油缸套，所述油缸套内设有油缸且二者滑动连接，所述油缸内设有活塞且二者滑动连接，所述活塞的中心处形成有中空的活塞杆，所述油缸的后端固定有油缸盖，且所述油缸盖与所述油缸套滑动连接，所述油缸的外侧壁开设有储油槽，所述储油槽沿所述油缸的周向延伸，且所述储油槽与所述活塞的后侧空腔相连通，所述油缸套覆盖于所述储油槽，所述背盖上固定有第一油液接口和第二油液接口，所述第一油液接口与所述活塞的前侧空腔相连通，所述第二油液接口与所述储油槽相连通，通过向所述第一油液接口或第二油液接口加载油压而驱使所述活塞向后或者向前滑动，所述拉杆的后端穿过所述活塞杆，所述拉杆的侧壁形成有台阶部，所述活塞杆的前端与所述台阶部的后端对齐，所述拉杆上套设有多个层叠设置的碟簧，多个碟簧的前端抵接于所述转子，多个碟簧的后端抵接于所述台阶部的前端，当所述活塞和所述活塞杆向前滑动时，所述活塞杆向前推动所述拉杆而执行松刀动作，同时挤压多个碟簧，当所述活塞和所述活塞杆向后滑动时，所述活塞杆与所述台阶部分离，借由多个碟簧施加的弹力驱使所述拉杆向后移动而执行夹刀动作。

优选地，所述油缸的前侧设有环状的松刀托盘，所述松刀托盘位于所述背盖的后端开口内，所述背盖的内壁形成有松刀台阶环，所述松刀托盘的前端与所述松刀台阶环相抵接，所述转子的后端固定有松刀限位环，所述松刀限位环位于所述松刀托盘的内侧，所述松刀托盘的前端开口处形成有向内凸出的内缘，所述内缘位于所述松刀限位环的前侧且二者之间形成预设距离，松刀时，所述活塞和所述活塞杆向前滑动，直至所述油缸、松刀托盘和所述松刀台阶环依次抵紧。

本实用新型公开的大载荷高速浮动电主轴中，所述冷却液入口注入冷却液后，冷却液依次流经冷却水注入通道、前轴承冷却水道、定子冷却水道和后轴承冷却水道，最后由冷却液出口流出，基于上述流动方向，使得冷却液先后对前轴承组件、定子组件和后轴承组件进行冷却，然而当主轴在大载荷状态下进行高速运转时，其前轴承组件、定子组件和后轴承组件产生的热量呈依次递减的顺序，而本实用新型中的冷却顺序较好地与之相互匹配，因此充分发挥了冷却液的冷却降温作用，大大提高了冷却效果，使得电主轴在加工过程中，不仅保证其具有足够的精度，而且有助于延长主轴的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型电主轴的剖视图；

图2为本实用新型电主轴另一视角的剖视图；

图3为本实用新型电主轴后端结构的剖视图；

图4为本实用新型电主轴前端结构的剖视图；

图5为水套的立体图；

图6为前轴承座的剖视图；

图7为尾盖的立体图；

图8为油缸部分的分解图；

图9为油缸的剖视图；

图10为后轴承组件的分解图；

图11为刀头部分的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作更加详细的描述。

本实用新型公开了一种大载荷高速浮动电主轴，结合图1至图11所示，其包括有钢筒1，所述钢筒1的前后两端分别安装有前轴承组件2和后轴承组件3，所述钢筒1内固定有水套10，所述水套10内固定有定子组件4，所述定子组件4内穿设有转子5，所述转子5的前后两端分别穿过所述前轴承组件2和后轴承组件3，所述后轴承组件3的后端固定有背盖6，所述背盖6上设有冷却液入口60和冷却液出口(未标示)，所述前轴承组件2内开设有前轴承冷却水道20，所述后轴承组件3内开设有后轴承冷却水道300，所述水套10的外侧壁形成有多个具有开口的冷却隔环100，相邻两个冷却隔环100之间形成有多个具有开口的冷却隔片101，所述冷却隔片101的凸出高度小于所述冷却隔环100的凸出高度，所述冷却隔环100与所述钢筒1的内壁密闭抵接，借由所述冷却隔环100与所述冷却隔片101令所述钢筒1与所述水套10之间形成定子冷却水道11，所述钢筒1的侧壁内开设有冷却水注入通道12，所述冷却液入口60、冷却水注入通道12、前轴承冷却水道20、定子冷却水道11、后轴承冷却水道300和冷却液出口依次连通，所述冷却液入口60注入的冷却液依次对前轴承组件2、定子组件4和后轴承组件3进行冷却。

上述电主轴中，所述冷却液入口60注入冷却液后，冷却液依次流经冷却水注入通道12、前轴承冷却水道20、定子冷却水道11和后轴承冷却水道300，最后由冷却液出口流出，基于上述流动方向，使得冷却液先后对前轴承组件2、定子组件4和后轴承组件3进行冷却，然而当主轴在大载荷状态下进行高速运转时，其前轴承组件2、定子组件4和后轴承组件3产生的热量呈依次递减的顺序，而本实用新型中的冷却顺序较好地与之相互匹配，因此充分发挥了冷却液的冷却降温作用，大大提高了冷却效果，使得电主轴在加工过程中，不仅保证其具有足够的精度，而且有助于延长主轴的使用寿命。

本实施例中，请参见图5，所述冷却隔环100的开口和所述冷却隔片101的开口分设于所述水套10的两侧。通过对所述冷却隔环100与所述冷却隔片101进行合理设置，使得冷却液能更好地分布在所述水套10的外侧，进而提高热交换能力。

关于前轴承组件2的具体结构，结合图1、图2、图4和图6所示，本实施例中，所述前轴承组件2包括有前轴承座21，所述前轴承座21内安装有前轴承22，所述转子5的前端穿过所述前轴承22。

关于所述前轴承冷却水道20的形成原理，本实施例中，所述前轴承座21的外侧套设有前轴承外套23且二者的连接处密闭配合，所述前轴承冷却水道20是开设于所述前轴承座21外侧的环状凹槽，所述前轴承外套23覆盖于所述前轴承冷却水道20。

作为一种优选方式，所述前轴承座21的前端固定有环喷板24，所述环喷板24上嵌设有多个万向喷嘴240，所述前轴承座21的外侧壁开设有前储水槽210，所述前储水槽210与所述前轴承冷却水道20相互连通，所述万向喷嘴240与所述前储水槽210相互连通。上述多个万向喷嘴240能够在主轴加工过程中，呈环状喷射水流，有助于避免灰尘、碎屑等影响加工质量。

为了实现松刀、夹刀动作，结合图1、图2和图11所示，本实施例中，所述转子5内穿设有中空的拉杆7，所述拉杆7的前端固定有中空的拉杆连接杆70，所述拉杆连接杆70的前端固定有中空的拉爪座71，所述拉爪座71的前端固定有拉爪72，所述转子5的前端插设有刀柄73，所述刀柄73的后端固定有拉钉74，所述拉钉74的后端插设于所述拉爪72内，夹刀时，所述拉杆7向后移动，所述拉爪72将所述拉钉74和所述刀柄73向后拉紧，松刀时，所述拉杆7向前移动并推动所述拉钉74和所述刀柄73。

为了在夹刀后将刀柄与转子紧密配合，本实施例中，所述转子5的前端形成有锥形开口50，所述刀柄73的后端形成有锥形刀座730，所述锥形刀座730插设于所述锥形开口50内，夹刀时，所述拉杆7带动所述拉钉74和所述刀柄73向后移动，所述锥形刀座730与所述锥形开口50的内壁紧密配合。

本实施例优选具有气封功能，具体是指，所述转子5的前端螺合有防尘盖25和防水盖26，所述防水盖26位于所述防尘盖25的前端，所述防尘盖25和防水盖26均位于所述环喷板24的内侧，且所述防尘盖25和防水盖26与所述环喷板24之间均形成有气封间隙(未标示)，所述前轴承座21和钢筒1内开设有气封气道13，所述气封间隙与所述气封气道13相互连通，所述背盖6的后端固定有气封接口61，所述气封气道13的后端连通于所述气封接口61，所述气封气道13的前端连通于所述气封气道13，所述气封接口61接入的气流经过所述气封气道13和所述气封间隙向所述转子5的前侧喷出。借由喷出的气流，在主轴的前端形成环状气封。

关于松刀和夹刀的驱动部分，结合图1、图2、图3和图8所示，本实施例中，所述背盖6的后端固定有油缸套80，所述油缸套80内设有油缸81且二者滑动连接，所述油缸81内设有活塞82且二者滑动连接，所述活塞82的中心处形成有中空的活塞杆83，所述油缸81的后端固定有油缸盖85，且所述油缸盖85与所述油缸套80滑动连接，所述油缸81的外侧壁开设有储油槽810，所述储油槽810沿所述油缸81的周向延伸，且所述储油槽810与所述活塞82的后侧空腔相连通，所述油缸套80覆盖于所述储油槽810，所述背盖6上固定有第一油液接口62和第二油液接口63，所述第一油液接口62与所述活塞82的前侧空腔相连通，所述第二油液接口63与所述储油槽810相连通，通过向所述第一油液接口62或第二油液接口63加载油压而驱使所述活塞82向后或者向前滑动，所述拉杆7的后端穿过所述活塞杆83，所述拉杆7的侧壁形成有台阶部700，所述活塞杆83的前端与所述台阶部700的后端对齐，所述拉杆7上套设有多个层叠设置的碟簧701，多个碟簧701的前端抵接于所述转子5，多个碟簧701的后端抵接于所述台阶部700的前端，当所述活塞82和所述活塞杆83向前滑动时，所述活塞杆83向前推动所述拉杆7而执行松刀动作，同时挤压多个碟簧701，当所述活塞82和所述活塞杆83向后滑动时，所述活塞杆83与所述台阶部700分离，借由多个碟簧701施加的弹力驱使所述拉杆7向后移动而执行夹刀动作。

上述结构中，在油缸81的外侧设置了油缸套80，同时在油缸81的外侧壁设置了储油槽810，使得油缸81在油缸套80内呈浮动状态，当主轴在执行松刀、夹刀动作时，在油缸81、活塞82和油缸套80的配合作用下，可避免像拉杆7施加过于刚性的推力，同时，在储油槽810的作用下，对液压油起到缓存的作用，使得油缸内的压力趋近于静压，上述驱动方式可避免因驱动力过于刚性而对主轴造成不良影响，使得主轴更好地保持加工精度和使用寿命。

为了对油缸81的运动行程起到限位作用，本实施例中，所述油缸81的前侧设有环状的松刀托盘84，所述松刀托盘84位于所述背盖6的后端开口内，所述背盖6的内壁形成有松刀台阶环600，所述松刀托盘84的前端与所述松刀台阶环600相抵接，所述转子5的后端固定有松刀限位环51，所述松刀限位环51位于所述松刀托盘84的内侧，所述松刀托盘84的前端开口处形成有向内凸出的内缘840，所述内缘840位于所述松刀限位环51的前侧且二者之间形成预设距离，松刀时，所述活塞82和所述活塞杆83向前滑动，直至所述油缸81、松刀托盘84和所述松刀台阶环600依次抵紧。

关于后轴承组件3的具体结构，结合图1、图2和图10所示，本实施例中，所述后轴承组件3包括有后轴承座30，所述后轴承座30内设有后轴承室31且二者滑动连接，所述后轴承室31内设有后轴承32，所述转子5的后端穿过所述后轴承32，所述后轴承座30的后端固定有过渡板35，所述后轴承室31的后端固定有后轴承压板36，所述后轴承压板36与所述过渡板35之间设有间隙，且所述后轴承压板36抵接于所述后轴承32的外圈，所述转子5上螺合有限位套37，所述限位套37抵接于所述后轴承32的内圈，所述后轴承室31的外侧壁开设有后储水槽33，所述后轴承座30覆盖于所述后储水槽33，所述后储水槽33沿所述后轴承室31的周向延伸，且所述后储水槽33串接于所述后轴承冷却水道300。

上述后轴承组件3中，在后轴承室31、后轴承座30、过渡板35的配合作用下，使得后轴承室31在后轴承座30内呈浮动状态，当主轴内部产生一定的应力时，后轴承室31及其内部的后轴承32会随之浮动，从而避免刚性应力造成不良影响，使得主轴保持优良的加工能力。

作为一种优选结构，所述后轴承座30的前端形成有向内延伸的托环301，所述后轴承室31的前端与所述托环301对齐且二者之间形成有预设距离。

为了使得后轴承组件3的内部结构更加紧密，本实施例优选对后轴承座30施加初始的弹性推力，具体是指，在本实施例中，所述托环301上开设有多个弹簧安装孔302，多个弹簧安装孔302沿所述托环301的周向均匀部分，所述弹簧安装孔302内安装有弹簧，所述弹簧抵接于所述托环301与所述后轴承座30之间。

作为一种优选结构，结合图1、图2、图3和图7所示，所述油缸套80的后端固定有尾盖9，所述尾盖9的后端穿设有中空的旋转接头90且二者转动连接，所述尾盖9内设有中空的后连接杆91，所述后连接杆91的前端与所述拉杆7固定连接，所述后连接杆91的后端插设于所述旋转接头90内且二者相互卡合，所述旋转接头90、后连接杆91、拉杆7、拉杆连接杆70和拉爪座71依次连通而形成中心管路702，所述旋转接头90用于接入气流或者水流，松刀时，借由所述中心管路702内的气流或者水流将所述刀柄73推出。

其中，借由所述中心管路702，可以在松刀时将刀柄推出，从而起到辅助卸刀的作用。

作为一种优选结构，所述尾盖9的侧部开设有3个传感器插孔92，所述传感器插孔92内插设有位置传感器，所述后连接杆91的侧部形成有向外凸出的感应凸缘910，当所述电主轴位于松刀、夹刀、无刀状态时，所述感应凸缘910分别与3个位置传感器对齐。3个位置传感器反馈的电信号可以用于提醒用户当前的刀具状态，从而保证加工过程的准确性和可靠性。

以上所述只是本实用新型较佳的实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本实用新型所保护的范围内。