專利名稱：一種高速自動換刀電主軸冷卻結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控加工中心用高速自動換刀電主軸冷卻結(jié)構(gòu)，特別是涉及 一種利用空氣循環(huán)流動而進(jìn)行冷卻的木材數(shù)控加工中心用高速自動換刀電主軸。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代木材工業(yè)中，高速銑削是木材精深加工的主要形式。結(jié)合木材加工工藝 理論和高速銑削原理，木材數(shù)控加工中心除要求有高速的數(shù)控系統(tǒng)以及極好的伺服 電機特性之外，還要有較高轉(zhuǎn)速的主軸以提高加工工件的精度和效率，尤其在木材 加工中，其電機主軸轉(zhuǎn)速往往要達(dá)到12000 24000RPM左右才可保證木材工件表面 具有較高的粗糙度，從而實現(xiàn)精深加工中的鏤銑、雕刻、鋸切等功能。
高速自動換刀電主軸(以下簡稱電主軸)作為木材數(shù)控加工中心等加工機床的 關(guān)鍵部件，廣泛應(yīng)用于木材精深加工中。電主軸工作時，電機的轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)高速 旋轉(zhuǎn)，電機的定子和轉(zhuǎn)子都會產(chǎn)生大量的熱能，電主軸的軸承高速運轉(zhuǎn)也會產(chǎn)生大 量的熱能，如果不能有效地把這些熱能排除，會損壞電機的繞組線圈和軸承，故一 定要用冷卻系統(tǒng)來保持電主軸工作溫度恒定。
電主軸冷卻方式按照冷卻介質(zhì)的性質(zhì)基本可分為兩大類液體介質(zhì)(水或油等) 冷卻和氣體介質(zhì)(空氣或其它氣體)冷卻。液體介質(zhì)比熱容較大，冷卻效果較好，但 是冷卻回路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 一般是在定子與電機外殼體之間安裝冷卻套結(jié)構(gòu)，冷卻 套上有進(jìn)液口和出液口，利用液體介質(zhì)循環(huán)流動而進(jìn)行冷卻。這種液體介質(zhì)冷卻方 式冷卻回路一旦發(fā)生液體介質(zhì)的泄漏，將破壞絕緣，造成重大故障，因此，對制造 工藝要求嚴(yán)格，成本高。氣體介質(zhì)冷卻效果雖然不如液體介質(zhì)冷卻效果好，但結(jié)構(gòu) 相對要簡單，成本較低，也不會有破環(huán)絕緣而出大故障的危險，是現(xiàn)有技術(shù)中電主 軸冷卻研究的方向。
現(xiàn)有技術(shù)中電主軸的空氣冷卻方式通常是利用電主軸轉(zhuǎn)子上的扇葉在機殼內(nèi)回 轉(zhuǎn)時形成流動氣流帶走部件上的熱量，當(dāng)電機啟動后，轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)產(chǎn)生流動的氣流， 利用該氣流對轉(zhuǎn)子和定子進(jìn)行冷卻。這種轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的氣流雖然可對定子的繞組進(jìn)行 冷卻，但對電機外殼卻沒有冷卻的效果，電機外殼往往會由于高溫產(chǎn)生熱變形從而 影響了主軸的正常工作。現(xiàn)有電主軸風(fēng)冷技術(shù)中也有采用專用風(fēng)扇冷卻的自動換刀 電主軸，但由于自動換刀電主軸結(jié)構(gòu)的限制，其換刀氣缸裝置是通過法蘭與殼體聯(lián) 結(jié)的，由于氣缸和法蘭的阻擋，無法設(shè)置軸向風(fēng)道， 一般均采用側(cè)面進(jìn)風(fēng)，空氣流 動不暢，影響冷卻效果，而且造成電主軸徑向體積大，影響整機的外觀。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，克服上述電主軸無法在其縱向構(gòu)成軸 向風(fēng)道，不能對外殼進(jìn)行很好冷卻的缺陷，提供一種利用空氣循環(huán)流動而進(jìn)行冷卻， 可以有效地排出電主軸產(chǎn)生的熱量，從而保障電主軸的高轉(zhuǎn)速、高精度和高穩(wěn)定性 工作的高速自動換刀電主軸冷卻結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種高速自動換刀電主軸冷卻結(jié)構(gòu)，它包括一個一體化的外殼，還包括有設(shè)于 該外殼中的主軸、內(nèi)藏式電機、拉刀機構(gòu)、氣缸和冷卻風(fēng)扇。
所述主軸是空心的，所述拉刀機構(gòu)固定于其中并與設(shè)于所述主軸后端上的所述 換刀氣缸同軸線地相連接，該電機的轉(zhuǎn)子在定子空心內(nèi)與主軸固定，定子設(shè)置在所 述主軸外面與所述外殼固連，所述主軸的前部和后部設(shè)置前軸承和后軸承，所述前、 后軸承的軸承座固定在該外殼上；其特征在于
一體化的所述外殼為一直筒形殼體，其內(nèi)為兩段中心軸線重合的腔室，從所述 外殼的前端向內(nèi)一段為截面積較小的前段圓形截面筒形腔室，其與所述定子的外廓 構(gòu)成過盈配合，從所述外殼的后端向內(nèi)的一段為截面積較大的后段筒形腔室，所述 的兩段筒形腔室的交接處形成一凸肩式止口，在所述外殼的所述前段筒形腔室的筒 壁中設(shè)置若干軸向通道形成軸向風(fēng)道；
所述前軸承座固定在所述外殼的前端，所述后軸承座固定在所述凸肩式止口 上，所述換刀氣缸固定在所述后軸承座上；所述冷卻風(fēng)扇安裝在所述外殼的后端與 所述主軸、前、后軸承座、換刀氣缸以及軸向風(fēng)道相對應(yīng)。
所述前后軸承座與所述外殼的連接結(jié)構(gòu)可以是這樣的所述前、后軸承座上設(shè) 有法蘭，通過該法蘭將所述前、后軸承座固定在所述外殼上，所述換刀氣缸通過其 上的法蘭固設(shè)在所述后軸承座上；所述前、后軸承座的至少一部分外廓與所述外殼 前段筒形腔室內(nèi)壁形狀相匹配形成軸承定位面，所述換刀氣缸的至少一部分外廓與 所述后軸承座上的內(nèi)腔形狀相匹配形成定位面。
具體地，在所述外殼前端面上相鄰風(fēng)道之間和凸肩式止口端面上設(shè)有軸向螺 孔，在所述前、后軸承座上的法蘭上設(shè)有軸向通孔與所述外殼上的所述軸向螺孔對 應(yīng)，其中固聯(lián)螺釘使得所述前軸承座軸向地固定在所述外殼的前端，所述后軸承座 軸向地固定在所述外殼的所述凸肩上。
所述換刀氣缸的外廓面積以不遮擋所述軸向風(fēng)道為限，該換刀氣缸上設(shè)有連接 用法蘭，所述法蘭上設(shè)軸向通孔，在所述后軸承座的法蘭上的相應(yīng)處設(shè)螺孔與之對 應(yīng)，其中固聯(lián)螺釘使得所述換刀氣缸固定在所述后軸承座上。
所述換刀氣缸的所述法蘭上設(shè)有軸向通孔與所述后軸承座上設(shè)有的軸向螺孔對應(yīng)，其中固聯(lián)螺釘使得所述換刀氣缸固定在所述后軸承座上。
所述外殼的外廓截面形狀為在正四邊形基礎(chǔ)上切去四個角的八邊形的形狀，其
中正四邊形切去四角剩余的邊長所在的平面構(gòu)成電主軸支撐安裝的平面。
構(gòu)成電主軸支撐安裝平面的該邊長與為切去四角前的正四邊形的邊長之比(a
—2b) /a為0. 6 0. 9。
在所述外殼上側(cè)、左右兩側(cè)共三個側(cè)面上的每個側(cè)面上設(shè)置兩個異型截面風(fēng)
道，該風(fēng)道的截面形狀為其內(nèi)側(cè)邊緣為與定子的圓形輪廓走向一致的圓弧形，外
側(cè)邊緣為與外殼外輪廓的直邊緣的走向一致的直邊形，兩側(cè)用弧形輪廓，將圓弧形
邊緣和直邊形輪廓光滑地連接在一起；而相鄰的兩個所述異型風(fēng)道之間留有的部分 形成定位筋梁。
相鄰的兩個所述異型截面風(fēng)道的大小是，使得其間的所述筋梁的寬度與固定軸 承座的螺孔的大小相匹配即可，而該螺孔匹配的螺釘是能夠滿足固定強度的要求 的；在該筋梁上布設(shè)連接所述前軸承座和/或后軸承座上法蘭的螺孔，所述前軸承 座和/或后軸承座法蘭的外緣在與所述筋梁上的螺孔相應(yīng)處上設(shè)有凸部，在該凸部 上設(shè)置通孔，其與所述筋梁上的螺孔相對，其中設(shè)螺釘連接，使得前軸承座固定在
外殼的前端和/或后軸承座固定在所述凸肩式止口上；和/或，
在所述外殼的下底側(cè)面設(shè)置安裝槽，在兩個安裝槽之間的殼壁上設(shè)置所述的異 型風(fēng)道，該異型風(fēng)道是兩個，兩個異型風(fēng)道之間以及和安裝槽之間形成所述筋梁。
當(dāng)所述外殼的下底側(cè)面上還設(shè)置連接鍵槽時，兩個所述異型風(fēng)道與鍵槽之間形 成所述定位筋梁。
所述后軸承座的法蘭設(shè)置在該后軸承座的后端。
本發(fā)明提供的高速自動換刀電主軸冷卻結(jié)構(gòu)，通過對在外殼中設(shè)置的電主軸的 前后軸承座以及連接電主軸上拉刀機構(gòu)的換刀氣缸與外殼的固定結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，使得 在外殼和軸承座以及氣缸之間形成軸向風(fēng)道，由此，可以改善電主軸的風(fēng)冷卻性能， 能有效地保護(hù)高速電機，進(jìn)而保證了系統(tǒng)的正常運行。另外，所述固定結(jié)構(gòu)使得電 主軸的冷卻結(jié)構(gòu)更加合理，電主軸的對中心性會更高，故而能確保木材數(shù)控加工中 心用電主軸在加工中承受穩(wěn)定的切削力和保持較高的動平衡，本發(fā)明提供的電主軸 不需再在外殼上設(shè)置側(cè)向風(fēng)道，也使得結(jié)構(gòu)更加緊湊和美觀。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明
圖1為木材數(shù)控加工中心電主軸冷卻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1所示的木材數(shù)控加工中心電主軸的K向結(jié)構(gòu)示意圖換刀氣缸連接法 蘭的形狀示意圖；圖3為圖1所示的木材數(shù)控加工中心電主軸的M-M剖視結(jié)構(gòu)示意圖，表示在外 殼上設(shè)置的軸向風(fēng)道的斷面結(jié)構(gòu)以及后軸承座以及換刀氣缸與外殼的固定定位結(jié) 構(gòu)；
圖4為一體化的外殼在如圖1所示的K向的結(jié)構(gòu)示意圖，顯示本電主軸外殼前 端結(jié)構(gòu)；
圖5為本電主軸外殼后端結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為討論外殼設(shè)計的外殼截面設(shè)計草圖。
具體實施例方式
如圖1所示， 一種高速電機冷卻結(jié)構(gòu)，包含有一體化外殼1，外殼1內(nèi)設(shè)有貫 穿的軸向風(fēng)道，拉刀機構(gòu)2、電機3、主軸4、換刀氣缸5、氣缸連接法蘭6，外殼 端部安裝冷卻風(fēng)扇7。
由圖可知，木材數(shù)控加工中心電主軸是內(nèi)藏式電機主軸，主軸4是空心的，拉 刀機構(gòu)2固定于其中，主軸上設(shè)置前后軸承，通過相應(yīng)的前軸承座9、后軸承座8 固定在外殼l上。換刀氣缸5通過連接法蘭固定到后軸承座8上，冷卻風(fēng)扇7安裝 到外殼的后端。
主軸4是空心的，拉刀機構(gòu)2固定于其中并與換刀氣缸5相連接，電機3的轉(zhuǎn) 子在定子31空心內(nèi)與主軸4固定，定子31固定在主軸4外面與外殼1固連，轉(zhuǎn)子 與主軸及定子與外殼都可以通過過盈配合結(jié)構(gòu)固連。支撐主軸4的前、后軸承座固 定在一體化外殼1上；如圖1、 2、 3、 4和5所示， 一體化的外殼1為一直筒形殼 體，其內(nèi)為兩段中心軸線重合的筒形腔室，從所述外殼的前端向內(nèi)一段為截面積較 小的前段圓形截面筒形腔室101 (見圖4),其與定子31的外廓構(gòu)成過盈配合，從 外殼1的后端向內(nèi)的一段為截面積較大的后段筒形腔室102 (見圖5)，兩段筒形 腔室的交接處形成一凸肩式止口 11，在外殼1的所述前段筒形腔室的筒壁中設(shè)置若 干軸向貫穿的通道形成軸向風(fēng)道A;在外殼1的后端設(shè)置一后端蓋，將包括風(fēng)扇在
內(nèi)的所有部件封閉在外殼內(nèi)。在后端蓋上設(shè)有通風(fēng)孔。
前軸承座9固定在外殼1的前端，后軸承座8固定在凸肩式止口上，換刀氣缸 5固定在后軸承座8上；冷卻風(fēng)扇7安裝在外殼1的后端與主軸4、前、后軸承座9、 8、換刀氣缸5以及軸向風(fēng)道A相對應(yīng)。
本發(fā)明提供的電主軸，從外殼1的前段圓形截面筒形腔室101前端到后端，構(gòu) 成了若干條從前到后貫通的、穿過前段圓形截面筒形腔室101整個殼壁的縱向風(fēng)道。 使得安裝在外殼后端的風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流可以從后向前沒有任何阻擋地貫穿整個電 主軸。這種風(fēng)道可以將轉(zhuǎn)子、定子和軸承，特別是定子和軸承傳遞到外殼上產(chǎn)生的 熱量順利帶走。
在外殼的殼壁中設(shè)置風(fēng)道，外殼的壁厚決定著其中風(fēng)道的大小，壁厚太薄，其中的風(fēng)道也小，對于外殼和其周圍部件的冷卻效果就不夠好，但如果壁厚太厚，會 使得本電主軸的體積增大，結(jié)構(gòu)不緊湊。在外殼壁厚一定的情況下，以殼體外廓為 圓形Ol (如圖6所示)為外廓尺寸最小，而可布設(shè)軸向風(fēng)道面積最大的情形。但電 主軸外表面需要有平面用于固定安裝，因此，圓形外廓是不適用的。現(xiàn)用外殼外廓 為圓形01的極限情況，討論在設(shè)定外殼壁厚時，何種形狀的外廓比較合理。如果 做極限情況下圓形01外廓的內(nèi)接四邊形02，則得到的壁厚截面積最小的外殼，做 該圓形01外廓的外接四邊形03，則本電主軸的外廓尺寸增加，使得本電主軸的結(jié) 構(gòu)龐大，徒然增加材料和成本，這也是實際應(yīng)用中不可取的。為了得到理想的外殼 壁厚，便于布置風(fēng)道，又不會使得結(jié)構(gòu)欠合理，本發(fā)明的設(shè)計理念是使得電主軸外 殼的外廓盡可能趨近所述的圓形01，且在上下左右四個邊緣還應(yīng)該具有可用于支 撐、固定和連接的平面。
在該設(shè)計思想下，可以考慮在所述圓01的外接四邊形03的基礎(chǔ)上將其四個角 切去形成一八邊形截面外廓04的外殼。設(shè)定，該外接四邊形03的邊長為a，切去 的角的兩個直角邊均為b，則外殼的上作支撐安裝之用的邊緣為(a—2b)。
而切去角的大小應(yīng)滿足l.切去角后四邊形剩下的部分邊緣為(a—2b)應(yīng)該 足夠用于電主軸的安裝固定所需的長度，2.切去角后電主軸外殼的外廓的周長應(yīng)不 小于所述圓形即該切去四角前的四邊形的內(nèi)接圓01的周長。
一種優(yōu)選方案是本八邊形的用于做支撐安裝用的直邊緣的長度(a—2b) /a 為0. 6 0. 9。
在外廓為所述的八邊形，內(nèi)廓為圓形05的外殼前段圓形截面筒形腔室101的 壁上布設(shè)軸向風(fēng)道A，該風(fēng)道A的形狀的設(shè)計應(yīng)考慮到在有限的面積上獲得最大的 風(fēng)道截面積，還應(yīng)該確保外殼的殼壁的剛度和強度。本發(fā)明的設(shè)計是如圖5所示， 在所述外殼1上側(cè)、左右兩側(cè)共三個側(cè)面上的每個側(cè)面上設(shè)置兩個異型截面風(fēng)道A， 該風(fēng)道A的截面形狀為其內(nèi)側(cè)邊緣Al為與定子的圓形輪廓走向一致的圓弧形， 外側(cè)邊緣A2為與外殼外輪廓的直邊緣的走向一致的直邊形，兩側(cè)用弧形輪廓，將 圓弧形邊緣Al和直邊形輪廓A2光滑地連接在一起。而相鄰的兩個所述異型風(fēng)道之 間留有的部分形成在保證外殼剛度和強度的前提下盡可能窄的定位筋梁10。
經(jīng)研究得知，相鄰的兩個所述異型截面風(fēng)道的大小可以是，使得其間的所述筋 梁的寬度與固定軸承座的螺孔的大小相匹配即可，而該螺孔匹配的螺釘應(yīng)該滿足固 定強度的要求。
在該筋梁10上布設(shè)連接前軸承座9上法蘭的螺孔10a。
在外殼l的下底側(cè)面，由于其作為支撐整個電主軸的承載面，需要在該側(cè)面上 設(shè)置安裝槽B，在外殼1的下底側(cè)面上有時還設(shè)置連接鍵槽C。但是，在兩個安裝槽B之間的殼壁上也可以設(shè)置所述的異型風(fēng)道B1。由此可增加風(fēng)道的分布率，確保 風(fēng)冷的效果。該異型風(fēng)道B1可以是兩個，兩個異型風(fēng)道B1和安裝槽B之間形成定 位筋梁。當(dāng)外殼1的下底側(cè)面上還設(shè)置連接鍵槽C時，兩個所述異型風(fēng)道與鍵槽之 間形成所述定位筋梁。
后軸承座8的后端可以設(shè)置法蘭81，其抵在該凸肩式止口 11上，后軸承座8
的側(cè)壁與前段圓截面筒形腔室的內(nèi)壁結(jié)合形成后軸承座固定對中定位面。在法蘭81 上設(shè)置穿設(shè)螺釘?shù)耐?，在凸肩式止?ll上設(shè)置螺孔，通過軸向螺釘將后軸承座8 固定在該凸肩式止口 11上繼而固定在外殼1上。凸肩式止口 11的徑向尺寸確定可 參考螺釘孔設(shè)計，以保證能布置下螺釘孔為宜。
換刀氣缸5的外廓面積以不遮擋所述軸向風(fēng)道為限，其可以為圓形截面，這樣， 既保證了安裝制造上的便利，又在氣缸的四周形成風(fēng)道。圓形截面的氣缸外凸面設(shè) 氣缸法蘭51，該法蘭51上設(shè)軸向通孔，在后軸承座8的法蘭81上的相應(yīng)處設(shè)螺孔 與之對應(yīng)，其中固聯(lián)螺釘使得所述換刀氣缸固定在所述后軸承座8的法蘭81上。 換刀氣缸5的部分周面與后軸承座的周面相接觸成為對中定位面。
現(xiàn)有技術(shù)中由于換刀氣缸的阻擋，不能在外殼中形成從前到后貫通的風(fēng)道，通 常是在后軸承座前面的外殼上設(shè)置側(cè)向進(jìn)風(fēng)口，形成帶轉(zhuǎn)彎的風(fēng)道。這樣的風(fēng)道冷 卻效果不佳。而且，換刀氣缸多是通過螺釘與外殼固接，也較難保證軸的對中性。
前軸承座9上的法蘭的外廓與外殼1上縱向風(fēng)道A的內(nèi)側(cè)圓弧形邊緣相吻合。 這樣，在外殼的相鄰風(fēng)道之間的筋梁IO的端面上設(shè)置螺孔(見圖4)，前軸承座9 的法蘭的外緣在與筋梁10上的螺孔相應(yīng)處上可設(shè)有凸部，在該凸部上設(shè)置通孔， 其與外殼上的螺孔相對，其中設(shè)螺釘連接，使得前軸承座9固定在外殼的前端。這 種固定結(jié)構(gòu)比較牢靠又不會擋住縱向風(fēng)道A的風(fēng)道口。
后軸承座8上的法蘭81與凸肩式止口 11的固定結(jié)構(gòu)也可以是這樣，即螺孔設(shè) 置在外殼的相鄰風(fēng)道A之間的筋梁IO端面上(見圖5)。而后軸承座上的法蘭的外 緣在與筋梁10上的螺孔相應(yīng)處設(shè)有凸部，在該凸部上設(shè)置通孔，與外殼上的螺孔 相對，其上設(shè)螺釘連接。
而本發(fā)明提供的外殼和后軸承座之間，通過上述結(jié)構(gòu)描述可知，通過將后軸承 座8固定在外殼1的凸肩式止口 11上，使得軸承座的對中心可靠。同時，由于換 刀氣缸5通過其上的法蘭固定在后軸承座8上，也是軸向固定結(jié)構(gòu)，其對中心也就 得到了保證。因此，本發(fā)明提供的后軸承座和換刀氣缸與外殼的連接結(jié)構(gòu)在對中心 上優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。
本發(fā)明采用上述軸承座和外殼的連接結(jié)構(gòu)，同時形成軸向貫通風(fēng)道，這樣改動 后，如果后軸承座的位置在直筒形外殼的比較靠前的地方，就增加了軸向固定的安 裝難度，因此，應(yīng)該盡可能地使后軸承座盡可能向外移。本發(fā)明將后軸承座的法蘭改在軸承座的后端，通過外殼上形成凸肩式止口 11定位軸向安裝到一體化外殼上， 法蘭后移也就相當(dāng)于將后軸承座向殼體的后部移動了一段距離，從而提高了安裝的 便利性。
外殼1的后端設(shè)置后端蓋，該后端蓋設(shè)置有若干通風(fēng)孔。
本發(fā)明利用空氣循環(huán)流動而進(jìn)行冷卻的高速電主軸冷卻結(jié)構(gòu)，確保電機的溫升 控制在一定范圍內(nèi)，提高了電主軸運行性能和可靠性，從而提高木材數(shù)控加工中心 的加工效率，本發(fā)明還可運用于其他機械上。本發(fā)明的電機冷卻結(jié)構(gòu)可運用于電機 的外殼、主軸上，降低外殼、主軸的高溫，有效地保護(hù)了高速電機，進(jìn)而保證了電 主軸系統(tǒng)的正常運行。
權(quán)利要求
1.一種高速自動換刀電主軸冷卻結(jié)構(gòu)，它包括一個一體化的外殼，還包括有設(shè)于該外殼中的主軸、內(nèi)藏式電機、拉刀機構(gòu)、氣缸和冷卻風(fēng)扇；所述主軸是空心的，所述拉刀機構(gòu)固定于其中并與設(shè)于所述主軸后端上的所述換刀氣缸同軸線地相連接，該電機的轉(zhuǎn)子在定子空心內(nèi)與主軸固定，定子設(shè)置在所述主軸外面與所述外殼固連，所述主軸的前部和后部設(shè)置前軸承和后軸承，所述前、后軸承的軸承座固定在該外殼上；其特征在于一體化的所述外殼為一直筒形殼體，其內(nèi)為兩段中心軸線重合的筒形腔室，從所述外殼的前端向內(nèi)一段為內(nèi)腔截面積較小的前段圓形截面筒形腔室，其與所述定子的外廓構(gòu)成過盈配合，從所述外殼的后端向內(nèi)的一段為內(nèi)腔截面積較大的后段筒形腔室，所述的兩段筒形腔室的交接處形成一凸肩式止口，在所述外殼的所述前段筒形腔室的筒壁中設(shè)置若干軸向通道形成軸向風(fēng)道；所述前軸承座固定在所述外殼的前端，所述后軸承座固定在所述凸肩式止口上，所述換刀氣缸固定在所述后軸承座上；所述冷卻風(fēng)扇安裝在所述外殼的后端與所述主軸、前、后軸承座、換刀氣缸以及軸向風(fēng)道相對應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高速自動換刀電主軸冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述前、后軸承座上設(shè)有法蘭，通過該法蘭將所述前、后軸承座固定在所述 外殼上，所述換刀氣缸通過其上的法蘭固設(shè)在所述后軸承座上；所述前、后 軸承座的至少一部分外廓與所述外殼前段筒形腔室內(nèi)壁形狀相匹配形成軸 承定位面，所述換刀氣缸的至少一部分外廓與所述后軸承座上的內(nèi)腔形狀相 匹配形成定位面。
3.前、后軸承座上的法蘭上相應(yīng)處設(shè)有軸向通孔與所述外殼上的 所述軸向螺孔對應(yīng)，其中固聯(lián)螺釘使得所述前軸承座軸向地固定在所述外殼 的前端，所述后軸承座軸向地固定在所述外殼的所述凸肩式止口上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高速自動換刀電主軸冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于所述換刀氣缸的外廓面積以不遮擋所述軸向風(fēng)道為限，該換刀氣缸上 設(shè)有連接用法蘭，所述法蘭上設(shè)軸向通孔，在所述后軸承座的法蘭上的相應(yīng)處設(shè)螺孔與之對應(yīng)，其中固聯(lián)螺釘使得所述換刀氣缸固定在所述后軸承座 上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速自動換刀電主軸冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述外殼的外廓截面形狀為在正四邊形基礎(chǔ)上切去四個角的八邊形的形狀， 其中正四邊形切去四角剩余的邊長所在的平面構(gòu)成電主軸支撐安裝的平面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高速自動換刀電主軸冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于-構(gòu)成電主軸支撐安裝平面的該邊長與為切去四角前的正四邊形的邊長之比(a—2b) /a為0. 6 0. 9。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的高速自動換刀電主軸冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在 于在所述外殼上側(cè)、左右兩側(cè)共三個側(cè)面上的每個側(cè)面上設(shè)置兩個異型截 面風(fēng)道，該風(fēng)道的截面形狀為其內(nèi)側(cè)邊緣為與定子的圓形輪廓走向一致的 圓弧形，外側(cè)邊緣為與外殼外輪廓的直邊緣的走向一致的直邊形，兩側(cè)用弧 形輪廓，將圓弧形邊緣和直邊形輪廓光滑地連接在一起；而相鄰的兩個所述 異型風(fēng)道之間留有的部分形成定位筋梁。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高速自動換刀電主軸冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于 相鄰的兩個所述異型截面風(fēng)道的大小是，使得其間的所述筋梁的寬度與固定 軸承座的螺孔的大小相匹配即可，而該螺孔匹配的螺釘是能夠滿足固定強度 的要求的；在該筋梁上布設(shè)連接所述前軸承座和/或后軸承座上法蘭的螺孔， 所述前軸承座和/或后軸承座法蘭的外緣在與所述筋梁上的螺孔相應(yīng)處上設(shè) 有凸部，在該凸部上設(shè)置通孔，其與所述筋梁上的螺孔相對，其中設(shè)螺釘連 接，使得前軸承座固定在外殼的前端和/或后軸承座固定在所述凸肩式止口 上；和/或，在所述外殼的下底側(cè)面設(shè)置安裝槽，在兩個安裝槽之間的殼壁上設(shè)置所 述的異型風(fēng)道，該異型風(fēng)道是兩個，兩個異型風(fēng)道之間以及和安裝槽之間形 成所述筋梁。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高速自動換刀電主軸冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于 當(dāng)所述外殼的下底側(cè)面上還設(shè)置連接鍵槽時，兩個所述異型風(fēng)道與鍵槽之間 形成所述定位筋梁。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速自動換刀電主軸冷卻結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述后軸承座的法蘭設(shè)置在該后軸承座的后端。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高速自動換刀電主軸冷卻結(jié)構(gòu)，其中的主軸通過前、后軸承座固定在一體化外殼上；冷卻風(fēng)扇安在外殼的后端；外殼內(nèi)壁上設(shè)有凸肩式止口，后軸承座后端設(shè)法蘭抵在止口上而固定在外殼上，前后軸承座以及換刀氣缸上的法蘭上與外殼上設(shè)的筋梁相對應(yīng)處設(shè)置螺孔，通過螺栓與外殼固定，在相鄰的筋梁之間設(shè)有間隙構(gòu)成貫穿式軸向風(fēng)道。本電主軸冷卻結(jié)構(gòu)，在外殼和軸承座以及氣缸之間形成軸向風(fēng)道，改善了電主軸的風(fēng)冷卻性能，固定結(jié)構(gòu)更加合理，電主軸的對中心性會更高，確保木材數(shù)控加工中心用電主軸在加工中承受穩(wěn)定的切削力和保持較高的動平衡，本電主軸不需再在外殼上設(shè)置側(cè)向風(fēng)道，也使得結(jié)構(gòu)更加緊湊和美觀。
文檔編號B27C5/00GK101524855SQ200910077609
公開日2009年9月9日 申請日期2009年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月24日
發(fā)明者偉 張, 王曉軍 申請人:國家林業(yè)局北京林業(yè)機械研究所