CN217831885U - 带稳定冷却结构的超高速电主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于设备技术领域，具体涉及带稳定冷却结构的超高速电主轴，包括：由内向外依次同轴设有的基轴、转子、定子、壳体和稳定组件，稳定组件包括前轴承座和后轴承座以及壳体内设有的若干水冷流道；前轴承座两端设有前轴承，前轴承前端分别设有内紧套和外包封，前轴承座和内紧套间连接有锁紧件，锁紧件凹陷设有U形油封，后轴承座内周并排设有后轴承，后轴承前端抵接有用于预紧后轴承的弹性座。通过设置弹性体韧性抵接预紧后轴承内档，外包封和内紧套逐级抵接前轴承内档，良好精度和平衡受力作为高转速高精度的重要保证，水冷流道闭路冷却循环是平稳降噪的核心手段，实现带稳定冷却结构的超高速电主轴稳定持久和安全可靠的功效。

Description

带稳定冷却结构的超高速电主轴

技术领域

本实用新型属于设备技术领域，具体涉及带稳定冷却结构的超高速电主轴。

背景技术

电主轴是数控机床或加工中心领域出现，融机床主轴与主轴电机于一身的新技术，其和直线电机、新型刀具进行良好匹配，引领高速加工进入新时代。作为主轴电机与机床主轴的合体传动结构，电主轴实现设备“零传动”，主轴部件相对独立成为主轴单元，具备高转速、高精度和低噪音运动特性以及结构紧凑和响应迅速的优点。超高速电主轴转速至少2.5万r/m以上，采用交流变频调速、无级调速和矢量控制技术，实现超速、高加速及定角快速准停满足高速切削和精密加工需要，广泛应用于磨削、雕铣、切割、打孔和玻璃制品等领域，由此电主轴在结构上对稳定冷却和可靠降温提出更严苛的要求。

为保持超高速电主轴的优良特性，采用水循环持续冷却进行有效热交换，缺陷是勤换水、加强保养监测；普通水冷法一般针对2万r/m以下的电主轴，对于转速几万甚至几十万转/分的超高速电主轴，稳定冷却、平衡结构配合安全密封构成带稳定冷却结构的超高速电主轴，成为解决问题的关键手段。

现有的公告号为CN212121674U的中国专利公开一种气动自动换刀超高速电主轴，壳体、芯轴、后连接盖和气缸，芯轴转动安装在壳体内，芯轴的中心开设有轴向通孔，轴向通孔内滑动穿设有拉杆，轴向通孔的后部内安装有使拉杆向后复位的碟形弹性体，拉杆的前端安装有HSK拉爪，后连接盖固定安装在壳体的后端，后连接盖上开设有拉刀进气孔，气缸的缸体固定安装在后连接盖的后端，气缸的活塞中心杆位于拉杆正后方。通过增设拉爪和气缸，对应实现可靠夹持和供压不足的安全设置，维持电主轴正常运行和延长电主轴的使用寿命。

上述的现有技术方案存在以下缺陷：虽然解决电主轴可靠运行和通过设置预留距离提升安全稳定性的问题，但是该方案仍缺乏带稳定冷却结构的超高速电主轴，从而无法保证超高速运转时电主轴降温冷却的稳定高效和安全可靠。

实用新型内容

本实用新型目的是提供带稳定冷却结构的超高速电主轴，解决超高速运转负荷下电主轴快速冷却可靠降温的问题，从而使带稳定冷却结构的超高速电主轴的冷却降温功能得以全面提升和充分完善。

为解决上述技术问题，本实用新型提供带稳定冷却结构的超高速电主轴，包括：由内向外依次同轴设有的基轴、转子、定子和壳体，所述基轴和所述壳体间设有稳定组件，所述稳定组件包括所述转子前后设有的前轴承座和后轴承座以及所述壳体内设的若干水冷流道；

所述前轴承座两端设有前轴承，所述前轴承前分别设有内紧套和外包封，所述前轴承座和所述内紧套之间连接有锁紧件，所述内紧套后端设有凸起，所述锁紧件对应所述凸起凹设有用于润滑冷却的U形油封；

所述后轴承座内周并排设有后轴承；

所述后轴承前端抵接有用于预紧所述后轴承的弹性座；

所述水冷流道用于纵向冷却所述定子和所述壳体。

进一步的，所述稳定组件还包括所述弹性座前端设有的挡圈和所述后轴承后端抵接有的密封端盖；

所述弹性座和所述挡圈用于配合预紧所述后轴承；

所述密封端盖抵接所述后轴承内档用于稳定密封。

进一步的，所述稳定组件还包括所述弹性座和所述挡圈间设有的弹性体以及两端所述前轴承间设有的夹套；

所述弹性体同轴设于弹性座内腔用于预紧复位；

所述内紧套、所述夹套和所述转子均抵接所述前轴承内档用于轴向稳定。

进一步的，所述稳定组件还包括所述前轴承座外周贴合设有的前端盖；

所述前端盖和所述外包封间连接有防尘罩。

进一步的，所述稳定组件还包括所述前端盖周向设有的若干纵向孔和所述水冷流道前端连接有的横向孔；

所述横向孔垂直连通所述纵向孔用于冷却除屑。

进一步的，所述稳定组件还包括所述壳体后端同轴设有的注水后盖和所述后轴承座后侧设有的后端盖，所述注水后盖侧面周向设有若干水喷嘴管连接所述水冷流道用于横向冷却所述定子。

进一步的，所述注水后盖和所述密封端盖间容置有用于冷却降温的空隙；

所述注水后盖同轴设有用于电连接的航插接头。

本实用新型的有益效果是：

1、所有连接部件保持同轴确保结构总体周向稳定，前轴承和后轴承均采用高刚性增阻尼材质以提升精度增强刚性，前轴承间夹套均匀受力维持结构前端的轴向平衡，外包封和内紧套旋接转子并逐级递推抵接前轴承以强化前端轴向平衡和稳定受力,凸起起辅助周向定位作用，U形油封表面介质吸附杂质，密封介质在曲折间隙久置难溢而使前轴承达到密封润滑效果；挡圈前端抵接转子台肩，后端贴合弹性座配合弹性体预紧后轴承外档，促进后轴承增强刚性且降噪减损，后轴承并装使后端轴向强化稳定；内紧套、夹套和转子抵接前轴承内档，旋接转子后的密封端盖和转子台肩共同抵接后轴承内档，受力作用线接近同一水平线，受力点更贴近转子近侧可有效控制形变减小径向跳动，前轴承和前端盖间以及后轴承和密封端盖间均保持稳定可靠连接，良好尺寸形位精度和均匀平衡受力状态综合成为电主轴高转速和高精度的重要保证；水冷流道快速均匀降温，前端盖周向纵向孔和横向孔垂直连通后连接水冷流道，冷却水自注水后盖的水喷嘴注入经螺旋形水冷流道迅速抵达纵向孔横向孔形成整体的冷却闭路循环，从后向前的全面冷却循环通道，从外向内的整体渐进降温轨迹，综合维护电主轴平稳低噪的品质保证，必不可少的大面积空隙成为腔室降温的重要补充，前端盖、密封端盖和后端盖均保持可靠密封，整体增强快速降温可靠冷却良好效果，满足带稳定冷却结构的超高速电主轴稳定持久和安全可靠的需求。

2、通过前端盖和外包封间设置防尘罩可靠除尘祛杂，确保稳定运动的合理环境，增设航插接头利于轻松迅捷进行后续的电连接流程，进一步实现带稳定冷却结构的超高速电主轴稳定可靠安全便捷的功效。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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是本实用新型的带稳定冷却结构的超高速电主轴的主视图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是图1中B处的放大图。

图中：(基轴方向为横向)

1、基轴；

2、转子；

3、定子；

4、壳体；

5、稳定组件；51、前轴承座；511、前轴承；512、内紧套；513、外包封； 514、锁紧件；515、凸起；516、U形油封；517、夹套；518、前端盖；519、防尘罩；52、后轴承座；521、后轴承；522、弹性座；523、挡圈；524、密封端盖；525、弹性体；53、水冷流道；54、纵向孔；55、横向孔；56、注水后盖； 561、水喷嘴；562、冷却空隙；563、航插接头；57、后端盖。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

如图1至图3所示，本实用新型的带稳定冷却结构的超高速电主轴，包括：由内向外依次同轴设有的基轴1、转子2、定子3和壳体4，基轴1和壳体4间设有稳定组件5，稳定组件5包括转子2前后设有的前轴承座51和后轴承座52 以及壳体4内设的若干水冷流道53；前轴承座51两端设有前轴承511，前轴承 511前分别设有内紧套512和外包封513，前轴承座51和内紧套512之间连接有锁紧件514，内紧套512后端设有凸起515，锁紧件514对应凸起515凹设有用于润滑冷却的U形油封516；后轴承座52内周并排设有后轴承521，后轴承521前端抵接有用于预紧后轴承521的弹性座522，水冷流道53用于纵向冷却定子3和壳体4。稳定组件5还包括弹性座522前端设有的挡圈523和后轴承 521后端抵接有的密封端盖524，弹性座522和挡圈523用于配合预紧后轴承521，密封端盖524抵接后轴承521内档用于稳定密封。稳定组件5还包括弹性座522 和挡圈523间设有的弹性体525以及两端前轴承511间设有的夹套517，弹性体525同轴设于弹性座522内腔用于预紧复位，内紧套512、夹套517和转子2均抵接前轴承511内档用于轴向稳定。

稳定组件5还包括前轴承座51外周贴合设有的前端盖518；稳定组件5还包括前端盖518周向设有的若干纵向孔54和水冷流道53前端连接有的横向孔 55，横向孔55垂直连通纵向孔54用于冷却除屑。稳定组件5还包括壳体4后端同轴设有的注水后盖56和后轴承座52后侧设有的后端盖57，注水后盖56侧面周向设有若干水喷嘴561管连接水冷流道53用于横向冷却定子3。

显而易见的，工作前校验弹性体512、外包封513、锁紧件514、防尘罩519、弹性座522、挡圈523、密封端盖524、弹性体525、水冷流道53、注水后盖56、水喷嘴561和航插接头563，经常注意水冷流道53水源，谨慎监测和维护保养。建议但不限制设置弹性座522中的弹性体525韧性抵接预紧后轴承521的内档，促进后轴承521增强刚性且降噪减损，前轴承511间的夹套517均匀受力维持前端轴向平衡，外包封513和内紧套512旋接转子2且逐级抵接前轴承511以强化前端轴向平衡和稳定受力,U形油封516内介质吸附杂质，凸起515起辅助周向定位作用，曲折间隙中密封介质久置难溢可使前轴承511密封润滑冷却；挡圈523抵接于转子2台肩和弹性座522之间，后轴承521并装使后端轴向强化稳定；包括但不限于增设内紧套512、夹套517和转子2抵接前轴承511内档，密封端盖524旋接转子2和转子2台肩共同抵接后轴承521内档，达到有效控制形变且规避前轴承511和后轴承521径向跳动的可能，前轴承511和前端盖 518间以及后轴承521和密封端盖524间均保持稳定可靠连接，良好尺寸形位精度和均匀平衡受力状态综合形成电主轴高转速和高精度的重要保证；水冷流道 53快速均匀降温，前端盖517周向的纵向孔54和横向孔55垂直连通水冷流道 53，冷却水自注水后盖56的水喷嘴561注入经螺旋形水冷流道53迅速抵达纵向孔54和横向孔55形成闭路循环，从后向前的全面冷却循环，从外向内的整体降温轨迹，以综合维护电主轴平稳低噪的品质保证，整体增强快速降温可靠冷却良好效果，前端盖518、密封端盖524和后端盖57保持可靠密封，进一步满足带稳定冷却结构的超高速电主轴稳定持久和安全可靠的需求。

如图1至图3所示，本实用新型的带稳定冷却结构的超高速电主轴，前端盖518和外包封513间连接有防尘罩519，注水后盖56和密封端盖524间容置有用于冷却降温的空隙562，注水后盖56同轴设有用于电连接的航插接头563。

更为明确的，前端盖518和外包封513间设置防尘罩519可靠除尘，确保稳定运动的合理环境；大块空隙成为腔室降温重要补充，航插接头536可便捷电连接，达成带稳定冷却结构的超高速电主轴全面稳定且安全便捷的目标。

综上所述，本实施例中设置弹性体525韧性抵接预紧后轴承521的内档，促进后轴承521增强刚性且降噪减损，前轴承511间的夹套均匀受力维持前端轴向平衡，外包封513和内紧套512旋接转子2后逐级抵接前轴承511以强化前端轴向平衡和稳定受力,U形油封516内介质吸附杂质，曲折间隙中密封介质久置难溢使前轴承511完成密封润滑；挡圈523抵接于转子2台肩和弹性座522 之间，后轴承521并装可使后端轴向强化稳定；包括但不限于增设内紧套512、夹套517和转子2抵接前轴承511内档，密封端盖524旋接转子2后和转子2 台肩共同抵接后轴承521内档，达到有效控制形变并且规避径向跳动的可能，前轴承511和前端盖518间以及后轴承521和密封端盖524间均保持稳定可靠连接，良好尺寸形位精度和均匀平衡受力状态综合形成电主轴高转速和高精度的重要保证；水冷流道53快速均匀降温，前端盖517周向的纵向孔54和横向孔55垂直连通水冷流道53，冷却水自注水后盖56的水喷嘴561注入经螺旋形水冷流道53速抵纵向孔54和横向孔55形成闭路循环，防尘罩519可靠除尘祛杂，确保稳定运动的合理环境，增设航插接头536利于轻松迅捷地进行电连接，实现带稳定冷却结构的超高速电主轴全面稳定且安全便捷的功效。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或关系为基于附图所示的方位或关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种带稳定冷却结构的超高速电主轴，其特征在于，包括：由内向外依次同轴设有的基轴(1)、转子(2)、定子(3)和壳体(4)，所述基轴(1)和所述壳体(4)间设有稳定组件(5)，所述稳定组件(5)包括所述转子(2)前后设有的前轴承座(51)和后轴承座(52)以及所述壳体(4)内设的若干水冷流道(53)；

所述前轴承座(51)两端设有前轴承(511)，所述前轴承(511)前分别设有内紧套(512)和外包封(513)，所述前轴承座(51)和所述内紧套(512)之间连接有锁紧件(514)，所述内紧套(512)后端设有凸起(515)，所述锁紧件(514)对应所述凸起(515)凹设有用于润滑冷却的U形油封(516)；

所述后轴承座(52)内周并排设有后轴承(521)；

所述后轴承(521)前端抵接有用于预紧所述后轴承(521)的弹性座(522)；

所述水冷流道(53)用于纵向冷却所述定子(3)和所述壳体(4)。

2.如权利要求1所述带稳定冷却结构的超高速电主轴，其特征在于，所述稳定组件(5)还包括所述弹性座(522)前端设有的挡圈(523)和所述后轴承(521)后端抵接有的密封端盖(524)；

所述弹性座(522)和所述挡圈(523)用于配合预紧所述后轴承(521)；

所述密封端盖(524)抵接所述后轴承(521)内档用于稳定密封。

3.如权利要求2所述带稳定冷却结构的超高速电主轴，其特征在于，所述稳定组件(5)还包括所述弹性座(522)和所述挡圈(523)间设有的弹性体(525)以及两端所述前轴承(511)间设有的夹套(517)；

所述弹性体(525)同轴设于弹性座(522)内腔用于预紧复位；

所述内紧套(512)、所述夹套(517)和所述转子(2)均抵接所述前轴承(511)内档用于轴向稳定。

4.如权利要求1所述带稳定冷却结构的超高速电主轴，其特征在于，所述稳定组件(5)还包括所述前轴承座(51)外周贴合设有的前端盖(518)；

所述前端盖(518)和所述外包封(513)间连接有防尘罩(519)。

5.如权利要求4所述带稳定冷却结构的超高速电主轴，其特征在于，所述稳定组件(5)还包括所述前端盖(518)周向设有的若干纵向孔(54)和所述水冷流道(53)前端连接有的横向孔(55)；

所述横向孔(55)垂直连通所述纵向孔(54)用于冷却除屑。

6.如权利要求2所述带稳定冷却结构的超高速电主轴，其特征在于，所述稳定组件(5)还包括所述壳体(4)后端同轴设有的注水后盖(56)和所述后轴承座(52)后侧设有的后端盖(57)，所述注水后盖(56)侧面周向设有若干水喷嘴(561)管连接所述水冷流道(53)用于横向冷却所述定子(3)。

7.如权利要求6所述带稳定冷却结构的超高速电主轴，其特征在于，所述注水后盖(56)和所述密封端盖(524)间容置有用于冷却降温的空隙(562)；

所述注水后盖(56)同轴设有用于电连接的航插接头(563)。

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