專利名稱：車床用交流伺服電機(jī)主軸箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域，涉及車床控制系統(tǒng)，特別是一種車床用交流伺服
電機(jī)主軸箱。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的主軸箱是機(jī)床的核心，其主要結(jié)構(gòu)為動力部分(電動機(jī))、傳動部分(皮帶， 皮帶輪)、調(diào)速部分(齒輪副，撥叉)、機(jī)械主軸部分(主軸，卡盤)等。近年來，由于數(shù)控技 術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，人們在切削刀具的運動過程采用了伺服電動機(jī)，從而實現(xiàn)了自動化的程序 加工，即初級的數(shù)控機(jī)床。進(jìn)而，對車床主軸的動力和調(diào)速部分的改進(jìn)，又有用變頻電動機(jī) 取代了異步電動機(jī)，通過變頻器和編碼器的組合，實現(xiàn)了對機(jī)械主軸的轉(zhuǎn)速的程序控制，省 略了全部或部分齒輪副和撥叉，但仍用皮帶和皮帶輪傳動。這就是現(xiàn)行的數(shù)控車床的普遍 形式。隨后，又有將變頻電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸直接變形為機(jī)床的機(jī)械主軸，進(jìn)一步省略了原來的傳 動部分(皮帶，皮帶輪)、機(jī)械主軸部分(主軸)?，F(xiàn)在這種變頻電動機(jī)就稱為"變頻電主軸 電機(jī)"或簡稱"電主軸"。 上述數(shù)控車床和變頻電主軸的應(yīng)用，優(yōu)點是實現(xiàn)了自動化控制，提高了產(chǎn)品的加 工質(zhì)量和效率，節(jié)省了人力資源。變頻電主軸的轉(zhuǎn)速可以做得很高，適用于轉(zhuǎn)速要求高、功 率小的機(jī)床如磨床、鉆床和銑床等。但是，其缺點在于l.變頻電機(jī)在運行轉(zhuǎn)速高于或低于 電機(jī)基頻一定范圍時，電動機(jī)的出力性能就很差，不能輸出理想的功率和轉(zhuǎn)速。為保證機(jī)床 的設(shè)計指標(biāo)，就必須加大電機(jī)的功率，從而造成了材料和能源的浪費。2.由于使用皮帶和皮 帶輪傳動，帶來功率的附加損耗，使轉(zhuǎn)速控制滯后，影響加工精度以及附加的振動等。 為此，人們進(jìn)行了長期的探索，提出了各種各樣的解決方案。例如，中國專利文獻(xiàn)公 開了一種電主軸[專利申請?zhí)朲L200720126018. l，專利公開號為CN201105324Y]，此電主軸包 括定子殼體組件，位于定子殼體組件的軸線位置上設(shè)置有主軸，所述主軸的前端安裝有夾頭 組件，其中部設(shè)置有轉(zhuǎn)子，并通過安裝在其前部的前軸承、前軸承座和安裝在其后部的支撐軸 承和支撐軸承座與定子殼體組件相連接。位于安裝前軸承處的主軸直徑小于安裝有夾頭組件 的主軸前端的直徑；轉(zhuǎn)子的軸線位置上安裝帶有鎖緊螺釘?shù)霓D(zhuǎn)子套，轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子套與主軸 固定連接。突破了電主軸工作端軸承內(nèi)徑一定要大于等于工作端最大軸徑的結(jié)構(gòu)性限制，在 電主軸剛性和結(jié)構(gòu)容許條件下，降低了工作端軸承型號的等級，電主軸轉(zhuǎn)速提高1-2個數(shù)量 級，由于軸承所承受轉(zhuǎn)動慣量的影響減小，使電主軸壽命提高，制造成本降低。 上述技術(shù)方案雖然在一定程度上解決了機(jī)床體積龐大、傳動過程復(fù)雜等問題，但 是電主軸箱體和車床的床頭箱仍然需要分別設(shè)置，占用空間仍然較大，制造成本高。此外， 機(jī)床主軸系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和高速性能差、發(fā)熱量大、速度波動大、影響加工工件的質(zhì)量、 設(shè)計不合理等技術(shù)問題仍然沒有得到解決。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，占用空間小，易于裝配，成本較低，加工精度高的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱。
本實用新型的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)一種車床用交流伺服電機(jī)主軸
箱，包括筒狀的主軸箱體，其特征在于，所述的主軸箱體內(nèi)壁固定有定子組件，主軸箱體內(nèi)
穿設(shè)有一根能轉(zhuǎn)動的主軸，在主軸上固定有轉(zhuǎn)子組件且主軸的兩端分別穿出主軸箱體的前
后端，在主軸箱體的前端內(nèi)部和主軸之間設(shè)有通過第一定位結(jié)構(gòu)軸向定位的前軸承，在主
軸箱體的后端內(nèi)部和主軸之間設(shè)有通過第二定位結(jié)構(gòu)軸向定位的后軸承，所述的主軸穿出
于主軸箱體后端的一端固定有編碼器套筒，在編碼器套筒上設(shè)置有編碼器。 這里的主軸箱體代替了現(xiàn)有技術(shù)中車床的床頭箱，有效地減少了空間占用，使結(jié) 構(gòu)更為緊湊，降低生產(chǎn)成本。主軸箱體內(nèi)壁固定的定子組件以及主軸上固定的轉(zhuǎn)子組件配 合便實現(xiàn)了主軸可在主軸箱體上旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。而第一定位結(jié)構(gòu)軸向定位中的前軸承和第二 定位結(jié)構(gòu)軸向定位的后軸承實現(xiàn)主軸運行過程穩(wěn)定，加工精度高，防止在長期的高速工作 和負(fù)壓的情況下主軸容易因磨損而導(dǎo)致工作狀態(tài)不穩(wěn)定，加工精度降低。同時也提高了主 軸的使用壽命，為主軸的高速化奠定了基礎(chǔ)。通過設(shè)置在編碼器套筒上編碼器輸入的數(shù)據(jù) 可以方便的控制好所需要的主軸轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)了使用過程中的方便操作。 在上所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱中，所述的主軸為空心軸?？招牡闹鬏S節(jié) 省了制造的成本，減輕了主軸的重量而方便拆卸及安裝。此外，空心的主軸可用于安裝夾緊 液壓拉桿，以便于裝配。 在上所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱中，所述的第一定位結(jié)構(gòu)包括前端蓋和前 定位環(huán)，前端蓋固定在主軸箱體上且位于前軸承的外端，前定位環(huán)固定在主軸上且位于前 軸承的內(nèi)端。 位于前軸承的外端的前端蓋和固定在主軸上且位于前軸承的內(nèi)端前定位環(huán)，實現(xiàn) 了前軸承的的定位，避免了因在負(fù)荷的加工狀態(tài)下而導(dǎo)致前軸承失位，從而影響了主軸旋 轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性，導(dǎo)致加工精度下降。 在上所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱中，所述的前軸承的內(nèi)端和前定位環(huán)之間 設(shè)有前軸承擋圈，所述的前定位環(huán)通過緊固件固定在主軸上。前軸承擋圈緩沖了前軸承的 振動，避免了在加工過程中的振動而導(dǎo)致前軸承與前定位環(huán)之間的摩擦而帶來的損耗，被 緊固件固定的前定位環(huán)更加穩(wěn)定，實現(xiàn)了前軸承工作狀態(tài)更加穩(wěn)定。 在上所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱中，所述的第二定位結(jié)構(gòu)包括后端蓋、后 軸承擋板和后預(yù)緊螺母，后端蓋固定在主軸箱體上且后軸承設(shè)于后端蓋內(nèi)，后軸承的內(nèi)端 固定有后軸承擋板，后軸承的外端設(shè)有后預(yù)緊螺母且后預(yù)緊螺母通過螺紋結(jié)構(gòu)固定在主軸 上。 由于軸承的旋轉(zhuǎn)時后端承受的負(fù)荷較大，所以在穩(wěn)定方面要求愈加高。后端蓋通 過后預(yù)緊螺母固定在主軸箱體上，后預(yù)緊螺母可防止后端蓋在長期的加工過程中而導(dǎo)致松 懈，使之牢固，后軸承擋板與前軸承中的前定位環(huán)作用類同，都提高了軸承的定位和加工穩(wěn)定。 在上所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱中，所述的后軸承的外端和后預(yù)緊螺母之 間設(shè)有后軸承套。 在上所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱中，所述的主軸箱體上開有與其內(nèi)部相貫 通的通孔，所述的通孔與前定位環(huán)相對應(yīng)，在通孔上固定有蓋板。通過與主軸箱體內(nèi)部相貫通的通孔可根據(jù)需要方便地進(jìn)行內(nèi)部零件的安裝或為整個電主軸機(jī)構(gòu)添加潤滑劑，蓋板也 避免了雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)身。 在上所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱中，所述的主軸箱體外圍具有若干均布的 凸棱。主軸箱體外圍的凸棱方便整個主軸箱體定位，提高了工作過程中的穩(wěn)定性，并且也有 利于散熱。 在上所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱中，所述的編碼器套筒部分插接于主軸， 且兩者之間通過螺紋結(jié)構(gòu)相連。通過與主軸螺紋相連不僅實現(xiàn)了編碼器的牢固而且方便拆 卸。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本車床用交流伺服電機(jī)主軸箱的優(yōu)點在于1、由于主軸箱體兼 做車床的主軸箱使用，整個結(jié)構(gòu)簡單緊湊、使用壽命長、旋轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定，并且工作精度高。2、 空心的主軸節(jié)省了材料及制造成本且方便拆卸和安裝。3、在主軸箱體的內(nèi)部和主軸之間采 用第一、二的定位結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了整個電主軸結(jié)構(gòu)牢固、防止其軸向竄動，提高了運行的穩(wěn)定性 和高速性能。

圖1是本實用新型提供的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中，1、主軸箱體；11、定子組件；2、主軸；3、前軸承；31、前軸承擋圈；4、后軸承； 41、后軸承擋板；42、后軸承套；6、前端蓋；7、前定位環(huán)；71、緊固件；8、后端蓋；9、后預(yù)緊螺 母；10、通孔；101、蓋板。
具體實施方式
實施例 如圖所示，車床用交流伺服電機(jī)主軸箱2包括筒狀且外圍具有若干均布的凸棱的 主軸箱體1，以及設(shè)置在主軸箱體1內(nèi)壁上的定子組件ll，主軸箱體1上開有與其內(nèi)部相貫 通的通孔IO，在通孔10上固定有蓋板IOI，主軸箱體1內(nèi)穿設(shè)有一根能轉(zhuǎn)動的空心主軸2， 在空心主軸2上固定有轉(zhuǎn)子組件。 主軸2的兩端分別穿出主軸箱體1的前后端，在主軸箱體1的前端內(nèi)部和主軸2 之間設(shè)有通過第一定位結(jié)構(gòu)軸向定位的前軸承3。第一定位結(jié)構(gòu)包括前端蓋6和前定位環(huán) 7，前端蓋6固定在主軸箱體1上且位于前軸承3的外端，前定位環(huán)7固定在主軸2上且位 于前軸承3的內(nèi)端。前定位環(huán)7與通孔10相對應(yīng)且通過緊固件71固定在主軸2上，前定 位環(huán)7和前軸承3的內(nèi)端之間設(shè)有前軸承擋圈31。 在主軸箱體1的后端內(nèi)部和主軸2之間設(shè)有通過第二定位結(jié)構(gòu)軸向定位的后軸承 4。第二定位結(jié)構(gòu)包括后端蓋8、后軸承擋板41和后預(yù)緊螺母9，后端蓋8固定在主軸箱體 1上且后軸承4設(shè)于后端蓋8內(nèi)，后軸承4的內(nèi)端固定有后軸承擋板41。后軸承4的外端 設(shè)有后預(yù)緊螺母9且后預(yù)緊螺母9通過螺紋結(jié)構(gòu)固定在主軸2上，后軸承4的外端和后預(yù) 緊螺母9之間設(shè)有后軸承套42。 在主軸箱體1的內(nèi)部和主軸2之間采用第一、二的定位結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了整個電主軸2 結(jié)構(gòu)牢固、防止軸向竄動提高了運行的精度、穩(wěn)定性和高速性能。 主軸2穿出于主軸箱體1后端的一端固定有編碼器套筒，在編碼器套筒上設(shè)有編碼器。所述的編碼器套筒部分插接于主軸2，且兩者之間通過螺紋結(jié)構(gòu)相連。通過與主軸2 螺紋相連不僅實現(xiàn)了編碼器的牢固而且方便拆卸。 工作時，主軸箱體l內(nèi)壁固定的定子組件ll以及主軸2上固定的轉(zhuǎn)子組件配合便 實現(xiàn)了主軸2可在主軸箱體1上旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，而第一定位結(jié)構(gòu)軸向定位中的前軸承3和第 二定位結(jié)構(gòu)軸向定位的后軸承4實現(xiàn)主軸2運行過程穩(wěn)定，加工精度高，防止在長期的高速 工作和負(fù)壓的情況下主軸2容易因磨損而導(dǎo)致工作狀態(tài)不穩(wěn)定，加工精度降低。同時也提 高了主軸2的使用壽命，為主軸2的高速化奠定了基礎(chǔ)。通過設(shè)置在編碼器套筒上編碼器 輸入的數(shù)據(jù)可以方便的控制好所需要的主軸2轉(zhuǎn)速。實現(xiàn)了使用過程中的方便操作。 本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所 屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似 的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。 盡管本文較多地使用了 1、主軸箱體；11、定子組件；2、主軸；3、前軸承；31、前軸承 擋圈；4、后軸承；41、后軸承擋板；42、后軸承套；6、前端蓋；7、前定位環(huán)；71、緊固件；8、后 端蓋；9、后預(yù)緊螺母；10、通孔；101、蓋板等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用 這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加 的限制都是與本實用新型精神相違背的。
權(quán)利要求一種車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，包括固定在床身上的主軸箱體(1)，其特征在于，所述的主軸箱體(1)內(nèi)壁固定有定子組件(11)，主軸箱體(1)內(nèi)穿設(shè)有一根能轉(zhuǎn)動的主軸(2)，在主軸(2)上固定有轉(zhuǎn)子組件(21)且主軸(2)的兩端分別穿出主軸箱體(1)的前后端，在主軸箱體(1)的前端內(nèi)部和主軸(2)之間設(shè)有通過第一定位結(jié)構(gòu)軸向定位的前軸承(3)，在主軸箱體(1)的后端內(nèi)部和主軸(2)之間設(shè)有通過第二定位結(jié)構(gòu)軸向定位的后軸承(4)，所述的主軸(2)穿出于主軸箱體(1)后端的一端固定有編碼器套筒，在編碼器套筒上設(shè)置有編碼器(51)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，其特征在于，所述的主軸(1)為空心軸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，其特征在于，所述的第一定位結(jié)構(gòu)包括前端蓋(6)和前定位環(huán)(7)，前端蓋(6)固定在主軸箱體(1)上且位于前軸承(3) 的外端，前定位環(huán)(7)固定在主軸(1)上且位于前軸承(3)的內(nèi)端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，其特征在于，所述的前軸承(3)的內(nèi)端和前定位環(huán)(7)之間設(shè)有前軸承擋圈(31)，所述的前定位環(huán)(7)通過緊固件(71)固定在主軸(2)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，其特征在于，所述的第二定位結(jié)構(gòu)包括后端蓋(8)、后軸承擋板(41)和后預(yù)緊螺母(9)，后端蓋(8)固定在主軸箱體(1)上且后軸承(4)設(shè)于后端蓋(8)內(nèi)，后軸承(4)的內(nèi)端固定有后軸承擋板(41)，后軸承(4) 的外端設(shè)有后預(yù)緊螺母(9)且后預(yù)緊螺母(9)通過螺紋結(jié)構(gòu)固定在主軸(1)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，其特征在于，所述的后軸承(4)的外端和后預(yù)緊螺母(9)之間設(shè)有后軸承套(42)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，其特征在于，所述的主軸箱體(1)上開有與其內(nèi)部相貫通的通孔(IO)，所述的通孔(10)與前定位環(huán)(7)相對應(yīng)，在通孔(10)上固定有蓋板(101)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，其特征在于，所述的主軸箱體(1)外圍具有若干均布的凸棱。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，其特征在于，所述的編碼器套筒部分插接于主軸(1)，且兩者之間通過螺紋結(jié)構(gòu)相連。
專利摘要本實用新型屬于機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種車床用交流伺服電機(jī)主軸箱。它解決了現(xiàn)有的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱占用空間大、成本高、加工精度低等問題。本車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，包括筒狀的主軸箱體，其內(nèi)壁固定有定子組件，主軸箱體內(nèi)穿設(shè)有一根能轉(zhuǎn)動的主軸，在主軸上固定有轉(zhuǎn)子組件且主軸的兩端分別穿出主軸箱體的前后端，在主軸箱體的前端內(nèi)部和主軸之間設(shè)有通過第一定位結(jié)構(gòu)軸向定位的前軸承，在其后端內(nèi)部和主軸之間設(shè)有通過第二定位結(jié)構(gòu)軸向定位的后軸承，主軸穿出于主軸箱體后端的一端固定有編碼器套筒，在編碼器套筒上設(shè)置有編碼器。本車床用交流伺服電機(jī)主軸箱具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、拆裝方便、加工精度高、提高運行穩(wěn)定性和高速性等優(yōu)點。
文檔編號B23B19/00GK201505727SQ20092011876
公開日2010年6月16日 申請日期2009年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月27日
發(fā)明者朱義潛 申請人:浙江滬龍微型電機(jī)有限公司