專利名稱：一種采用環(huán)下潤滑的高速電主軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電主軸，特別是涉 及一種采用環(huán)下潤滑的高速電主軸。
背景技術(shù)：
高速主軸單元是高速加工機(jī)床最為關(guān)鍵的部件。高速主軸單元的類型主要有電主軸、氣動(dòng)主軸、水動(dòng)主軸。不同類型輸出功率相差較大,高速加工機(jī)床主軸需在極短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)升降速，并在指定位置快速準(zhǔn)停。這就要求主軸有很高的角減速度和角加速度。如果通過皮帶等中間環(huán)節(jié)，不僅會(huì)在高速狀態(tài)打滑、產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，而且增加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，給機(jī)床快速準(zhǔn)停造成很大困難。目前，多數(shù)高速機(jī)床主軸采用內(nèi)裝式主軸電機(jī)一體化的主軸單元，即所謂內(nèi)裝式電機(jī)主軸(Build-in MotorSpindle),簡稱“電主軸”。它采用無外殼電機(jī)，將帶有冷卻套的電機(jī)定子裝配在電主軸單元的殼體內(nèi)，轉(zhuǎn)子和機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)部件做成一體，主軸的變速范圍完全由變頻交流電機(jī)控制，使變頻電機(jī)和機(jī)床主軸合二為一。高速電主軸的核心支承部件是高速精密軸承，主軸軸承常見的潤滑方式有脂潤滑、油霧潤滑、油氣潤滑、噴射潤滑等，脂潤滑不需任何設(shè)備，是低速主軸普遍采用的潤滑方式，不適用于dn值在LOXlO6以上的主軸潤滑。油霧潤滑是將潤滑油(如透平油)經(jīng)壓力空氣霧化后對軸承進(jìn)行潤滑，這種潤滑方式實(shí)現(xiàn)容易，設(shè)備簡單，油霧既有潤滑功能，又能起到冷卻軸承的作用，但油霧不易回收，對環(huán)境污染嚴(yán)重。油氣潤滑是將少量的潤滑油不經(jīng)霧化而直接由壓縮空氣定時(shí)、定量地沿著專用的油氣管道壁均勻地被帶到軸承的潤滑區(qū)。潤滑油起潤滑的作用，而壓縮空氣起推動(dòng)潤滑油運(yùn)動(dòng)及冷卻軸承的作用。油氣始終處于分離狀態(tài)，這有利于潤滑油的回收，而對環(huán)境污染少。但采用這種潤滑方式，操作難度大，實(shí)施油氣潤滑時(shí)，一般要求每個(gè)軸承都有單獨(dú)的油氣噴嘴，對軸承噴射處的位置有嚴(yán)格的要求，否則不易保證潤滑效果，油氣潤滑的效果還受壓縮空氣流量和油氣壓力的影響。一般地講，增大空氣流量可以提高冷卻效果，而提高油氣壓力，不僅可以提高冷卻效果，而且還有助于潤滑油到達(dá)潤滑區(qū)，因此，提高油氣壓力有助于提高軸承的轉(zhuǎn)速。噴射潤滑是直接用高壓潤滑油對軸承進(jìn)行潤滑和冷卻的，功率消耗較大，成本高，常用在dn值為2. 5 X IO6以上的超高速主軸上。有鑒于此，本發(fā)明人對此進(jìn)行研究，專門開發(fā)出一種采用環(huán)下潤滑的高速電主軸，本案由此產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用環(huán)下潤滑的高速電主軸，具有潤滑效果好、主軸轉(zhuǎn)速聞等特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是
一種采用環(huán)下潤滑的高速電主軸，包括軸殼，以及安裝在軸殼內(nèi)的主軸，主軸的兩端分別套設(shè)有軸承，主軸的中間套有轉(zhuǎn)子，軸殼內(nèi)還設(shè)有與轉(zhuǎn)子相對應(yīng)的定子，油霧管安裝在主軸內(nèi)，油霧管上設(shè)有若干個(gè)與軸承的潤滑孔相對應(yīng)的噴嘴，主軸與油霧管噴嘴連接處設(shè)有通孔，軸殼上還設(shè)有與油霧管相連的油霧入口 ；所述高速電主軸的軸殼內(nèi)還設(shè)有冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)包括冷卻套，冷卻套安裝在定子外側(cè)，冷卻套外側(cè)環(huán)設(shè)有螺旋水槽，螺旋水槽連接冷卻管，冷卻管與安裝在軸殼的底端和頂端的冷卻液入口和冷卻液出口相連；所述軸承采用環(huán)下油潤滑或環(huán)下油氣潤滑。所述定子由具有高磁導(dǎo)率的矽鋼片迭壓而成，定子內(nèi)腔帶有沖制嵌線槽。主軸上與油霧管噴嘴相連的通孔直徑小于等于噴嘴直徑。軸承潤滑孔直徑小于等于噴嘴直徑。實(shí)施環(huán)下油或者油氣潤滑時(shí)，潤滑油或油氣通過油霧入口進(jìn)入油霧管，再依次通過油霧管噴嘴、主軸通孔和軸承潤滑孔，從軸承的內(nèi)圈噴入潤滑區(qū)。本發(fā)明的冷卻液為水，電機(jī)工作時(shí)，水從冷卻液入口進(jìn)入，通過冷卻管，流入螺旋水槽，再從冷卻管和冷卻液出口流出，用循環(huán)冷卻水吸收和帶走電機(jī)產(chǎn)生的熱量，保持電主 軸單元?dú)んw均勻的溫度分布。為加強(qiáng)冷卻效果，冷卻水的入口溫度應(yīng)嚴(yán)格控制，并有一定的壓力和流量。所述軸承采用角接觸球軸承、磁懸浮軸承、水基動(dòng)靜壓軸承或空氣動(dòng)靜壓軸的其中一種。上述高速電主軸工作原理高速電主軸電機(jī)的繞組相位互差120°，通以三相交流電后，三相繞組各自形成一個(gè)正弦交變磁場，這三個(gè)對稱的交變磁場互相迭加，合成一個(gè)強(qiáng)度不變，磁極朝一定方向恒速旋轉(zhuǎn)的磁場，磁場轉(zhuǎn)速就是電主軸的同步轉(zhuǎn)速.異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n由輸入電機(jī)定子繞組電流的頻率f和電機(jī)定子的極對數(shù)P決定(n=60f/p)。電主軸就是利用變換輸入電動(dòng)機(jī)定子繞組的電流的頻率和激磁電壓來獲得各種轉(zhuǎn)速。在加速和制動(dòng)過程中，通過改變頻率進(jìn)行加減速，以免電機(jī)溫升過高.由于電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的方向取決于輸入定子三相交流電的相序，故改變電主軸輸入電流的相序，便可改變電主軸的旋轉(zhuǎn)方向。采用環(huán)下潤滑方式的高速電主軸，在離心力的作用下潤滑油或油氣更易于到達(dá)軸承潤滑區(qū)，因而比普通的噴射潤滑和油氣潤滑效果好，可進(jìn)一步提高軸承的轉(zhuǎn)速。如普通油氣潤滑，角接觸陶瓷球軸承的dn值為2. OX IO6左右，采用加大油氣壓力的方法可將dn值提高到2. 2 X 106，而采用環(huán)下油氣潤滑則可達(dá)到2. 5X 106。以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖I為本實(shí)施例的高速電主軸結(jié)構(gòu)示意 圖2為本實(shí)施例的軸承環(huán)下潤滑結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I和圖2所示，一種采用環(huán)下潤滑的高速電主軸，包括軸殼1，以及安裝在軸殼I內(nèi)的主軸2，主軸2的兩端分別套設(shè)有軸承5，軸承內(nèi)圈51上設(shè)有若干個(gè)潤滑孔53，主軸2的中間套有轉(zhuǎn)子4，軸殼I內(nèi)還設(shè)有與轉(zhuǎn)子4相對應(yīng)的定子3，油霧管7安裝在主軸2內(nèi)，油霧管7上設(shè)有若干個(gè)與軸承5的潤滑孔53相對應(yīng)的噴嘴72，主軸2與油霧管噴嘴72連接處設(shè)有通孔21，軸殼I上還設(shè)有與油霧管7相連的油霧入口 71 ;所述高速電主軸的軸殼I內(nèi)還設(shè)有冷卻系統(tǒng)6，冷卻系統(tǒng)6包括冷卻套61，冷卻套61安裝在定子3外側(cè)，冷卻套61外側(cè)環(huán)設(shè)有螺旋水槽62，螺旋水槽62連接冷卻管63，冷卻管63與安裝在軸殼I的底端和頂端的冷卻液入口 64和冷卻液出口 65相連；所述軸承5采用環(huán)下油潤滑或環(huán)下油氣潤滑。所述定子3由具有高磁導(dǎo)率的矽鋼片迭壓而成，定子3內(nèi)腔帶有沖制嵌線槽。在本實(shí)施例中，潤滑孔53、主軸通孔21和噴嘴72均為圓形。主軸2上與油霧管噴嘴72相連的通孔21，其直徑小于等于噴嘴72直徑。 軸承潤滑孔53直徑小于等于噴嘴72直徑。實(shí)施環(huán)下油或者油氣潤滑時(shí)，潤滑油或油氣通過油霧入口 71進(jìn)入油霧管7，再依次通過油霧管噴嘴72、主軸通孔21和軸承潤滑孔53，從軸承5的內(nèi)圈51噴入潤滑區(qū)52，在離心力的作用下潤滑油或油氣更易于到達(dá)軸承潤滑區(qū)52，因而比普通的噴射潤滑和油氣潤滑效果好，可進(jìn)一步提高軸承5的轉(zhuǎn)速。
本實(shí)施例中的冷卻液為水，電機(jī)工作時(shí),水從冷卻液入口 64進(jìn)入，通過冷卻管63，流入螺旋水槽62，再從冷卻管63和冷卻液出口 65流出，用循環(huán)冷卻水吸收和帶走電機(jī)產(chǎn)生的熱量，保持電主軸單元?dú)んw均勻的溫度分布。為加強(qiáng)冷卻效果，冷卻水的入口溫度應(yīng)嚴(yán)格控制，并有一定的壓力和流量。冷卻系統(tǒng)6也可以采用其他冷卻液，只要能起到冷卻效果就行。在本實(shí)施例中，所述軸承5采用角接觸球軸承，磁懸浮軸承控制系統(tǒng)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，發(fā)熱問題難解決，一般在高速電主軸上應(yīng)用較少。水基靜壓軸承具有熱容量較大、軸承溫升較小的特點(diǎn)，部分解決了普通動(dòng)、靜壓軸承發(fā)熱嚴(yán)重的問題，主要用在低速重載場合?？諝鈩?dòng)靜壓軸承徑向剛度低并有沖擊，但高速性能好，一般用在超高速、輕載、精密主軸上。角接觸球軸承主要應(yīng)用在dn值在2. OX IO6以下的高速主軸中，無論是速度極限、承載能力、剛度、精度等各方面均能很好地滿足要求并已標(biāo)準(zhǔn)化，且價(jià)格低廉。上述實(shí)施例和圖式并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。
權(quán)利要求
1.一種采用環(huán)下潤滑的高速電主軸，其特征在于包括軸殼，以及安裝在軸殼內(nèi)的主軸，主軸的兩端分別套設(shè)有軸承，主軸的中間套有轉(zhuǎn)子，軸殼內(nèi)還設(shè)有與轉(zhuǎn)子相對應(yīng)的定子，油霧管安裝在主軸內(nèi)，油霧管上設(shè)有若干個(gè)與軸承的潤滑孔相對應(yīng)的噴嘴，主軸與油霧管噴嘴連接處設(shè)有通孔，軸殼上還設(shè)有與油霧管相連的油霧入口 ；所述高速電主軸的軸殼內(nèi)還設(shè)有冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)包括冷卻套，冷卻套安裝在定子外側(cè)，冷卻套外側(cè)環(huán)設(shè)有螺旋水槽，螺旋水槽連接冷卻管，冷卻管與安裝在軸殼的底端和頂端的冷卻液入口和冷卻液出口相連；所述軸承采用環(huán)下油潤滑或環(huán)下油氣潤滑。
2.如權(quán)利要求I所述的一種采用環(huán)下潤滑的高速電主軸，其特征在于所述定子由具有高磁導(dǎo)率的矽鋼片迭壓而成，定子內(nèi)腔帶有沖制嵌線槽。
3.如權(quán)利要求I所述的一種采用環(huán)下潤滑的高速電主軸，其特征在于所述主軸上與油霧管噴嘴相連的通孔，其直徑小于等于噴嘴直徑。
4.如權(quán)利要求I所述的一種采用環(huán)下潤滑的高速電主軸，其特征在于所述軸承潤滑孔直徑小于等于噴嘴直徑。
5.如權(quán)利要求I所述的一種采用環(huán)下潤滑的高速電主軸，其特征在于所述冷卻系統(tǒng)的冷卻液為水。
6.如權(quán)利要求I所述的一種采用環(huán)下潤滑的高速電主軸，其特征在于所述軸承采用角接觸球軸承、磁懸浮軸承、水基動(dòng)靜壓軸承或空氣動(dòng)靜壓軸的其中一種。
全文摘要
本發(fā)明公開一種采用環(huán)下潤滑的高速電主軸，屬于電主軸技術(shù)領(lǐng)域，包括軸殼，以及安裝在軸殼內(nèi)的主軸，主軸的兩端分別套設(shè)有軸承，主軸的中間套有轉(zhuǎn)子，軸殼內(nèi)還設(shè)有與轉(zhuǎn)子相對應(yīng)的定子，油霧管安裝在主軸內(nèi)，油霧管上設(shè)有若干個(gè)與軸承的潤滑孔相對應(yīng)的噴嘴，主軸與油霧管噴嘴連接處設(shè)有通孔，軸殼上還設(shè)有與油霧管相連的油霧入口；所述高速電主軸的軸殼內(nèi)還設(shè)有冷卻系統(tǒng)，所述軸承采用環(huán)下油潤滑或環(huán)下油氣潤滑。采用環(huán)下潤滑方式的高速電主軸，在離心力的作用下潤滑油或油氣更易于到達(dá)軸承潤滑區(qū)，因而比普通的噴射潤滑和油氣潤滑效果好。
文檔編號(hào)B23B19/02GK102794467SQ20121031648
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者張新華, 張若煜 申請人:紹興文理學(xué)院