电主轴及包含该电主轴的机床的制作方法

1.本实用新型属于机床设备技术领域，具体提供一种电主轴及包含该电主轴的机床。


背景技术：

2.越来越多的数控机床主轴开始采用电主轴结构，电主轴是将机床主轴与内置电机转子通过过盈配合而融为一体，不再使用皮带或齿轮传动，并且将主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来，从而实现机床的“零传动”，具有结构紧凑、重量轻、惯性小、调速范围宽、振动噪声小等优点，因此被广泛应用于各种精密与超精密机床。
3.通常情况下电主轴内部零件数目较多，装配结构复杂，并且沿主轴轴向方向零件的精度要求高，也就是说，通过控制相关零件长度尺寸保证在装配过程中内置定转子磁力中心保持一致，但在大批量生产时，零件的轴向尺寸公差要求难以保证，加工难度大，装配效率低下。
4.因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有电主轴内部各零件加工难度大、生产效率低下的问题，本实用新型提供了一种电主轴，包括壳体、主轴、定子及转子，所述主轴的一部分位于所述壳体内，所述定子和所述转子均安装在所述壳体内，所述定子与所述壳体固定连接，所述转子与所述主轴固定连接，所述电主轴还包括：轴承座，其与所述壳体固定连接，所述轴承座内设置有容纳腔；轴承，其设置在所述容纳腔内，所述轴承与所述主轴固定连接；第一调整构件，其设置在所述容纳腔内，所述第一调整构件的一端抵靠于所述轴承，所述第一调整构件的另一端抵靠于所述轴承座的内侧壁；以及定位结构，其设置在所述主轴上，所述定位结构位于所述轴承座与所述转子之间，所述定位结构的一端抵靠于所述转子；其中，所述第一调整构件沿所述主轴的轴向方向的尺寸能够调节，以便使所述轴承座的端部抵靠于所述定位结构的另一端，从而调整所述转子与所述定子的相对轴向位置。
6.在上述电主轴的优选技术方案中，所述电主轴还包括设置在所述壳体与所述轴承座之间的第二调整构件，所述第二调整构件的两端分别与所述轴承座和所述壳体的外侧壁相抵接；所述第二调整构件沿所述主轴的轴向方向的尺寸能够调节，以便使所述轴承座的端部抵靠于所述定位结构的另一端。
7.在上述电主轴的优选技术方案中，所述第二调整构件包括多个调整垫片。
8.在上述电主轴的优选技术方案中，所述第一调整构件为调整环，所述调整环套设在所述主轴上。
9.在上述电主轴的优选技术方案中，所述调整环的内径大于所述主轴的外径。
10.在上述电主轴的优选技术方案中，所述轴承座包括筒状本体以及设置在所述筒状
本体上的环形连接板和环形封堵板，所述筒状本体的内部空间形成所述容纳腔，所述环形连接板与所述壳体固定连接，所述环形封堵板将所述筒状本体的端部封堵，所述筒状本体的一部分和所述环形封堵板位于所述壳体内，所述第一调整构件的另一端抵靠于所述环形封堵板的内侧壁，所述环形封堵板的外侧壁抵靠于所述定位结构的另一端。
11.在上述电主轴的优选技术方案中，所述定位结构为形成在所述主轴上的环形凸起。
12.在上述电主轴的优选技术方案中，所述转子在靠近所述环形凸起的一端设置有凸台结构，所述凸台结构的端面与所述定子的绕组的端面相齐平，所述环形凸起抵靠于所述凸台结构。
13.在另一方面，本实用新型还提供了一种机床，所述机床包括如上所述的电主轴。
14.本领域技术人员能够理解的是，在本实用新型的优选技术方案中，电主轴还包括：轴承座，其与壳体固定连接，轴承座内设置有容纳腔；轴承，其设置在容纳腔内，轴承与主轴固定连接；第一调整构件，其设置在容纳腔内，第一调整构件的一端抵靠于轴承，第一调整构件的另一端抵靠于轴承座的内侧壁；以及定位结构，其设置在主轴上，定位结构位于轴承座与转子之间，定位结构的一端抵靠于转子；其中，第一调整构件沿主轴的轴向方向的尺寸能够调节，以便使轴承座的端部抵靠于定位结构的另一端，从而调整转子与定子的相对轴向位置。通过在轴承座内设置第一调整构件，沿主轴的轴向方向，第一调整构件的尺寸是可以调节的，在对电主轴进行装配时，可以根据定位结构、轴承座等零部件在轴向方向的加工误差，来调节第一调整构件的尺寸，以使转子与定子的磁力中心线保持一致，因此，就降低了对定位结构、轴承座等零部件的加工要求和加工难度，从而能够提高上述零部件的生产效率。
15.进一步地，电主轴还包括设置在壳体与轴承座之间的第二调整构件，第二调整构件的两端分别与轴承座和壳体的外侧壁相抵接；第二调整构件沿主轴的轴向方向的尺寸能够调节，以便使轴承座的端部抵靠于定位结构的另一端。通过这样的设置，在电主轴运行过程中，当转子因为热膨胀发生轴向窜动时，能够通过调节第二调整构件的尺寸，以使热态下的转子与定子的磁力中心线保持一致。
16.又进一步地，轴承座包括筒状本体以及设置在筒状本体上的环形连接板和环形封堵板，筒状本体的内部空间形成容纳腔，环形连接板与壳体固定连接，环形封堵板将筒状本体的端部封堵，筒状本体的一部分和环形封堵板位于壳体内，第一调整构件的另一端抵靠于环形封堵板的内侧壁，环形封堵板的外侧壁抵靠于定位结构的另一端。通过这样的设置，能够保证轴承在轴系的准确定位，并且在轴承周围形成机械迷宫，进一步提升防护等级。
17.又进一步地，转子在靠近环形凸起的一端设置有凸台结构，凸台结构的端面与定子的绕组的端面相齐平，环形凸起抵靠于凸台结构。通过这样的设置，有利于更准确地实现转子的轴向定位。
18.此外，本实用新型在上述技术方案的基础上进一步提供的机床由于采用了上述电主轴，进而具备了上述电主轴所具备的技术效果，相比于改进前的机床，本实用新型的机床的生成效率更高。
附图说明
19.下面结合附图来描述本实用新型的优选实施方式，附图中：
20.图1是本实用新型的电主轴的剖面图；
21.图2是图1中的局部放大示意图。
22.附图标记列表：
23.1、主轴；11、定位结构；2、转子；21、凸台结构；3、定子；31、绕组；4、壳体；41、安装孔；5、轴承；6、轴承座；61、容纳腔；62、筒状本体；63、环形连接板；64、环形封堵板；65、紧固件；7、第一调整构件；8、第二调整构件。
具体实施方式
24.首先，本领域技术人员应当理解的是，下面描述的实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。下面描述的实施方式是结合机床进行介绍的。
25.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“左”、“右”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.基于背景技术中指出的现有电主轴内部各零件加工难度大、生产效率低下的问题。本实用新型提供一种电主轴及包含该电主轴的机床，旨在能够降低零件的加工要求和加工难度，提高生产效率。
28.同时降低零件的加工难度，提高生产效率。
29.参阅图1和图2，其中，图1是本实用新型的电主轴的剖面图，图2是图1中的局部放大示意图。
30.如图1和图2所示，本实用新型提供的电主轴包括壳体4、主轴1、定子3及转子2，主轴1的一部分位于壳体4内，定子3和转子2均安装在壳体4内，定子3与壳体4固定连接，转子2与主轴1固定连接。
31.继续参阅图1和图2，本实用新型提供的电主轴还包括：轴承座6、轴承5、第一调整构件7以及定位结构11，轴承座6与壳体4固定连接，轴承座6内设置有容纳腔61；轴承5设置在容纳腔61内，轴承5与主轴1固定连接；第一调整构件7设置在容纳腔61内，第一调整构件7的左端抵靠于轴承5，第一调整构件7的右端抵靠于轴承座6的内侧壁；定位结构11设置在主轴1上，定位结构11位于轴承座6与转子2之间，定位结构11的右端抵靠于转子2；其中，第一调整构件7沿主轴1的轴向方向的尺寸能够调节。
32.示例性地，如图1和图2所示，定位结构11靠近主轴1左端部的位置设置，电主轴1的零件装配时，沿主轴1的轴向方向将转子2固定在主轴1的外侧壁，转子2的左端部抵靠在定位结构11的右端，并且，对应地将定子3固定在壳体4内，同时，将轴承5套设在主轴1的左端
部，再将轴承座6套设在轴承5的外周侧，使得轴承座6能够抵靠在定位结构11的左端，与此同时，设置在轴承座6的内侧壁与轴承5之间的第一调整构件7沿主轴1的轴向方向尺寸值可以调节，以补偿上述零件在主轴1的轴向方向上的加工误差。
33.需要说明的是，可以将第一调整构件7设置为能够沿其长度方向伸缩的结构，在装配电主轴时，通过调整第一调整构件7的伸缩量来调整第一调整构件7沿主轴1的轴向方向的尺寸，或者，也可以将第一调整构件7设置为具有多个不同长度的调整环，在装配电主轴时，通过选取不同长度的调整环来调整第一调整构件7沿主轴1的轴向方向的尺寸，等等，这种对第一调整构件7的具体结构形式的调整和改变并不偏离本实用新型的原理和范围，均应限定在本实用新型的保护范围之内。
34.此外，还需要说明的是，可以将定位结构11设置为定位环或者条形定位筋等结构，此外，可以将定位结构11与主轴1固定连接或者一体设置，这种对定位结构11的具体结构形式以及定位结构11与主轴1的具体连接形式的调整和改变也并不偏离本实用新型的原理和范围，均应限定在本实用新型的保护范围之内。
35.优选地，如图1和图2所示，定位结构11为形成在主轴1上的环形凸起。
36.优选地，如图1和图2所示，转子2在靠近环形凸起的一端设置有凸台结构21，凸台结构21的端面与定子3的绕组31的端面相齐平，环形凸起抵靠于凸台结构21。
37.示例性地，如图1和2所示，凸台结构21靠近转子2的左端设置，沿竖直方向凸台结构21的端面与定子3的绕组31的端面位于同一条直线，这样一来，便于使定子3和转子2磁力中心保持一致。
38.优选地，如图1和图2所示，本实用新型的电主轴还包括设置在壳体4与轴承座6之间的第二调整构件8，第二调整构件8的两端分别与轴承座6和壳体4的外侧壁相抵接；第二调整构件8沿主轴1的轴向方向的尺寸能够调节。
39.示例性地，在电主轴长时间运转后，不可避免的产生一些热量，造成转子2的热膨胀，随着持续运转，转子2就会沿轴向方向形成向左的膨胀力，转子2和定子3的磁力中心位置发生相对变化，通过定位结构11将膨胀力传递至轴承座6外侧，此时轴承5的右端产生轴向膨胀力的作用，使轴承5运行温度过高，因此，可以通过调节第二调整构件8的厚度适应轴承座6和转子2向左膨胀的尺寸，进而保证热态下的转子2和定子3的磁力中心线保持一致。通过这样的设置，可以通过改变第二调整构件8的厚度来适应转子2沿轴向方向的膨胀量，确保电主轴的运转的可靠性。
40.需要说明的是，可以将第二调整构件8设置为楔形块或者调整垫片等结构，这种对第二调整构件8的具体结构形式的调整和改变并不偏离本实用新型的原理和范围，均应限定在本实用新型的保护范围之内。
41.优选地，如图1和图2所示，轴承座6上设置有紧固件65，第二调整构件8在与紧固件65相对应的位置设置有通孔，壳体4在与紧固件65相对应的位置设置有安装孔41，装配完成后，紧固件65穿过通孔与安装孔41固定配合，以便将轴承座6和第二调整构件8均固定至壳体4。
42.示例性地，紧固件65的右端设置有第一螺纹结构，第二调整构件8上设置的通孔为光孔，壳体4上设置的安装孔41内设置有与第一螺纹结构相配合的第二螺纹结构，紧固件65通过第一螺纹结构和第二螺纹结构与安装孔41固定连接。
43.优选地，第二调整构件8包括多个调整垫片。在装配电主轴时，可以通过增减调整垫片的数量来调整第二调整构件8沿主轴1的轴向方向的尺寸。
44.需要说明的是，多个调整垫片的厚度可以设置为相等，或者多个调整垫片的厚度也可以设置为不相等；优选地，多个调整垫片的厚度均相等，此外，调整垫片可以设置为环形，或者也可以设置为矩形等，这种对调整垫片的具体厚度以及具体形状的调整和改变并不偏离本实用新型的原理和范围，均应限定在本实用新型的保护范围之内。
45.优选地，如图1和图2所示，第一调整构件7为调整环，调整环套设在主轴1上。
46.需要说明的是，调整环的数量为多个，且每个调整环的长度不等，在装配电主轴时，根据各零件沿主轴1轴向方向的加工误差来选取合适长度的调整环，以使转子2与定子3的磁力中心线保持一致。
47.此外，还需要说明的是，调整环的内径可以大于主轴1的外径，或者等于主轴1的外径，优选地，调整环的内径大于主轴1的外径。
48.优选地，如图1和图2所示，轴承座6包括筒状本体62以及设置在筒状本体62上的环形连接板63和环形封堵板64，筒状本体62的内部空间形成容纳腔61，环形连接板63与壳体4固定连接，环形封堵板64将筒状本体62的端部封堵，筒状本体62的一部分和环形封堵板64位于壳体4内，第一调整构件7的另一端抵靠于环形封堵板64的内侧壁，环形封堵板64的外侧壁抵靠于定位结构11的另一端。通过这样的设置，能够保证轴承在轴系的准确定位，并且在轴承周围形成机械迷宫，进一步提升防护等级。
49.需要说明的是，轴承座6的筒状本体62套接在轴承5的外侧壁，筒状本体62的延伸方向与主轴1的方向一致，且筒状本体62的截面形状与轴承5的截面形状相适应，使得筒状本体62的内侧壁均与轴承5的外侧壁相抵接，与此同时，环形封堵板64抵接在容纳腔61的右端，第一调整构件7的右端面与环形封堵板64的内侧壁相抵接，第一调整构件7的左端面与轴承5的右端面相抵靠；此外，环形连接板63设置在筒状本体62的外侧壁的中部位置，并且环形连接板63沿径向方向凸出设置，便于将环形连接板63与壳体4固定。
50.综上所述，如图1和图2所示，第一调整构件7和第二调整构件8的调节的具体过程为：电主轴装配前，需要检验各零件轴向尺寸公差要求是否合格，也就是说，首先要测量的每个零件的加工尺寸，具体地，要记录转子2端面到轴承5右端面尺寸a值、轴承座6尺寸b1值；第二调整构件8尺寸b2值；定子3的端面到壳体4的端面尺寸b3值,第一调整构件7尺寸c值，转子2的左端面与第一调整构件7右端面的距离b；电主轴装配时，通过测量转子2端面到轴承5右端面尺寸a，根据零件轴向尺寸的加工误差配磨第一调整构件7的厚度c，在电主轴运行一段时间后，对电主轴进行温升测试，根据膨胀结果，通过轴承座6尺寸b1值、转子2的左端面与第一调整构件7右端面的距离b和定子3的端面到壳体4的端面尺寸b3值，再配磨第二调整构件8的厚度b2，并对电主轴进行温升跑合动平衡测试，在轴承座6与转子2的沿轴向方向的膨胀尺寸的落入误差允许的范围内时，即转子2和定子3的磁力中心线保持一致。
51.另一方面，本实用新型还提供了一种机床，该机床包括上述的电主轴，该机床装配了上述的电主轴，能够保证在电主轴冷、热两种状态下磁力中心的稳定及准确性，提升电主轴运转可靠性，同时降低零件的加工难度，提高生产效率。
52.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在
不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。