一种电动主轴的制作方法

本发明涉及精密机械制造技术领域，具体为一种电动主轴。

背景技术：

在不断发明和创造中提高加工质量并使质量日臻完善，这是机床制造业的努力方向，那些对于产品质量起重要影响的机床，例如磨床、车床等，这种问题就更为突出。

变频电动主轴磨具单元是机床中的重要部分，其内部含有高精度轴承，传统的设计是采用滚动轴承实现，其优点是结构简单、使用方便，但由于这些高精度轴承随着工作时间的加长会不断升温，高温将使其产生热变形而丧失原有的回转精度，具体带来了如下缺陷：

1、运转物质不平衡而产生离心力；

2、产生轴承游隙变化；

3、滚动轴承脂润滑使用寿命周期短；

4、滚动轴承的加工精度变差。

上述回转精度的丧失，会导致在精磨削环型件时，出现圆形偏差、圆度误差、直线性和粗糙度等几何精度的缺欠。

为了改善这种高温状态，现有技术中往往使用循环水对变频电动主轴磨具单元进行冷却，但这种冷却方式会带来如下缺陷：

1、循环水容易渗漏造成电机烧毁；

2、循环水渗漏造成轴承损坏，维修费用高。

在专利号为cn200920106789.3的中国专利中具体公开了一种恒温变频电动主轴磨具单元，包括磁性热交换制冷器和变频电动主轴磨具单元，其中制冷器安装在变频电动主轴磨具单元的尾部；变频电动主轴磨具单元的头部设置有排气槽；制冷器将制冷后的空气由变频电动主轴磨具单元的尾部输入其内部；该冷却后的空气进行热交换后由所述排气槽排出。

在专利号为cn201611175667.0的中国专利中具体公开了一种基于动压滑动轴承的电主轴，在主轴的前部和后端分别安装有前液体动压滑动轴承和后液体动压滑动轴承，可以承受更大的转速。

但是，上述两个专利文献均未对电动主轴的动力输出端进行有效的密封，防止电动主轴工作过程中，外部的加工液渗入电动主轴内。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供了一种电动主轴，其通过利用在主轴本体的动力输出端设置内密封套与外密封套穿插配合形成的矩形迷宫结构对主轴本体的动力输出端进行防水密封，解决了电动主轴工作过程中防水密封的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电动主轴，包括：

主轴本体；

外壳；

密封总成，所述密封总成设置于所述主轴本体的两端，其包括靠近所述主轴本体的动力输出端设置的第一密封组件与远离所述动力输出端设置的第二密封组件,所述第一密封组件包括连接套设于所述主轴本体上的内密封套与套设于该内密封套外部的外密封套，所述内密封套与外密封套穿插配合形成迷宫密封结构；

冷却系统，所述冷却系统围绕所述主轴本体设置于所述外壳上，其包括设置于所述外壳上的进液喷嘴、出液喷嘴和螺旋围绕所述冷却系统设置于外壳侧壁内的冷却通道，所述进液喷嘴与出液喷嘴均与所述冷却通道连通，所述冷却通道与所述主轴本体之间设置有衬套隔离；以及

润滑系统，所述润滑系统设置于所述外壳上，其包括第一润滑组件与第二润滑组件，所述第一润滑组件连通所述第一密封组件，所述第二润滑组件连通所述第二密封组件。

作为改进，所述内密封套与所述主轴本体通过螺纹连接，其与所述外密封套穿插配合的穿插部成锯齿形设置。

作为改进，所述内密封套的外圆周侧壁倾斜成广口设置，其开口方向指向所述主轴本体的外部。

作为改进，所述第一密封组件还包括：

第一轴承座，所述第一轴承座别与所述外壳、所述外密封套连接设置，其侧壁上沿其轴线方向圆周等距设置有若干的第一通道；

第一外隔圈，所述第一外隔圈同轴设置于所述第一轴承座内，沿其轴向，其中部凹陷两端边沿凸起，且其中部凹陷处通过所述第一通道与所述第一润滑组件连通，该第一外隔圈两端边沿凸起处均设置有沿其轴线方向圆周阵列设置的第一通孔；

第一轴承，所述第一轴承同轴设置于所述第一轴承座内，其位于所述第一外隔圈轴线方向的两端，且其均套设于所述主轴本体上，该第一轴承均通过所述第一通孔与所述第一外隔圈中部凹陷处连通；

第一内隔圈，所述第一内隔圈套设于所述主轴本体上，其同轴设置于所述第一外隔圈内。

作为改进，所述第二密封组件包括：

水套，所述水套同轴设置于所述外壳的内部；

端盖，所述端盖同轴设置于所述外壳的内部，其隔绝密封所述第二密封组件；

第二轴承座，所述第二轴承座同轴设置于所述水套的内部，其与所述端盖连接设置，且其侧壁上沿其轴线方向圆周等距设置有若干的第二通道与第三通道，该第二通道与第三通道交错设置；

第二外隔圈，所述第二外隔圈同轴设置于所述第二轴承座内，沿其轴线方向，其中部凹陷两端边沿凸起，且其中部凹陷处通过所述第二通道与所述第二润滑组件连通，该第二外隔圈两端边沿凸起处均设置有沿其轴线方向圆周阵列设置的第二通孔；

第二轴承，所述第二轴承同轴设置于所述第二轴承座内，其位于所述第二外隔圈轴向两端，且其均套设于所述主轴本体上，该第二轴承通过所述第二通孔与所述第二外隔圈中部凹陷处连通；

第二内隔圈，所述第二内隔圈套设于所述主轴本体上，其同轴设置于所述第二外隔圈内；以及

隔套，所述隔套设置于所述第二轴承座轴线一端，其隔绝所述主轴本体与所述第二轴承座。

作为改进，所述端盖与所述外壳之间抵触设置有若干的预紧弹性件，该预紧弹性件均沿所述端盖的轴线方向圆周阵列设置。

作为改进，所述第一润滑组件包括：

第一润滑喷嘴，所述第一润滑喷嘴通过设置于该外壳侧壁内的第一润滑管道与所述第一密封组件轴线方向上的任一侧端部连通；以及

第二润滑喷嘴，所述第二润滑喷嘴相对于所述第一润滑喷嘴，通过设置于该外壳侧壁内的第二润滑管道与所述第一密封组件轴线方向上的另一侧端部连通。

作为改进，所述外密封套上倾斜设置有排水孔，所述第一轴承座设置有中转孔，所述排水孔通过中转孔与所述第一润滑管道连通设置。

作为改进，所述排水孔倾斜向下设置。

作为改进，所述第二润滑组件包括：

第三润滑喷嘴，所述第三润滑喷嘴通过开设于所述外壳侧壁内的第三润滑管道与所述第二密封组件轴线方向上的任一侧端部连通；以及

第四润滑喷嘴，所述第四润滑喷嘴相对于所述第三润滑喷嘴，通过开设于所述外壳侧壁内的第四润滑管道与所述第二密封组件轴线方向上的另一侧端部连通。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过内密封套与外密封套穿插配合形成的矩形迷宫结构对主轴本体动力输出端进行防水密封，且通过主轴本体旋转产生的离心力配合内密封套的广口设置的外圆周边沿，使进入内密封套与外密封套间歇的水分甩出，防止外部的水分进入电动主轴内部，对电动主轴内部结构进行有效的防水；

(2)本发明利通过利用冷却系统对主轴本体进行液体冷却，提高主轴本体冷却效率的同时，利用润滑系统，将雾化的润滑油与空气混合，通入到主轴本体前后端的滚道轴承上，对滚动轴承进行持续润滑，避免电动主轴长时间使用后润滑油脂失效，润滑效果不佳的情况发生，延长电动主轴的使用寿命；

(3)本发明通过利用在电动主轴的外部螺旋设置冷却通道进行冷却液的循环冷却，保证电动主轴在长期工作过程中的有效冷却，较空气冷却，液体冷却速度块，冷却效果好；

(4)本发明通过利用将供应至主轴本体动力输出端进行润滑的油气进行导向，使其中部分的油气流转到密封外套处，将进入到电动主轴内部的水分，通过润滑油气的压力，通过密封外套上的排水孔排出电动主轴，保持电动主轴内部的干燥，与内密封套的迷宫防水结构相互配合，形成二次防水的效果。

综上所述，本发明具有防水效果好，冷却效果好，润滑效果好，使用寿命长，工作状态稳定等优点，尤其适用于精密机械制造技术领域。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明剖视结构示意图一；

图3为图2中a处结构放大示意图；

图4为本发明剖视结构示意图二；

图5为图4中b处结构放大示意图；

图6为本发明剖视结构示意图三；

图7为图6中c处结构放大示意图；

图8为本发明剖视结构示意图四；

图9为本发明剖视结构示意图五；

图10为本发明剖视结构示意图六；

图11为本发明剖视结构示意图七；

图12为本发明剖视结构示意图八；

图13为图12中d处结构放大示意图；

图14为本发明第一轴承座剖视结构示意图；

图15为本发明第一密封组件剖视结构示意图；

图16为本发明第二密封组件剖视结构示意图；

图17为本发明第一外隔圈立体结构示意图；

图18为图17中e处结构放大示意图；

图19为本发明第二外隔圈立体结构示意图；

图20为图19中f处结构放大示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一：

如图1、图2、图4与图5所示，一种电动主轴，包括：

主轴本体1；

外壳2；

密封总成3，所述密封总成3设置于所述主轴本体1的两端，其包括靠近所述主轴本体1的动力输出端11设置的第一密封组件31与远离所述动力输出端11设置的第二密封组件32,所述第一密封组件31包括连接套设于所述主轴本体1上的内密封套311与套设于该内密封套311外部的外密封套312，所述内密封套311与外密封套312穿插配合形成迷宫密封结构；

冷却系统4，所述冷却系统4围绕所述主轴本体1设置于所述外壳2上，其包括设置于所述外壳2上的进液喷嘴41、出液喷嘴42和螺旋围绕所述冷却系统4设置于外壳2侧壁内的冷却通道43，所述进液喷嘴41与出液喷嘴42均与所述冷却通道43连通，所述冷却通道43与所述主轴本体1之间设置有衬套44隔离；以及

润滑系统5，所述润滑系统5设置于所述外壳2上，其包括第一润滑组件51与第二润滑组件52，所述第一润滑组件51连通所述第一密封组件31，所述第二润滑组件52连通所述第二密封组件32。

需要说明的是，电动主轴的工作环境中，无法避免的会存在各种加工添加液体，例如切削液、润滑液等，这些液体在电动主轴进行工作的过程中，极有可能从电动主轴的动力输出端进入电动主轴的内部，伤害电动主轴，因此，本申请通过在主轴本体1的动力输出端设置内密封套311与外密封套312穿插配合形成迷宫密封结构，利用迷宫密封结构对电动主轴进行有效的防水。

进一步说明的是，主轴本体1在进行旋转工作的过程中，会不断升温，而主轴本体1的内部又是密封的，热力积聚在主轴本体1的内部，不及时进行冷却散热，会导致主轴本体1精度降低，因此，需要及时对主轴本体1进行降温冷却，本申请，通过在对主轴本体1进行包裹的外壳2内设置冷却通道43对主轴本体1螺旋环绕，在冷却通道43内通入冷却液体，利用冷却液体对主轴本体1进行有效、快速的冷却，避免了主轴本体1升温给其运转带来的各种问题，其中，衬套44将外壳2上的冷却通道43进行密封，防止冷却通道43内的冷却液体泄露到主轴本体1内，此外，本申请中的冷却液通过泵送装置，将冷却液通过进液喷嘴41，将冷却液输入到冷却通道43内，再由与冷却通道43连通的出液喷嘴42将冷却液回收，通过制冷装置将冷却液制冷后，再循环使用。

此外，在主轴本体1进行旋转工作的过程中，位于主轴本体1轴向两端的第一密封组件31与第二密封组件32内设置的第一轴承315与第二轴承325，会由于主轴本体1的升温，导致轴承润滑脂干化失去润滑效果，本申请，通过在外壳2内设置第一润滑组件51与第二润滑组件52，将润滑油脂与空气的混合物输入到第一密封组件31与第二密封组件32内，分别对第一轴承315与第二轴承325进行持续的润滑，保证了主轴本体1稳定工作。

本申请中的所述主轴本体1包括转轴、转子与定子，转子同轴套设于转轴的外壁上，其随所述转轴同步旋转，定子同轴套设于转子的外壁上，其固定设置，定子与转子相互配合形成电动机的结构。

如图3所示，作为一种优选的实施方式，所述内密封套311与所述主轴本体1通过螺纹连接，其与所述外密封套312穿插配合的穿插部3111成锯齿形设置。

进一步的，所述内密封套311的外圆周侧壁3112倾斜成广口设置，其开口方向指向所述主轴本体1的外部。

需要说明的是，本申请，将密封主轴本体1输出端部的内密封套311与外密封套312设计为相互穿插配合的齿形迷宫结构，利用齿形迷宫结构阻挡液体进入到主轴本体1的内部，每个锯齿就是一重防水密封，多个锯齿形成多重的防水密封。

进一步说明的是，本申请利用主轴本体1的旋转配合内密封套311外圆周侧壁3112倾斜设置，利用主轴本体1旋转产生的离心力，配合外圆周侧壁3112的倾斜坡度，使进入到内密封套311与外密封套312夹缝内的水分，被甩出，有效的禁止液体流入主轴本体1内。

如图4、图5、图14、图15、图17与图18所示，作为一种优选的实施方式，所述第一密封组件31还包括：

第一轴承座313，所述第一轴承座313别与所述外壳2、所述外密封套312连接设置，其侧壁上沿其轴线方向圆周等距设置有若干的第一通道3131；

第一外隔圈314，所述第一外隔圈314同轴设置于所述第一轴承座313内，沿其轴向，其中部凹陷两端边沿凸起，且其中部凹陷处通过所述第一通道3131与所述第一润滑组件31连通，该第一外隔圈314两端边沿凸起处均设置有沿其轴线方向圆周阵列设置的第一通孔3141；

第一轴承315，所述第一轴承315同轴设置于所述第一轴承座313内，其位于所述第一外隔圈314轴线方向的两端，且其均套设于所述主轴本体1上，该第一轴承315均通过所述第一通孔3141与所述第一外隔圈314中部凹陷处连通；

第一内隔圈316，所述第一内隔圈316套设于所述主轴本体1上，其同轴设置于所述第一外隔圈314内。

如图8与图9所示，进一步的，所述第一润滑组件51包括：

第一润滑喷嘴511，所述第一润滑喷嘴511通过设置于该外壳2侧壁内的第一润滑管道512与所述第一密封组件31轴线方向上的任一侧端部连通；以及

第二润滑喷嘴513，所述第二润滑喷嘴513相对于所述第一润滑喷嘴511，通过设置于该外壳2侧壁内的第二润滑管道514与所述第一密封组件31轴线方向上的另一侧端部连通。

需要说明的是，本申请中，第一润滑嘴511与第二润滑嘴513中，任意一个通入油气混合物，则另一个则输出润滑后的油气混合物。

进一步说明的是，油气混合物进入到第一润滑管路512或者是第二润滑管路514时，进入到第一密封组件31处时，油气混合物首先通过第一轴承座313，使油气混合物分散到第一外隔圈314中部的凹陷位置处，再通过第一通孔3141将油气混合物分散到位于第一外隔圈314轴向两端的第一轴承315处，对第一轴承315进行持续润滑，且由于油气混合物的气液混合的特性，在油气混合物进入到第一密封组件31内后，油气可以自行扩散到有轴承游隙的地方，较传统的润滑油脂进行润滑，润滑效果更好。

如图6、图7、16、图19与图20所示，作为一种优选的实施方式，所述第二密封组件32包括：

水套321，所述水套321同轴设置于所述外壳2的内部；

端盖322，所述端盖322同轴设置于所述外壳2的内部，其隔绝密封所述第二密封组件32；

第二轴承座323，所述第二轴承座323同轴设置于所述水套321的内部，其与所述端盖322连接设置，且其侧壁上沿其轴线方向圆周等距设置有若干的第二通道3231与第三通道3232，该第二通道3231与第三通道3232交错设置；

第二外隔圈324，所述第二外隔圈324同轴设置于所述第二轴承座323内，沿其轴线方向，其中部凹陷两端边沿凸起，且其中部凹陷处通过所述第二通道3231与所述第二润滑组件32连通，该第二外隔圈324两端边沿凸起处均设置有沿其轴线方向圆周阵列设置的第二通孔3241；

第二轴承325，所述第二轴承325同轴设置于所述第二轴承座323内，其位于所述第二外隔圈324轴向两端，且其均套设于所述主轴本体1上，该第二轴承325通过所述第二通孔3241与所述第二外隔圈324中部凹陷处连通；

第二内隔圈326，所述第二内隔圈326套设于所述主轴本体1上，其同轴设置于所述第二外隔圈324内；以及

隔套327，所述隔套327设置于所述第二轴承座323轴线一端，其隔绝所述主轴本体1与所述第二轴承座323。

进一步，所述端盖322与所述端部外壳22之间抵触设置有若干的预紧弹性件328，该预紧弹性件328均沿所述端盖322的轴线方向圆周阵列设置，其中，预紧弹性件328包括外部的金属制的外套与设置于外套内的弹性件，其通过弹性件的压缩弹力对水套321进行预紧。

如图10与图11所示，更进一步的，所述第一润滑组件51包括：

第一润滑嘴511，所述第一润滑嘴511设置于所述端部外壳22上，其通过设置于该端部外壳22侧壁上的第一润滑管路512与所述第二密封组件32的一侧端部连通；以及

第二润滑嘴513，所述第一润滑嘴513设置于所述端部外壳22上，其相对于所述第一润滑嘴511，通过设置于该端部外壳22侧壁上的第二润滑管路514与所述第二密封组件32另一侧端部连通。

需要说明的是，第一润滑组件51的工作原理与第二润滑组件52的工作原理相同，其也利用油气混合物对第二密封组件32内的第二轴承325进行润滑。

其中，第二密封组件32内的水套321是对端部外壳22上的第二冷却通道42进行密封，避免第二冷却通道42内的冷却液流入到主轴本体1内。

实施例二：

图12为本发明一种电动主轴的实施例二的一种结构示意图；如图12所示，其中与实施例一种相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点。该实施例二与图1所示的实施例一的不同之处在于：

如图12与图13所示，一种电动主轴，所述外密封套312上倾斜设置有排水孔3121，所述第一轴承座313设置有中转孔3132，所述排水孔3121通过中转孔3132与所述第一润滑管道512连通设置。

进一步的，所述排水孔3121倾斜向下设置。

需要说明的是，为了保证主轴本体1内的尽可能的不被液体渗入，本申请通过在外密封套312上开设排水孔3121，利用排水孔3121排出渗入主轴本体1内的液体，其中，排水孔3121通过设置在第一轴承座313上的中转孔3132与第四润滑管路524连通，利用第四润滑管路524内流道的油气混合物的正压，将渗入主轴本体1内部的液体挤压从排水孔3121排出。

进一步说明的是，本申请中的排水孔3121优选设置于外密封套312的下方，且倾斜向下设置，更利于液体的排出。

此外，需要具体说明的是，在主轴本体1运转时，第一润滑通道512内也充满了润滑油气，即该第一润滑通道512内也存在了正压，即使外部的液体灌入排水孔3121，也会被其内的正压排出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。