專利名稱：使用滑動軸承和滾動軸承復合支撐的高速電主軸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機床設(shè)備制造領(lǐng)域，具體涉及一種使用滑動軸承和滾動軸承復合支撐的高速電主軸裝置。
背景技術(shù)：
高速電主軸是高速切削加工的關(guān)鍵，通常使用變頻電機直接驅(qū)動。內(nèi)裝式電主軸是將電機轉(zhuǎn)子直接與電主軸做成一體，電機的轉(zhuǎn)子既是機床的電主軸，電機座就是電主軸單元的殼體，省去了傳動環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了電機與機床電主軸之間的“零傳動”，克服了傳統(tǒng)傳動方式的電主軸系統(tǒng)振動和噪聲大、額外增加轉(zhuǎn)動慣量且容易打滑等缺點，重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊、電主軸動態(tài)特性優(yōu)異，改善了機床的動平衡，簡化了機床外形設(shè)計，使得電主軸的高轉(zhuǎn)速化和高精度化更容易實現(xiàn)。電主軸轉(zhuǎn)速升到一定程度時，支撐電主軸的液體潤滑膜的摩擦功耗會急劇增大，導致潤滑膜的剛度和承載力顯著下降，同時如果功耗增加產(chǎn)生的熱量不能被及時帶走，將會導致電主軸及其支撐軸承發(fā)生熱變形，這將嚴重影響高速機床性能；另一方面，電主軸自身的不平衡量會隨著轉(zhuǎn)速升高而明顯增大，電主軸的精度也會受其影響而明顯下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種使用滑動軸承和滾動軸承復合支撐的高速電主軸裝置，該裝置具有高剛度、高精度、長壽命和大功率等特點，尤其適用于高速度、高精密、高剛度等工作條件下的復雜加工。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種使用滑動軸承和滾動軸承復合支撐的高速電主軸裝置，包括殼體，電主軸，支撐電主軸兩端并用于調(diào)節(jié)電主軸徑向位移的前軸承和后軸承，固定前軸承和后軸承的前軸承套和后軸承套，固定在殼體上的后軸承端蓋，以及用于調(diào)節(jié)電主軸軸向位移的高速推力角接觸球軸承；所述前軸承和后軸承均為水潤滑動靜壓滑動軸承。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述后軸承端蓋上固定有高速推力角接觸球軸承基座，一對高速推力角接觸球軸承安放在電主軸后端，左側(cè)通過高速推力角接觸球軸承基座固定，右側(cè)通過高速推力角接觸球軸承外圈固定套和高速推力角接觸球軸承內(nèi)圈固定套固定，高速推力角接觸球軸承外圈固定套通過螺紋安裝于高速推力角接觸球軸承基座上，高速推力角接觸球軸承內(nèi)圈固定套通過螺栓安裝于電主軸上。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述殼體進一步包括有殼體進水道和殼體出水道，所述殼體進水道內(nèi)的介質(zhì)為液體水；液體水自殼體進水道依次進入到前軸承套和后軸承套、前軸承和后軸承，最后從殼體出水道流出。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述前軸承套和后軸承套上分別設(shè)置有與殼體進水道相通的前軸承套進水道和后軸承套進水道，所述前軸承和后軸承上分別設(shè)置有與前軸承套進水道相通的前軸承節(jié)流孔和與后軸承套進水道相通的后軸承節(jié)流孔。
作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在所述前軸承節(jié)流孔的兩側(cè)進一步設(shè)置有前軸承左環(huán)形回水槽和前軸承右環(huán)形回水槽，所述后軸承節(jié)流孔的兩側(cè)進一步設(shè)置有后軸承左環(huán)形回水槽和后軸承右環(huán)形回水槽，所述前軸承左環(huán)形回水槽和前軸承右環(huán)形回水槽通過前軸承與電主軸之間的間隙相通，所述后軸承左環(huán)形回水槽和后軸承右環(huán)形回水槽通過后軸承與電主軸之間的間隙相通。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述前軸承的兩端設(shè)置有前軸承左氣封環(huán)和前軸承右氣封環(huán)，所述后軸承的兩端設(shè)置有后軸承左氣封環(huán)和后軸承右氣封環(huán)，防止介質(zhì)水沿電主軸的軸向流入電機和流出殼體。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述氣封環(huán)為沿著軸向依次設(shè)置的三個環(huán)形密封齒，在最外側(cè)的環(huán)形密封齒外側(cè)設(shè)置有環(huán)形進氣裝置，以保證沿著電主軸周向形成一道壓力均布的氣體密封墻。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述殼體進一步設(shè)置有殼體進氣道，高壓氣自殼體進氣道依次進入到軸承套、軸承和軸承回水槽內(nèi)，對軸承回水槽內(nèi)的水產(chǎn)生壓力,加快水從殼體出水道流出。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述前軸承套和后軸承套分別設(shè)置有與殼體進氣道相通的前軸承套進氣道和后軸承套進氣道，所述前軸承和后軸承分別設(shè)置有前軸承進氣道和后軸承進氣道，所述前軸承進氣道和后軸承進氣道通過軸承與電主軸的間隙與前軸承回水槽和后軸承回水槽相通。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點:本發(fā)明以電主軸兩端安裝的前軸承和后軸承作為徑向支撐，以電主軸端部安裝的高速推力角接觸球軸承作為軸向支撐，這樣不僅提高了整個電主軸的徑向剛度和穩(wěn)定性，而且降低了溫升，同時，高速推力角接觸球軸承作為軸向支撐，為電主軸提供的軸向剛度，控制電主軸的軸向位移及穩(wěn)定性。


圖1為使用滑動軸承和滾動軸承復合支撐的高速電主軸裝置進水通道方向縱剖結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是使用滑動軸承和滾動軸承復合支撐的高速電主軸裝置進氣通道方向縱剖結(jié)構(gòu)示意圖。其中，附圖標記與元件名稱的對應(yīng)關(guān)系如下表所示:
權(quán)利要求
1.使用滑動軸承和滾動軸承復合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于:包括殼體(12)，電主軸(16)，支撐電主軸兩端并用于調(diào)節(jié)電主軸徑向位移的前軸承(2)和后軸承(23)，固定前軸承和后軸承的前軸承套(31)和后軸承套(18)，固定在殼體(12)上的后軸承端蓋(41)，以及用于調(diào)節(jié)電主軸軸向位移的高速推力角接觸球軸承(26);所述前軸承和后軸承均為水潤滑動靜壓滑動軸承。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用滑動軸承和滾動軸承復合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，所述后軸承端蓋上固定有高速推力角接觸球軸承基座(25)，一對高速推力角接觸球軸承(26)安放在電主軸后端，左側(cè)通過高速推力角接觸球軸承基座固定，右側(cè)通過高速推力角接觸球軸承外圈固定套(28)和高速推力角接觸球軸承內(nèi)圈固定套(27)固定，高速推力角接觸球軸承外圈固定套通過螺紋安裝于高速推力角接觸球軸承基座上，高速推力角接觸球軸承內(nèi)圈固定套通過螺栓安裝于電主軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的使用滑動軸承和滾動軸承復合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，所述殼體進一步包括有殼體進水道(24)和殼體出水道(32)，所述殼體進水道內(nèi)的介質(zhì)為液體水；液體水自殼體進水道(24)依次進入到前軸承套和后軸承套、前軸承和后軸承，最后從殼體出水道(32)流出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用滑動軸承和滾動軸承復合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，所述前軸承套(31)和后軸承套(18)上分別設(shè)置有與殼體進水道相通的前軸承套進水道(5)和后軸承套進水道(20),所述前軸承和后軸承上分別設(shè)置有與前軸承套進水道相通的前軸承節(jié)流孔(6)和與后軸承套進水道相通的后軸承節(jié)流孔(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的使用滑動軸承和滾動軸承復合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，在所述前軸承節(jié)流孔(6)的兩側(cè)進一步設(shè)置有前軸承左環(huán)形回水槽(3)和前軸承右環(huán)形回水槽(8)，所述后軸承節(jié)流孔(21)的兩側(cè)進一步設(shè)置有后軸承左環(huán)形回水槽(35)和后軸承右環(huán)形回水槽(37)，所述前軸承左環(huán)形回水槽(3)和前軸承右環(huán)形回水槽(8)通過前軸承與電主軸之間 的間隙相通，所述后軸承左環(huán)形回水槽(35)和后軸承右環(huán)形回水槽(37)通過后軸承與電主軸之間的間隙相通。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用滑動軸承和滾動軸承復合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，所述前軸承(2)的兩端設(shè)置有前軸承左氣封環(huán)(I)和前軸承右氣封環(huán)(10)，所述后軸承(23)的兩端設(shè)置有后軸承左氣封環(huán)(33)和后軸承右氣封環(huán)(38)，防止介質(zhì)水沿電主軸的軸向流入電機和流出殼體。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的使用滑動軸承和滾動軸承復合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，所述前軸承(2)的兩端設(shè)置有前軸承左氣封環(huán)(I)和前軸承右氣封環(huán)(10)，所述后軸承(23)的兩端設(shè)置有后軸承左氣封環(huán)(33)和后軸承右氣封環(huán)(38)，防止介質(zhì)水沿電主軸的軸向流入電機和流出殼體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用滑動軸承和滾動軸承復合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，所述氣封環(huán)為沿著軸向依次設(shè)置的三個環(huán)形密封齒，在最外側(cè)的環(huán)形密封齒外側(cè)設(shè)置有環(huán)形進氣裝置，以保證沿著電主軸周向形成一道壓力均布的氣體密封墻。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用滑動軸承和滾動軸承復合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，所述殼體進一步設(shè)置有殼體進氣道(40 )，高壓氣自殼體進氣道依次進入到軸承套、軸承和軸承回水槽內(nèi)，對軸承回水槽內(nèi)的水產(chǎn)生壓力,加快水從殼體出水道流出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的使用滑動軸承和滾動軸承復合支撐的高速電主軸裝置，其特征在于，所述前軸承套(31)和后軸承套(18)分別設(shè)置有與殼體進氣道(40)相通的前軸承套進氣道(30)和后軸承套進氣道(36)，所述前軸承(2)和后軸承(23)分別設(shè)置有前軸承進氣道(29)和后軸承進氣道(34)，所述前軸承進氣道(29)和后軸承進氣道(34)通過軸承與電主軸的間隙與前軸承回水`槽和后軸承回水槽相通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用滑動軸承和滾動軸承復合支撐的高速電主軸裝置，以電機基座作為殼體，將電機定子和轉(zhuǎn)子安裝于電主軸中部，動靜壓滑動軸承作為電主軸的前、后支撐軸承；軸承兩端分別設(shè)有前、后環(huán)形回水槽，潤滑介質(zhì)水流入環(huán)形回水槽后再通過殼體出水道流出殼體；氣體密封裝置，每個動靜壓軸承的兩側(cè)各有一個氣體密封裝置，可以阻止?jié)櫥橘|(zhì)水流入電機定子和電機轉(zhuǎn)子之間的空隙以及沿著電主軸軸向流出殼體；使用一對高速推力角接觸球軸承作為止推軸承，為電主軸提供較高軸向剛度，控制電主軸軸向位移和穩(wěn)定性。
文檔編號B23Q11/12GK103100729SQ20131003421
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者徐華, 王琳, 付玉敏, 熊顯智, 周夕維 申請人:西安交通大學