一种轴承座、电主轴组件及数控机床的制作方法

1.本发明属于智能装备技术领域，尤其涉及一种轴承座、电主轴组件及数控机床。


背景技术：

2.电主轴作为现代数控机床的核心部件，是将电动机的转子直接作为机床的主轴、主轴单元的壳体作为电动机机座，且配合其他零部件，实现电动机与机床主轴的一体化；在实际高速切削加工过程中，电主轴转速一般可以达到每分钟2万-3万转，甚至更高；主轴一般使用成对陶瓷球角接触轴承支撑，高速转动时轴承会产生大量热量，如果不及时冷却，电主轴会产生热变形，进而影响电主轴的回转精度；另外，高速运行时产生的振动也会直接影响零件表面的加工精度；
3.现有的电主轴通常采用单个轴承座对轴承进行固定支撑，轴承座的外侧壁开设有冷却槽，向冷却槽内通入冷却液可对轴承进行冷却；但单个轴承座阻尼作用低，减振效果差；有人提出一种带弹簧和减振层的轴承，可起到减振效果，但该方案中轴承的安装精度低，电主轴的回转精度差，缺少对轴承的冷却。


技术实现要素：

4.鉴于此，本发明提供一种轴承座、电主轴组件及数控机床，以解决现有轴承座无法兼顾对轴承的冷却和减振及减振结构复杂、减振效果有限等问题。
5.本发明提供一种轴承座，包括：
6.外座体，其形成有外室；
7.内座体，其设置在所述外室内且所述内座体形成有内室，所述内室用于设置轴承；所述内座体与外座体之间形成有减振腔；
8.减振结构，其设置在所述减振腔内；
9.冷却通道，其形成在所述外座体和/或内座体和/或减振结构中。
10.进一步可选地，所述减振结构中设置有冷却管，所述冷却管形成有所述冷却通道。
11.进一步可选地，所述外座体形成有相对设置的进液流道和出液流道；所述冷却通道的进液端与进液流道连通，所述冷却通道的出液端与出液流道连通。
12.进一步可选地，所述内座体中设置有冷却管且所述内座体采用金属粉末烧结而成；所述冷却管形成有所述冷却通道。
13.进一步可选地，所述外座体形成有相对设置的进液流道和出液流道；所述减振结构形成有进液通孔和出液通孔；
14.所述冷却通道的进液端通过所述进液通孔与进液流道连通，所述冷却通道的出液端通过所述出液通孔与出液流道连通。
15.进一步可选地，所述冷却管沿所述内座体的周向缠绕形成螺旋型结构，且所述螺旋型结构的轴向与内座体的轴向一致。
16.进一步可选地，所述减振结构通过向所述减振腔内注入热熔胶类材料固化形成，
且所述减振腔的压力不可调整；或，
17.所述减振结构通过向所述减振腔内注入金属粉末或硅油或液压油形成，且所述减振腔的压力可调整。
18.进一步可选地，所述减振腔的压力可调整时，所述内座体的外侧壁的一端与外室的内侧壁之间设置有第一密封圈，所述内座体的外侧壁的另一端与外室的内侧壁之间设置有第二密封圈。
19.进一步可选地，所述减振腔的压力可调整时，所述外座体形成有与所述减振腔连通的注入孔；通过所述注入孔向所述减振腔内注入金属粉末或硅油或液压油；
20.所述注入孔内设置有调压机构，通过所述调压机构可调节所述减振腔的压力。
21.进一步可选地，所述调压机构包括密封柱和调压件，所述密封柱可滑动地设置在所述注入孔内且靠近所述减振腔设置；所述调压件与密封柱传动连接且远离所述减振腔设置；
22.通过控制所述调压件运动，使所述密封柱沿所述注入孔的轴向滑动，进而调节所述减振腔的压力。
23.进一步可选地，所述调压件为螺钉。
24.进一步可选地，所述注入孔包括第一轴段和第二轴段；所述第一轴段的一端与减振腔连通，所述第一轴段的另一端与第二轴段连通；所述第一轴段包括缩颈结构；
25.所述第二轴段内设置有所述密封柱，且所述第二轴段与密封柱之间设置有第三密封圈。
26.进一步可选地，所述注入孔还包括第三轴段，所述第三轴段的一端与第二轴段连通，所述第三轴段的另一端与外界连通；所述第三轴段设置有所述调压件。
27.本发明还提供一种电主轴组件，包括电主轴、轴承和上述任一项所述的轴承座；所述轴承座套设在所述电主轴的外周侧，且与电主轴通过所述轴承连接。
28.本发明还提供一种数控机床，包括机床本体，所述机床本体上设置有上述任一项所述的轴承座或上述所述的电主轴组件。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果主要在于：
[0030] (1)兼顾冷却效果与减振效果，内座体与外座体之间形成有减振腔，减振腔内设置有减振结构，提升了内座体与外座体之间的支撑阻尼，可吸收内座体与外座体之间的振动；外座体和/或内座体和/或减振结构中形成有冷却通道，向冷却通道内通入冷却液，可带走轴承高速旋转产生的热量，防止轴承和轴承座产生热变形，提高了电主轴的回转精度，进而提高了加工精度；减振结构吸收轴承的振动并将振动能量转换成热能，且热能可被冷却液带走；
[0031] (2)减振结构通过向减振腔内注入热熔胶类材料固化形成，则减振腔的压力不可调整，可吸收振动，同时提高了外座体与内座体之间的连接刚度；减振结构通过向减振腔内注入金属粉末或硅油或液压油形成，可吸收振动，同时可根据实际的振动幅度调整减振腔的压力，提高了减振效果和支撑刚度；
[0032] (3)减振结构中预埋有冷却管，冷却管形成有冷却通道；或，内座体中预埋有冷却管且内座体采用金属粉末烧结而成；向冷却管中通入冷却液，可冷却轴承，散热路径短和冷却效果好；结构简单，有效减缓轴承的振动，提高了电主轴运行的稳定性，延长了电主轴的
寿命，保证电主轴可靠运行；解决现有的轴承座结构复杂、散热效果差和减振效果不明显等问题；
[0033] (4)冷却管沿内座体的周向缠绕形成螺旋型结构，增大了冷却管与减振结构或内座体之间的接触面积，提高了轴承的散热效果；内座体的外侧壁与外室的内侧壁之间设置有第一密封圈和第二密封圈，保证减振腔的密封性，提高减振结构的减振效果；
[0034] (5)外座体形成有与减振腔连通的注入孔，通过注入孔向减振腔内注入金属粉末或硅油或液压油；通过控制调压件运动，使密封柱沿注入孔的轴向滑动，进而调节减振腔的压力，可达到不同的减振效果和不同的支撑刚度。
附图说明
[0035]
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
[0036]
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
[0037]
图1为本发明提供的轴承座实施例1结构示意图；
[0038]
图2为图1中a处放大图；
[0039]
图3为本发明提供的轴承座实施例2结构示意图；
[0040]
图4a和图4b为本发明提供的电主轴组件实施例2结构示意图；
[0041]
图5为本发明提供的冷却管实施例结构示意图；
[0042]
图6为本发明提供的轴承座实施例3结构示意图；
[0043]
图7为图6中b处放大图；
[0044]
图8为本发明提供的内座体实施例3结构示意图；
[0045]
图9为本发明提供的电主轴组件实施例3结构示意图；
[0046]
图10为本发明提供的电主轴组件实施例4结构示意图；
[0047]
图中：
[0048]
1-外座体；11-外室；12-进液流道；13-出液流道；14-注入孔；141
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第一轴段；142-第二轴段；143-第三轴段；
[0049]
2-内座体；21-内室；
[0050]
3-减振结构；31-进液通孔；32-出液通孔；
[0051]
4-冷却管；41-冷却通道；411-冷却通道的进液端；412-冷却通道的出液端；
[0052]
51-第一密封圈；52-第二密封圈；53-第三密封圈；
[0053]
6-调压机构；61-密封柱；62-调压件；
[0054]
71-电主轴；72-轴承。
具体实施方式
[0055]
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0056]
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。
[0057]
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0058]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
[0059]
现有的电主轴通常采用单个轴承座对轴承进行固定支撑，轴承座的外侧壁开设有冷却槽，向冷却槽内通入冷却液可对轴承进行冷却；但单个轴承座阻尼作用低，减振效果差；有人提出一种带弹簧和减振层的轴承，可起到减振效果，但该方案中轴承的安装精度低，电主轴的回转精度差，缺少对轴承的冷却；
[0060]
本发明创造性地提供一种轴承座，包括外座体、内座体、减振结构和冷却通道；外座体形成有外室，内座体设置在外室内且内座体形成有内室；内座体与外座体之间形成有减振腔，减振结构设置在减振腔内；冷却通道形成在外座体和/或内座体和/或减振结构中；
[0061]
兼顾冷却效果与减振效果，减振结构提升了内座体与外座体之间的支撑阻尼，可吸收内座体与外座体之间的振动；向冷却通道内通入冷却液，可带走轴承高速旋转产生的热量，防止轴承和轴承座产生热变形，提高了电主轴的回转精度和电主轴运行的稳定性，进而提高了加工精度。
[0062]
实施例1
[0063]
《轴承座》
[0064]
如图1和图2所示，本实施例提供一种轴承座，包括外座体1、内座体2、减振结构3和冷却通道41：外座体1形成有外室11，内座体2设置在外室11内且内座体2形成有内室21，内室21内可设置轴承72，用于轴承72的固定；内座体2与外座体1之间形成有减振腔，减振腔内设置有减振结构3，减振结构3可吸收外座体1与内座体2之间的振动，提升了内座体2与外座体1之间的支撑阻尼；冷却通道41形成在减振结构3中，向冷却通道41内通入冷却液，可带走轴承72高速旋转产生的热量，防止轴承72和轴承座产生热变形，提高了电主轴71的回转精度，进而提高了加工精度；
[0065]
结构简单，使轴承座兼顾冷却效果与减振效果，有效减缓轴承 72的振动，提高了轴承72与轴承座之间的连接刚度；将该轴承座应用于电主轴71时可提高电主轴71运行的稳
定性，延长电主轴71的寿命，保证电主轴71可靠运行；解决现有的轴承座结构复杂、散热效果差和减振效果不明显等问题。
[0066]
进一步，如图5所示，减振结构3可直接形成冷却通道41，或减振结构3中设置有冷却管4，冷却管4形成有冷却通道41；优选的，减振结构3中设置有冷却管4；
[0067]
外座体1形成有相对设置的进液流道12和出液流道13；冷却通道的进液端411与进液流道12连通，冷却通道的出液端412与出液流道13连通；
[0068]
冷却液经进液流道12进入冷却通道41，经出液流道13排出；冷却液流经冷却通道41时可与减振结构3完成热交换，进而带走轴承72高速转动产生的热量；散热路径短和冷却效果好；根据实际需要可选择不同的冷却液，达到不同的冷却效果。
[0069]
优选的，冷却管4沿内座体2的周向缠绕形成螺旋型结构，且螺旋型结构的轴向与内座体2的轴向一致，增大了冷却管4与减振结构 3之间的接触面积，提高了轴承72的散热效果。
[0070]
针对减振腔的压力不可调整导致减振结构3无法适用不同的减振需要的问题，本实施例提出，减振结构3通过向减振腔内注入金属粉末或硅油或液压油形成，且减振腔的压力可调整，使实际的减振需要与减振腔的压力相适配，提高了减振效果和支撑刚度；
[0071]
当轴承72的振动幅度较大时，通过向减振腔内注入金属粉末或硅油或液压油，适当降低减振腔的压力，使减振结构3具有一定的减振能力，可吸收轴承72的振动，而不将振动传递至外座体1，降低轴承72振动产生的噪声，降低轴承72振动导致轴承座结构上出现损坏；使减振结构3具有一定的流动性，有利于减振结构3与冷却通道 41之间的热交换，提高了轴承座的散热效果；
[0072]
当轴承72的振动幅度较小时，通过向减振腔内注入金属粉末或硅油或液压油，适当提高减振腔的压力，使减振结构3同时具有一定的减振能力和刚度，可吸收轴承72的振动，同时提高了轴承72运行的稳定性，保证电主轴71的回转精度。
[0073]
针对减振腔的压力可调整时减振结构3容易泄漏导致功能失效的问题，本实施例提出，减振腔的压力可调整时，内座体2的外侧壁的一端与外室11的内侧壁之间设置有第一密封圈51，内座体2的外侧壁的另一端与外室11的内侧壁之间设置有第二密封圈52；
[0074]
减振结构3被密封在第一密封圈51与第二密封圈52之间，避免减振结构3泄漏，使减振腔的压力在调整结束后可保持一定的压力，保证减振腔的密封性，提高减振结构3的减振效果。
[0075]
针对减振腔的压力调整不方便的问题，本实施例提出，减振腔的压力可调整时，外座体1形成有注入孔14，注入孔14连通外界与减振腔；通过注入孔14向减振腔内注入金属粉末或硅油或液压油；
[0076]
注入孔14内设置有调压机构6，通过调压机构6可调节减振腔的压力；可根据实际需要，通过调压机构6调节减振腔的压力至不同值，以适应不同的减振需要和不同的支撑刚度，使减振腔的压力与轴承72的运行条件相适配，提高减振效果和支撑效果，扩大了减振结构3及轴承座的应用范围。
[0077]
进一步，调压机构6包括密封柱61和调压件62，密封柱61可滑动地设置在注入孔14内且靠近减振腔设置；调压件62与密封柱 61传动连接且远离减振腔设置；
[0078]
通过控制调压件62运动，使密封柱61沿注入孔14的轴向滑动，进而调节减振腔的
压力；密封件沿注入孔14滑动至不同位置时，减振腔可达到不同的压力；密封件向靠近减振腔的方向滑动，减振腔的压力增大；密封件向远离减振腔的方向滑动，减振腔的压力减小。
[0079]
优选的，调压件62为螺钉；螺钉与注入孔14螺纹连接，转动螺钉，螺钉在注入孔14中的位置改变，进而带动密封柱61运动；通过控制螺钉的转动圈数，可控制密封柱61的滑动位移，进而调节减振腔的压力至对应值；使螺钉的转动圈数与减振腔的目标压力值相适配，提高了调整减振腔的压力的精度。
[0080]
具体地，注入孔14包括第一轴段141和第二轴段142；第一轴段141的一端与减振腔连通，第一轴段141的另一端与第二轴段142 连通；第一轴段141包括缩颈结构，可起到阻尼作用，避免操作调压件62时减振腔的压力出现急速变化导致内座体2或外座体1损坏；
[0081]
第二轴段142内设置有密封柱61，且第二轴段142与密封柱61 之间设置有第三密封圈53，避免液压油或硅油由注入孔14泄漏；
[0082]
注入孔14还包括第三轴段143，第三轴段143的一端与第二轴段142连通，第三轴段143的另一端与外界连通；第三轴段143设置有调压件62；具体地，第三轴段143形成有内螺纹，螺钉形成外螺纹，外螺纹与内螺纹配合，实现第三轴段143与螺钉的连接。
[0083]
轴承座的安装过程如下：
[0084]
将冷却通道的进液端411与进液流道12连通，将冷却通道的出液端412与出液流道13连通；
[0085]
在内座体2的外侧壁与外室11的内侧壁之间设置第一密封圈51 和第二密封圈52；将内座体2设置在外室11内，以保证减振腔的密封性；
[0086]
通过注入孔14将液压油或粘性硅油或金属粉末等注入到减振腔内，在密封柱61上设置第三密封圈53，将密封柱61设置在第二轴段142内；将调压件62设置在第三轴段143内；
[0087]
转动调压件62，使密封柱61沿注入孔14的轴向移动，进而对减振腔的压力进行调节，已达到不同的支撑刚度与阻尼；
[0088]
将该轴承座应用于电主轴71时，该轴承座装配在电主轴71上的过程与常规轴承座一致。
[0089]
《电主轴组件》
[0090]
本实施例还提供一种电主轴组件，包括电主轴71、轴承72和上述任一项所述的轴承座；轴承座套设在电主轴71的外周侧，且与电主轴71通过轴承72连接。
[0091]
《数控机床》
[0092]
本实施例还提供一种数控机床，包括机床本体，机床本体上设置有上述任一项所述的轴承座或上述所述的电主轴组件。
[0093]
实施例2
[0094]
《轴承座》
[0095]
如图3所示，与实施例1不同的是，减振结构3通过向减振腔内注入热熔胶类材料固化形成，且减振腔的压力不可调整；可吸收振动，同时提高了外座体1与内座体2之间的连接刚度；提高了轴承72运行的稳定性，提高了电主轴71的回转精度，保证电主轴71可靠运行；解决减振结构3的刚度低导致轴承72运行不稳定和电主轴71的加工精度低的问题；
[0096]
优选的，热熔胶类材料为环氧树脂。
[0097]
轴承座的安装过程如下：
[0098]
将冷却通道的进液端411与进液流道12连通，将冷却通道的出液端412与出液流道13连通；
[0099]
将内座体2设置在外室11内，其中两者配合为小间隙配合；
[0100]
通过注入孔14将热熔胶类材料注入到减振腔内，直至热熔胶类材料固化；
[0101]
将该轴承座应用于电主轴71时，该轴承座装配在电主轴71上的过程与常规轴承座一致。
[0102]
《电主轴组件》
[0103]
如图4a和图4b所示，本实施例还提供一种电主轴组件，包括电主轴71、轴承72和上述任一项所述的轴承座；轴承座套设在电主轴 71的外周侧，且与电主轴71通过轴承72连接。
[0104]
实施例3
[0105]
《轴承座》
[0106]
如图6、图7和图8所示，与实施例1不同的是，内座体2可直接形成冷却通道41，或内座体2中设置有冷却管4且内座体2采用金属粉末烧结而成，冷却管4形成有冷却通道41；具体地，内座体2 为粉末冶金件，制造时将冷却管4预埋于金属粉末中进行烧结，使内座体2与冷却管4构成一整体；
[0107]
外座体1形成有相对设置的进液流道12和出液流道13；减振结构3形成有进液通孔3131和出液通孔32；冷却通道的进液端411通过进液通孔3131与进液流道12连通，冷却通道的出液端412通过出液通孔32与出液流道13连通；
[0108]
冷却液经进液流道12和进液通孔3131进入冷却通道41，经出液通孔32和出液流道13排出；冷却液流经冷却通道41时可与内座体2完成热交换，进而带走轴承72高速转动产生的热量；散热路径短和冷却效果好；根据实际需要可选择不同的冷却液，达到不同的冷却效果。
[0109]
优选的，冷却管4沿内座体2的周向缠绕形成螺旋型结构，且螺旋型结构的轴向与内座体2的轴向一致，增大了冷却管4与内座体2 之间的接触面积，提高了轴承72的散热效果。
[0110]
轴承座的安装过程如下：
[0111]
将金属粉末设置在内座体2的模具中，将冷却管4预埋于金属粉末中；
[0112]
对金属粉末进行烧结，直至内座体2与冷却管4形成一整体件；
[0113]
将该整体件设置在外室11内；
[0114]
将冷却通道的进液端411通过进液通孔3131与进液流道12连通，将冷却通道的出液端412通过出液通孔32与出液流道13连通；
[0115]
将该轴承座应用于电主轴71时，该轴承座装配在电主轴71上的过程与常规轴承座一致。
[0116]
《电主轴组件》
[0117]
如图9所示，本实施例还提供一种电主轴组件，包括电主轴71、轴承72和上述任一项所述的轴承座；轴承座套设在电主轴71的外周侧，且与电主轴71通过轴承72连接。
[0118]
实施例4
[0119]
《轴承座》
[0120]
与实施例1不同的是，在减振腔内直接设置冷却管4，冷却管4 一定的吸振能力和刚度；可吸收轴承72的振动，同时提高了轴承72 运行的稳定性，保证电主轴71的回转精度；冷却管4形成冷却通道 41，向冷却通道41内通入冷却液，可带走轴承72高速旋转产生的热量。
[0121]
《电主轴组件》
[0122]
如图10所示，本实施例还提供一种电主轴组件，包括电主轴71、轴承72和上述任一项所述的轴承座；轴承座套设在电主轴71的外周侧，且与电主轴71通过轴承72连接。
[0123]
以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。