專利名稱：電機(jī)后置式滑動(dòng)軸承電主軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械制造領(lǐng)域，具體涉及一種高速精密加工用電主軸的結(jié)構(gòu)改進(jìn)。
背景技術(shù)：
以高切削速度、高進(jìn)給速度、高加工精度為主要特征的高速加工是當(dāng)代四大先進(jìn)制造技術(shù)之一，是繼數(shù)控技術(shù)之后使制造技術(shù)產(chǎn)生第二次革命性飛躍的一項(xiàng)高新技術(shù)。它不僅具有極高的生產(chǎn)率，而且可顯著地提高零件的加工精度和表面質(zhì)量。高速精密電主軸作為高速數(shù)控加工機(jī)床中的核心功能部件，其性能的高低直接影響到高速加工機(jī)床的整體發(fā)展水平。
高速精密電主軸是一種直接依賴于軸承技術(shù)、精密制造與裝配等技術(shù)的高度機(jī)電一體化的高科技產(chǎn)品。其特點(diǎn)在于，將電機(jī)的功能與機(jī)床主軸功能從結(jié)構(gòu)上融為一體，省去了復(fù)雜的中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，具有調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、可快速起動(dòng)和停車、易于實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速和精密控制等優(yōu)點(diǎn)。隨著現(xiàn)代裝備，制造業(yè)向高速度、高精度、高效率方向的飛速發(fā)展，對(duì)機(jī)床主軸單元的性能要求越來(lái)越高，電主軸正逐步取代傳統(tǒng)的皮帶傳動(dòng)式機(jī)械主軸，成為現(xiàn)代機(jī)床主軸的主流結(jié)構(gòu)。
高速精密電主軸的軸承包括磁懸浮軸承、空氣軸承、滾動(dòng)軸承和液體滑動(dòng)軸承等。其中，磁懸浮軸承轉(zhuǎn)速高，磨損小，但由于其控制系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)高，其作為機(jī)床主軸的實(shí)用性受到限制?？諝廨S承具有轉(zhuǎn)速高，磨損小，精度高的優(yōu)點(diǎn)，但由于其剛度小，承載能力有限，只能用于微小切削力加工的小功率主軸上。滾動(dòng)軸承是目前機(jī)床主軸的主要支撐結(jié)構(gòu)，具有速度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可批量生產(chǎn)、維修時(shí)可以整體更換等優(yōu)點(diǎn)，但是存在兩個(gè)固有的不足一是由于滾動(dòng)軸承是在接觸狀態(tài)下高頻率旋轉(zhuǎn)工作，不可避免地存在摩擦磨損和疲勞磨損，使用壽命較短，工作一段時(shí)間之后，必須拆開主軸進(jìn)行維修；并且由于主軸的維修及裝配要求維修人員的工藝水平很高，維修或更換主軸需要花費(fèi)較多的時(shí)間和成本，降低了機(jī)床的生產(chǎn)作業(yè)效率。二是由于滾動(dòng)軸承是依靠有限個(gè)滾動(dòng)體的剛性接觸提供承載力，在軸承內(nèi)外滾道與滾珠接觸到的地方應(yīng)力很高，而沒(méi)有接觸到的地方應(yīng)力較小，在圓周方向上必然存在著變形不均勻的現(xiàn)象。因此采用滾動(dòng)軸承作為支撐的機(jī)床主軸不適用于對(duì)加工精度和表面光潔度要求非常高的場(chǎng)合，如精密磨床、精密鏜床等。
液體滑動(dòng)軸承由于承載能力強(qiáng)、潤(rùn)滑介質(zhì)具有阻尼減振和“均化”誤差的作用，因此采用液體滑動(dòng)軸承作為支撐的機(jī)床主軸剛性好、回轉(zhuǎn)精度高，非常適合于作為精密機(jī)床如精密磨床和精密鏜床的主軸部件。但是液體滑動(dòng)軸承存在著液體介質(zhì)摩擦損耗高、軸承溫升高等缺點(diǎn)，從而導(dǎo)致采用液體滑動(dòng)軸承作為支撐的機(jī)床主軸的工作轉(zhuǎn)速較低。采用液體滑動(dòng)軸承作為支撐的電主軸由于存在上述缺陷，導(dǎo)致其目前未能在機(jī)床上得到充分應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)合理、裝配維修工藝性好、可以實(shí)現(xiàn)高速化、精密化的電機(jī)后置式滑動(dòng)軸承電主軸。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型的電機(jī)后置式滑動(dòng)軸承電主軸，包括主軸、電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子、前、后軸承和殼體，其特征在于所述前軸承和后軸承支承于主軸的一側(cè)，電機(jī)定、轉(zhuǎn)子置于主軸的另一側(cè)，前軸承和后軸承為滑動(dòng)軸承，在前軸承與主軸之間設(shè)置前浮環(huán)，后軸承與主軸之間設(shè)置后浮環(huán)，電機(jī)定子的電纜從殼體穿出外部。
作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的殼體由置于主軸前端的軸承座和置于主軸后端的電機(jī)殼體組合而成，兩者通過(guò)緊固件緊固連接。所述前軸承和后軸承分別置于軸承座的兩端，并通過(guò)設(shè)置于前軸承前端和后軸承后端的凸緣作軸向定位，所述的前浮環(huán)的前端設(shè)有一作軸向限位的凸緣，在軸承座的前端設(shè)置有前端蓋，前端蓋與前軸承之間設(shè)有前浮環(huán)止推調(diào)整墊，所述的前浮環(huán)止推調(diào)整墊套設(shè)于前浮環(huán)凸緣外圓周外，前端蓋和前浮環(huán)止推調(diào)整墊緊固于軸承座上；所述的后浮環(huán)的后端設(shè)有作軸向限位的凸緣，所述的后浮環(huán)與主軸設(shè)置的軸肩之間設(shè)有固定環(huán)，后軸承與固定環(huán)之間設(shè)有后浮環(huán)止推調(diào)整墊，所述的后浮環(huán)止推調(diào)整墊套設(shè)于后浮環(huán)凸緣外圓周外，在主軸軸肩的后側(cè)設(shè)置一主軸止推固定環(huán)，在固定環(huán)和主軸止推固定環(huán)之間設(shè)有主軸止推環(huán)調(diào)整墊，該主軸止推環(huán)調(diào)整墊套設(shè)于軸肩的外圓周外，所述的電機(jī)定子置于電機(jī)殼體中，電機(jī)定子的后端設(shè)置有后端蓋，該后端蓋與電機(jī)定子和電機(jī)殼體緊固。
本實(shí)用新型的電機(jī)后置式滑動(dòng)軸承電主軸，采用滑動(dòng)軸承支承主軸，并在滑動(dòng)軸承與主軸之間設(shè)置浮環(huán)，形成浮環(huán)式滑動(dòng)軸承，主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，浮環(huán)的內(nèi)環(huán)面與主軸外圓面之間、浮環(huán)的外環(huán)面與軸承軸瓦之間都充滿有潤(rùn)滑介質(zhì)，浮環(huán)在主軸帶動(dòng)的潤(rùn)滑介質(zhì)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)。主軸的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)速度是主軸相對(duì)于浮環(huán)的旋轉(zhuǎn)速度和圓環(huán)相對(duì)于軸瓦的旋轉(zhuǎn)速度之和，因此在同樣的絕對(duì)轉(zhuǎn)速條件下，浮環(huán)式滑動(dòng)軸承內(nèi)外油膜的速度明顯低于沒(méi)有采用浮環(huán)的傳統(tǒng)滑動(dòng)軸承中的油膜的速度。由于速度減小導(dǎo)致摩擦損耗減少，溫升自然降低。換句話說(shuō)，在同樣的溫升條件下，采用浮環(huán)式主軸可以實(shí)現(xiàn)更高的工作轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)主軸高速化。
本實(shí)用新型將殼體做成拆分式結(jié)構(gòu)，分為軸承座和電機(jī)殼體，使電機(jī)定子的安裝、定位和拆卸維修方便。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中各標(biāo)號(hào)表示1、前端蓋2、前浮環(huán)止推調(diào)整墊3、前浮環(huán)31、凸緣4、前軸承41、凸緣5、殼體 51、軸承座52、電機(jī)殼體 6、主軸61、軸肩 7、后軸承71、凸緣 8、后浮環(huán)81、凸緣 9、后浮環(huán)止推調(diào)整墊10、固定環(huán) 11、主軸止推環(huán)調(diào)整墊12、主軸止推固定環(huán) 13、電纜14、電機(jī)定子 15、電機(jī)轉(zhuǎn)子16、后端蓋具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的電機(jī)后置式滑動(dòng)軸承電主軸，包括主軸6、電機(jī)定子14、電機(jī)轉(zhuǎn)子15、前、后軸承4、7和殼體5，前軸承、4和后軸承7支承于主軸6的一側(cè)，電機(jī)定、轉(zhuǎn)子14、15置于主軸6的另一側(cè)，前軸承4和后軸承7為滑動(dòng)軸承，在前軸承4與主軸6之間設(shè)置前浮環(huán)3，后軸承7與主軸6之間設(shè)置后浮環(huán)8，形成浮環(huán)式滑動(dòng)軸承，電機(jī)定子14的電纜13從殼體5穿出外部。前、后浮環(huán)3、12的內(nèi)環(huán)面與主軸6外圓面之間、前、后浮環(huán)3、8的外環(huán)面與前、后軸承4、7軸瓦之間都充滿有潤(rùn)滑介質(zhì)，主軸6旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)主軸6與前、后浮環(huán)3、8之間的液體介質(zhì)旋轉(zhuǎn)，液體介質(zhì)帶動(dòng)前、后浮環(huán)3、8旋轉(zhuǎn)，前、后浮環(huán)3、8帶動(dòng)浮環(huán)3、8與前、后軸承4、7之間的液體介質(zhì)旋轉(zhuǎn)。主軸6與前、后浮環(huán)3、8之間形成相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主軸6的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)速度是主軸6相對(duì)于前、后浮環(huán)3、8的旋轉(zhuǎn)速度和前、后浮環(huán)3、8相對(duì)于前、后軸承4、11軸瓦的旋轉(zhuǎn)速度之和，因此在同樣的絕對(duì)轉(zhuǎn)速條件下，浮環(huán)式滑動(dòng)軸承內(nèi)外油膜的速度明顯低于沒(méi)有采用浮環(huán)的傳統(tǒng)滑動(dòng)軸承中的油膜的速度。由于速度減小導(dǎo)致摩擦損耗減少，溫升自然降低。換句話說(shuō)，在同樣的溫升條件下，采用浮環(huán)式主軸可以實(shí)現(xiàn)更高的工作轉(zhuǎn)速。本實(shí)用新型的殼體5由置于主軸6前端的軸承座51和置于主軸6后端的電機(jī)殼體52組合而成，兩者通過(guò)緊固件緊固連接。前軸承4和后軸承7分別置于軸承座51的兩端，并通過(guò)設(shè)置于前軸承4前端和后軸承7后端的凸緣41、71作軸向定位，前浮環(huán)3的前端設(shè)有一作軸向限位的凸緣31，在軸承座51的前端設(shè)置有前端蓋1，前端蓋1與前軸承4之間設(shè)有前浮環(huán)止推調(diào)整墊2，前浮環(huán)止推調(diào)整墊2套設(shè)于前浮環(huán)凸緣31外圓周外，前端蓋1和前浮環(huán)止推調(diào)整墊2緊固于軸承座51上；后浮環(huán)8的后端設(shè)有作軸向限位的凸緣81，后浮環(huán)8與主軸6設(shè)置的軸肩61之間設(shè)有固定環(huán)10，后軸承7與固定環(huán)10之間設(shè)有后浮環(huán)止推調(diào)整墊9，后浮環(huán)止推調(diào)整墊9套設(shè)于后浮環(huán)凸緣81外圓周外，在主軸軸肩61的后側(cè)設(shè)置一主軸止推固定環(huán)12，在固定環(huán)10和主軸止推固定環(huán)12之間設(shè)有主軸止推環(huán)調(diào)整墊11，該主軸止推環(huán)調(diào)整墊11套設(shè)于軸肩61的外圓周外，可通過(guò)磨削加工改變前浮環(huán)止推調(diào)整墊2、后浮環(huán)止推調(diào)整墊9、主軸止推環(huán)調(diào)整墊11的厚度，分別為前浮環(huán)3作軸向限位的凸緣31、后浮環(huán)8作軸向限位的凸緣81和主軸軸肩61的前后兩側(cè)提供適當(dāng)?shù)拈g隙。電機(jī)定子14置于電機(jī)殼體52中，電機(jī)定子14的后端設(shè)置有后端蓋16，該后端蓋16與電機(jī)定子14和電機(jī)殼體52緊固，可對(duì)電機(jī)定子14起軸向限位，同時(shí)防止電機(jī)定子14在圓周方向的電磁扭矩作用下發(fā)生扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求1.一種電機(jī)后置式滑動(dòng)軸承電主軸，包括主軸(6)、電機(jī)定子(14)、電機(jī)轉(zhuǎn)子(15)、前、后軸承(4)、(7)和殼體(5)，其特征在于所述前軸承(4)和后軸承(7)支承于主軸(6)的一側(cè)，電機(jī)定、轉(zhuǎn)子(14)、(15)置于主軸(6)的另一側(cè)，前軸承(4)和后軸承(7)為滑動(dòng)軸承，在前軸承(4)與主軸(6)之間設(shè)置前浮環(huán)(3)，后軸承(7)與主軸(6)之間設(shè)置后浮環(huán)(8)，電機(jī)定子(14)的電纜(13)從殼體(5)穿出至外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)后置式滑動(dòng)軸承電主軸，其特征在于所述的殼體(5)由置于主軸(6)前端的軸承座(51)和置于主軸(6)后端的電機(jī)殼體(52)組合而成，兩者通過(guò)緊固件緊固連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)后置式滑動(dòng)軸承電主軸，其特征在于前軸承(4)和后軸承(7)分別置于軸承座(51)的兩端，并通過(guò)設(shè)置于前軸承(4)前端和后軸承(7)后端的凸緣(41)、(71)作軸向定位，所述的前浮環(huán)(3)的前端設(shè)有一作軸向限位的凸緣(31)，在軸承座(51)的前端設(shè)置有前端蓋(1)，前端蓋(1)與前軸承(4)之間設(shè)有前浮環(huán)止推調(diào)整墊(2)，所述的前浮環(huán)止推調(diào)整墊(2)套設(shè)于前浮環(huán)凸緣(31)外圓周外，前端蓋(1)和前浮環(huán)止推調(diào)整墊(2)緊固于軸承座(51)上；所述的后浮環(huán)(8)的后端設(shè)有作軸向限位的凸緣(81)，所述的后浮環(huán)(8)與主軸(6)設(shè)置的軸肩(61)之間設(shè)有固定環(huán)(10)，后軸承(7)與固定環(huán)(10)之間設(shè)有后浮環(huán)止推調(diào)整墊(9)，所述的后浮環(huán)止推調(diào)整墊(9)套設(shè)于后浮環(huán)凸緣(81)外圓周外，在主軸軸肩(61)的后側(cè)設(shè)置一主軸止推固定環(huán)(12)，在固定環(huán)(10)和主軸止推固定環(huán)(12)之間設(shè)有主軸止推環(huán)調(diào)整墊(11)，該主軸止推環(huán)調(diào)整墊(11)套設(shè)于軸肩(61)的外圓周外，所述的電機(jī)定子(14)置于電機(jī)殼體(52)中，電機(jī)定子(14)的后端設(shè)置有后端蓋(16)，該后端蓋(16)與電機(jī)定子(14)和電機(jī)殼體(52)緊固。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電機(jī)后置式滑動(dòng)軸承電主軸，旨在提供一種結(jié)構(gòu)合理、裝配維修工藝性好、主軸剛性好、可以實(shí)現(xiàn)高速化、精密化的高速精密電主軸。它包括主軸(6)、電機(jī)定子(14)、電機(jī)轉(zhuǎn)子(15)、前、后軸承(4)、(7)、殼體(5)，其特征在于所述前軸承(4)和后軸承(7)支承于主軸(6)的一側(cè)，電機(jī)定、轉(zhuǎn)子(14)、(15)置于主軸(6)的另一側(cè)，前軸承(4)和后軸承(7)為滑動(dòng)軸承，在前軸承(4)與主軸(6)之間設(shè)置前浮環(huán)(3)，后軸承(7)與主軸(6)之間設(shè)置后浮環(huán)(8)，電機(jī)定子(14)的電纜(13)從殼體(5)穿出外部。本實(shí)用新型主要用作高速精密加工機(jī)床中。
文檔編號(hào)F16C35/10GK2716578SQ200420068370
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2004年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月9日
發(fā)明者熊萬(wàn)里, 鄧新春 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)