一种电机主轴的制作方法

本发明涉及机床加工设备技术领域，具体涉及一种电机主轴。

背景技术：

加工中心的主轴是整个机床的核心之一，配上电机及传动装置后可以对工件进行铣、镗、钻、攻等各种工序，主轴的精度往往决定了工件的加工精度。目前主轴传动方式采用皮带传动，转速慢，加工效率和精度不高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种电机主轴，提高主轴的转速，稳定性、刚性，节省空间。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：一种电机主轴，包括防水环、气环、前盖、角接触轴承、前轴承座、套筒、碟簧、拉杆、电机定子、电机转子、芯轴、编码器安装板、编码器、油缸套、活塞、油缸盖、气管快插直通接头、打刀块、编码轮、后盖、后轴承座；

所述电机转子与芯轴一体，芯轴穿套在电机转子内；所述的电机定子穿套在套筒内，与套筒固定连接；套筒的两端设置前轴承座和后盖；套筒通过前轴承座、后轴承座和角接触轴承与芯轴转动连接；

套筒外周设置有螺旋状冷却油沟槽，套筒的一端设置冷却油入口，另一端设置冷却油出口；

前轴承座的前端设置有前盖，前盖上设置出气孔和气幕保护孔，气幕保护孔的内侧设置气环；

前盖的前端设置有防水环；

后盖的后端设置油缸套；油缸套内设置活塞；油缸套的后端设置油缸盖；油缸盖的后端设置气管快插直通接头活塞位于拉杆的后端，拉杆的末端打刀块；

所述后盖上安装编码器安装板；编码器安装在编码器安装板上；芯轴的末端安装编码轮；所述芯轴的中心孔内设置拉杆和碟簧。

进一步地，所述芯轴的前端和后端分别设置有对角接触轴承进行轴向定位的前锁紧螺母和后锁紧螺母。

进一步地，所述芯轴的前端面在中心孔的外周设置有端键。

进一步地，所述的后盖内设置后轴承座；后轴承座与后轴承座盖固定连接；后轴承座盖的外周延伸至后盖的后部；后盖与后轴承座盖之间设置有后调整环，后调整环与后盖通过压簧连接。

进一步地，所述活塞和油缸套接触的面之间设置有密封环、抗磨环以及螺旋挡圈；活塞与油缸盖之间设置密封圈和抗磨环；所述的油缸套和油缸盖之间设置有o型圈。

进一步地，所述套筒和芯轴之间设置有密封环，密封环位于电机定子的前端。

进一步地，电机转子的两端设置有转子隔环。

本发明的有益效果：本发明主轴、油缸、电机一体设计，来取代电机外置皮带传动，油缸取代打刀缸，电机内藏，提高主轴的高转速，稳定性，提高主轴的轴向刚性，径向刚性，节省空间。

附图说明

为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1中a的放大图。

图3为图1中b的放大图。

图4为图1的左侧视图。

图5为图1的k向视图。

图6为图5的e向视图。

图7为图5的d向视图。

图8为前盖的结构示意图。

具体实施方式

下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-8所示，为本发明的一种电机主轴，包括端键2、防水环4、气环5、前锁紧螺母6、前盖7、前迷宫环9、角接触轴承10、前轴承座11、前隔环13、密封环16、拉刀夹爪17、套筒18、碟片前隔环19、碟簧20、拉杆21、电机定子22、电机转子23、芯轴24、转子隔环25、编码器安装板27、编码器29、油缸套32、活塞33、油缸盖34、气管快插直通接头36、闷头44、打刀块46、编码轮47、后锁紧螺母48、后轴承座盖51、后调整环52、压簧53、角接触轴承10、后盖55、后轴承座57、碟片中隔环58。

本发明的电机定子22穿接于套筒18的内侧；电机转子23穿接于电机定子22的内侧；芯轴24穿接于电机转子23内，转子采用压配方法与主轴做成一体，芯轴24并在电机转子的带动下转动。电机转子的两端设置转子隔环25，转子隔环25上设置有动平衡修正处，即为转子隔环上的螺纹孔，通过添加塞铅加重实现动平衡修正。

套筒18通过前轴承座11、角接触轴承10和后轴承座57与芯轴转动连接。

本发明在套筒18的前端设置前轴承座11，前轴承座11的后端设置有伸入套筒18与芯轴24之间的延伸部，延伸部的后端设置有密封环16，密封环16通过螺钉与前轴承座11固定连接，密封环上设置有与延伸部内周紧密连接的阶梯密封圈；前轴承座11延伸部的内侧与芯轴24之间的间隙内设置前隔环13，前隔环13抵在子芯轴24向外突出的阶梯环的轴肩上。

前轴承座11的前端设置前盖7；前盖7与前轴承座11通过内六角螺钉连接；套筒18外周设置有螺旋状冷却油沟槽，套筒的一端设置冷却油入口，另一端设置冷却油出口；前轴承座11的前端设置有前盖7，前盖7上设置出气孔7a和气幕保护孔7b，气幕保护孔的内侧设置气环5；

前盖7与芯轴24直径设置锁紧螺母6和前迷宫环9；前迷宫环9与前盖7转动连接，前迷宫环9和前隔环13之间设置交接触轴承，前迷宫环9的前端设置锁紧螺母6，锁紧螺母6与芯轴24螺接；锁紧螺母6对角接触轴承进行轴向定位。

前盖7的前端设置防水环4，防水环4与芯轴24之间设置o型圈，防水环4与锁紧螺母6通过螺钉连接，且与前盖7转动连接。

芯轴24的前端面在中心孔的外周设置端键2，端键2通过螺钉与芯轴24连接。

如图2所示，前轴承座11和前盖7上设置有a、b、c、d、e五个气幕保护孔，外界压缩空气通过气管进入主轴气幕保护孔，然后通过前端气幕小孔吹出，为了防止铁屑等异物进入主轴内部。前轴承座11上还设置有冷区空g，齐木保护孔b上设置有焊接口f，防水环4上设置有螺纹孔h。

本发明的锁紧螺母6和前盖7之间还设置气环5。气环位于气幕保护孔e的内侧。

本发明套筒18的后端设置有后盖55，后盖55通过螺钉与套筒18固定连接。后盖55与芯轴24之间套设后轴承座57，角接触轴承10套设在后轴承座57与芯轴24之间。后轴承座57的内侧设置有突出的内环，内环与芯轴之间设置后隔环56；后轴承座57的后端设置后轴承座盖51，后轴承座盖5通过螺钉与后轴承座57连接，角接触轴承10前端和后端分别为后隔环56和后锁紧螺母48。后锁紧螺母48与芯轴螺接，位于穿接于后轴承座盖51内，与后轴承座盖51转动连接，与后隔环56和后轴承座57配合，对角接触轴承10进行轴向定位。

本发明在后轴承座57于后轴承座盖51之间设置有后调整环52，后调整环52通过压簧53与后轴承座57连接，后轴承座57朝向后轴承座盖51的一面设置有圆孔，压簧53的一端固定在圆孔内，另一端与后调整环52连接，在压簧的作用下，后调整环52始终抵住后轴承座盖51。本发明芯轴24的后端设置编码轮47，编码轮47通过螺钉与芯轴24固定连接。后盖55的后端通过螺钉安装编码器安装板27，编码器29安装在编码器安装板27上。本发明在主轴的后端设置有测速、测角位移的传感器。

本发明在芯轴24和套筒18的后端设置油缸套32，油缸套32的后端设置油缸盖34，油缸套内设置有活塞33。活塞33和油缸套32接触的面之间设置有密封环、抗磨环以及螺旋挡圈。活塞33与油缸盖34之间设置密封圈和抗磨环。油缸套32和油缸盖34之间设置有o型圈。油缸套32上设置闷头44。油缸盖34的后端设置气管快插直通接头36。活塞33向前移动，推动拉刀杆，拉刀杆使碟簧变形，产生拉刀力，拉刀力使拉刀夹爪拉住刀柄，刀柄装上刀具，完成换刀过程。碟簧预紧距离3.7mm，拉刀力7500n，拉刀行程2mm；打刀力1300kg，打刀行程11mm；装配时注意添加润滑脂。

本发明的芯轴24的中心孔内设置有拉刀杆21。拉刀杆21的前端设有拉刀夹爪17，可抓紧拉钉将刀具拉紧在芯轴24的锥孔中固定。拉刀杆21上套装有两个碟簧20，碟簧20的前端设置碟片前隔环19，碟片前隔环19的前端面抵在芯轴内的轴肩上。两个碟簧20之间设置有碟片中隔环58。拉刀杆21的后端设置有用于对碟簧进行限位的凸环。拉刀杆21的后端穿过编码轮47与打刀块46通过螺钉连接。

本发明的套筒18上设置有用于检测温度的孔72，通过感温线与温度传感器连接。

本发明通过水冷机沿套筒的螺旋状冷却油沟槽不断循环实现降温，电主轴的内置高速电动机由主轴驱动器来驱动。

油缸套32上设置有感应开关69和接头67，接头67为感应开关接头，连接系统，主要用来控制电路从而控制电主轴的运行。

本发明的电主轴的具体的工作原理和工作流程如下：高速电主轴电机的绕组相位互差120°，通以三相交流电后，三相绕组各自形成一个正弦交变磁场，这三个对称的交变磁场互相迭加，合成一个强度不变，磁极朝一定方向恒速旋转的磁场，磁场转速就是电主轴的同步转速。异步电动机的同步转速n由输入电机定子绕组电流的频率f和电机定子的极对数p决定（n=60f/p）。电主轴就是利用变换输入电动机定子绕组的电流的频率和激磁电压来获得各种转速。在加速和制动过程中，通过改变频率进行加减速，以免电机温升过高。由于电机旋转磁场的方向取决于输入定子三相交流电的相序，故改变电主轴输入电流的相序，便可改变电主轴的旋转方向。

本发明的电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪音低、响应快等优点，并且相比于现有主轴而言，转速高，功率大，简化机床设计，更易实现主轴定位，是高速主轴单元中的一种理想结构。

上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。