CN111168089B - 一种高速电主轴回转结构 - Google Patents
一种高速电主轴回转结构Info
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Abstract
本发明公开了一种高速电主轴回转结构，包括主轴、碳纤维隔环、定位隔环和轴承。其中，主轴具有至少一个轴肩；碳纤维隔环安装于主轴的外表面且与主轴同步旋转，碳纤维隔环的一端具有环状凸台，环状凸台的端面与其中一个轴肩贴合；定位隔环的一个端面与碳纤维隔环上远离环状凸台的一个端面固定相连，定位隔环的内表面与主轴的外表面不接触；轴承以过盈配合的连接方式安装在碳纤维隔环上且位于环状凸台的一侧。本发明通过设置碳纤维隔环，使轴承因高速旋转摩擦产生的热量以轴向导热的方式高效的传导到次级零部件，碳纤维轴承隔环位于轴承和主轴中间，从而达到隔热的效果。
Description
技术领域
本发明涉及电主轴技术领域，特别是涉及一种高速电主轴回转结构。
背景技术
随着现代加工向高速化的迅速发展，对电主轴高效性要求越来越高。电主轴以其高转速、高精度、高动静态稳定性著称，实现电主轴高速化和精密化的关键就是轴承。目前，在大功率高速精密电主轴中应用的轴承主要是角接触陶瓷球轴承和液体动静压轴承。大部分电主轴的轴承与主轴直接相连，在主轴高速运转的情况下会产生大量的热能，这些热能会直接传导到主轴上，使主轴产生热伸长、热膨胀等不良变形，从而影响加工精度。
现有的高速电主轴为了减弱因热传导导致的主轴变形，采用昂贵的特殊材料，同时对轴承强度、刚度、精度、寿命等物理性能要求极高，同理轴承的价格也只高不低。
因此，如何提供一种高速电主轴回转结构，用以解决电主轴因吸收大量的热能不能及时散热而产生的热变形问题以及因热变形产生的加工误差问题，并且降低制造成本，是本领域技术人员亟待解决的。
发明内容
本发明的目的是提供一种高速电主轴回转结构，用以解决上述现有技术存在的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明公开了一种高速电主轴回转结构，包括：
主轴，所述主轴具有至少一个轴肩；
碳纤维隔环，所述碳纤维隔环安装于所述主轴的外表面且与所述主轴同步旋转，所述碳纤维隔环的一端具有环状凸台，所述环状凸台的端面与其中一个所述轴肩贴合；
定位隔环，所述定位隔环的一个端面与所述碳纤维隔环上远离所述环状凸台的一个端面固定相连，所述定位隔环的内表面与所述主轴的外表面不接触；
轴承，所述轴承以过盈配合的连接方式安装在所述碳纤维隔环上且位于所述环状凸台的一侧。
优选地，所述轴承为两个且间隔设置。
优选地，所述碳纤维隔环以胶接、键连接、过盈配合或热装的方式安装在所述主轴的外表面。
优选地，所述定位隔环以胶接、键连接或螺钉连接的方式与所述碳纤维隔环相连。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明利用碳纤维材料强度高、导热性好的特性，解决了主轴因热变形产生的加工误差的问题；本发明利用碳纤维质轻的特性，降低了电主轴内部回转部件的重量，降低了轴承因摩擦产生的热量，提高了电机的性能；本发明因选用碳纤维轴承隔环的设计方式，主轴材料热膨胀等系数选用等级降低，可以有效的降低制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的一些实施例，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为本实施例高速电主轴回转结构的结构示意图；
附图标记说明：1.主轴；2.定位隔环；3.碳纤维隔环；4.轴承。
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。
本发明的目的是提供一种高速电主轴回转结构，用以解决上述现有技术存在的技术问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本实施例提供一种高速电主轴回转结构，包括主轴1、定位隔环2、碳纤维隔环3和轴承4。
其中，主轴1具有至少一个轴肩(本实施例中轴肩为一个)。碳纤维隔环3安装于主轴1的外表面且与主轴1同步旋转，碳纤维隔环3的一端具有环状凸台，环状凸台的端面与其中一个轴肩贴合，起轴向定位的作用。定位隔环2的一个端面与碳纤维隔环3上远离环状凸台的一个端面固定相连，定位隔环2的内表面与主轴1的外表面不接触，因而定位隔环2不会将热量传导给主轴1。轴承4以过盈配合的连接方式安装在碳纤维隔环3上且位于环状凸台的一侧。
本实施例的高速电主轴1回转结构在使用时，轴承4的内环和碳纤维隔环3随主轴1一起旋转，轴承4因旋转时摩擦产生的热量通过内环传导到碳纤维隔环3的外表面。碳纤维隔环3吸收热量，并在外表面将多余的热量以轴向导的方式，沿一个方向传导给定位隔环2，沿另一个方向传导至环状凸台。可采用风冷却、水冷却等方式对定位隔环2的端面与环状凸台的外表面冷却散热，避免主轴1因过热而变形。环状凸台的高度优选为高于与其接触的轴肩的高度，以便于对环状凸台进行冷却。
为了提高稳定性，本实施例中，碳纤维隔环3上安装的轴承4为两个且间隔设置。
碳纤维隔环3的安装方式有多种，例如以胶接、键连接、过盈配合或热装的方式安装在主轴1的外表面，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。
同样的，定位隔环2的安装方式也有多种，例如以胶接、键连接或螺钉连接的方式与碳纤维隔环3相连，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。
需要说明的是，碳纤维材料具有质轻、强度大的优点，其密度不到钢的1/4，强度却是钢的5-7倍。与铝合金结构件相比，碳纤维复合材料减重效果可达到20％～40％；与钢类金属件相比，碳纤维复合材料的减重效果可达到60％～80％。而本实施例中的碳纤维隔环3的结构又具有轴向导热系数远大于径向导热系数的特性。本实施例利用碳纤维材料强度高、轴向导热性好的特性，解决了主轴1因热变形产生的加工误差的问题；利用碳纤维质轻的特性，降低了电主轴1内部回转部件的重量，降低了轴承4因摩擦产生的热量，提高了电机的性能；因选用碳纤维轴承4隔环的设计方式，主轴1材料热膨胀等系数选用等级降低，可以有效的降低制造成本。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种高速电主轴回转结构，其特征在于，包括：
主轴，所述主轴具有至少一个轴肩；
碳纤维隔环，所述碳纤维隔环安装于所述主轴的外表面且与所述主轴同步旋转，所述碳纤维隔环的一端具有环状凸台，所述环状凸台的端面与其中一个所述轴肩贴合；
定位隔环，所述定位隔环的一个端面与所述碳纤维隔环上远离所述环状凸台的一个端面固定相连，所述定位隔环的内表面与所述主轴的外表面不接触；
轴承，所述轴承以过盈配合的连接方式安装在所述碳纤维隔环上且位于所述环状凸台的一侧；
所述碳纤维隔环吸收热量，并在外表面将多余的热量以轴向导的方式，沿一个方向传导给所述定位隔环，沿另一个方向传导至所述环状凸台；所述定位隔环的端面与所述环状凸台的外表面用于采用相应冷却方式进行散热，避免所述主轴因过热而变形；所述环状凸台的高度高于与其接触的轴肩的高度，以便于对所述环状凸台进行冷却；所述定位隔环的端面与所述环状凸台的外表面的冷却方式为风冷或水冷。
2.根据权利要求1所述的高速电主轴回转结构，其特征在于，所述轴承为两个且间隔设置。
3.根据权利要求1所述的高速电主轴回转结构，其特征在于，所述碳纤维隔环以胶接、键连接、过盈配合或热装的方式安装在所述主轴的外表面。
4.根据权利要求1所述的高速电主轴回转结构，其特征在于，所述定位隔环以胶接、键连接或螺钉连接的方式与所述碳纤维隔环相连。
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