專利名稱：一種方便拆卸和維護(hù)的內(nèi)置式電主軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)床相關(guān)部件技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種方便拆卸和維護(hù)的內(nèi)置式電主軸。
背景技術(shù)：
高速數(shù)控機(jī)床是裝備制造業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)和發(fā)展方向之一，其工作性能首先取決于機(jī)床主軸的性能。電主軸是最近幾年在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù)，它將電機(jī)的動子直接作為機(jī)床的主軸，主軸單元的殼體就是電機(jī)機(jī)座，并配合其他零部件，由此實現(xiàn)電機(jī)與機(jī)床主軸的一體化。內(nèi)置式的電主軸能夠明顯提高機(jī)床主軸的剛度、模態(tài)性能、傳動性能以及動態(tài)響應(yīng)性能，目前的高速數(shù)控機(jī)床和超高速數(shù)控機(jī)床基 本上都采用了電主軸的結(jié)構(gòu)。內(nèi)置式電主軸能夠得數(shù)控機(jī)床的主軸系統(tǒng)實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊、高響應(yīng)速度等效果，然而其維護(hù)工作卻相對復(fù)雜例如，由于電主軸的定子與機(jī)床主軸之間是過盈量較大的安裝，其安裝和拆卸往往需要專用的工具和結(jié)構(gòu)；特別當(dāng)需要拆卸和安裝電主軸結(jié)構(gòu)時，往往需要對多個零部件重復(fù)地拆卸和安裝，這樣不僅拆卸和安裝過程繁瑣，而且重復(fù)安裝后電主軸的性能和精度也會受到影響。申請?zhí)枮镃N200920316500. O的專利申請公開了一種內(nèi)置式超高速電主軸，其中通過將在電主軸兩端設(shè)置動靜壓軸承，從而提供無磨損、高轉(zhuǎn)換精度和高壽命的電主軸，然而，其改進(jìn)主要集中在于軸承的設(shè)置方式上，對于內(nèi)置電機(jī)自身的構(gòu)造及設(shè)置方式并未提及，也并未考慮電主軸的安裝、冷卻等方面的要求，尤其是，由于直接電機(jī)外殼與電主軸殼體簡單合成一體，電機(jī)定子的安裝調(diào)整要求缺乏充分的考慮，也并未指出在此情況下如何安裝電機(jī)定子；此外，每次安裝和維護(hù)時，同樣需要對電機(jī)動子與主軸之間執(zhí)行過盈量較大的安裝和后軸承的重新安裝，而且拆卸和重新安裝都非常費時費力，因此在實際操作中不便于使用。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和技術(shù)需求，本發(fā)明的目的在于提供一種內(nèi)置式電主軸，其通過對電機(jī)定子元件及其他配套結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和設(shè)計，能夠提供方便拆卸和維護(hù)，回轉(zhuǎn)精度高、運行平穩(wěn)的電主軸產(chǎn)品，并有效避免反復(fù)拆洗后對主軸系統(tǒng)所造成的精度和性能方面的不利影響。按照本發(fā)明，提供了一種內(nèi)置式電主軸，該電主軸包括箱體、分別安裝在箱體兩端的前軸承和后軸承、作為一個獨立單元設(shè)置在箱體內(nèi)并處于所述前、后軸承之間的電機(jī)定子組件，以及軸向安裝在電機(jī)定子組件中的電機(jī)動子及主軸單元，其中所述電機(jī)定子組件包括電機(jī)護(hù)套，該電機(jī)護(hù)套呈兩端開口的套筒結(jié)構(gòu)，并通過連接件與箱體相連；電機(jī)前蓋和電機(jī)后蓋，所述電機(jī)前、后蓋分別設(shè)置在電機(jī)護(hù)套的兩端，由此與電機(jī)護(hù)套構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)并在其內(nèi)部軸向安裝電機(jī)定子；電機(jī)壓蓋，該電機(jī)壓蓋設(shè)置在箱體與電機(jī)護(hù)套之間，并通過鍵結(jié)構(gòu)與電機(jī)護(hù)套相聯(lián)接以定位和傳遞電機(jī)工作時的扭矩。通過以上構(gòu)造，與現(xiàn)有技術(shù)中電機(jī)定子與主軸之間往往為過盈量較大的安裝方式相比，無需特殊的工具和結(jié)構(gòu)即可實現(xiàn)組裝，并能有助于提高裝配精度；當(dāng)需要對電主軸進(jìn)行拆卸及后期維護(hù)時，可以直接取出電機(jī)定子組件而無需單獨拆卸，這樣不僅能夠節(jié)省工時，更重要的是能夠避免反復(fù)拆洗后對主軸系統(tǒng)所造成的精度和性能方面的不利影響。此夕卜，該電主軸安裝定位快、便于操作，能夠充分保證高速和超高速電主軸結(jié)構(gòu)的緊湊性和安裝精度，并能夠進(jìn)一步提高高速運行的平穩(wěn)性。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述前軸承和后軸承為動靜壓混合軸承。通過將前、后軸承設(shè)定為動靜壓混合軸承，工作時軸承不會與主軸發(fā)生接觸和磨 損，并且高速運行的剛度好，因而使得整體裝置的穩(wěn)定性、剛度和精度得到保證。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述電機(jī)定子的外表面上加工有多個環(huán)形槽，并采用密封圈予以密封。通過將電機(jī)定子外表面加工出多個環(huán)形槽，當(dāng)電機(jī)工作時通過往其中注入冷卻循環(huán)流體，可以使其與電機(jī)護(hù)套之間形成冷卻回路，由此以便對電主軸提供有效散熱。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述電機(jī)壓蓋為HALF結(jié)構(gòu)。通過將電機(jī)壓蓋設(shè)定為HALF結(jié)構(gòu)，這樣能夠極大方便電機(jī)定子組件的拆卸和后期維護(hù)，提高操作效率?？傮w而言，按照本發(fā)明的內(nèi)置式電主軸與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的優(yōu)點I、通過將內(nèi)置式電主軸一次性安裝固定，當(dāng)主軸需要維護(hù)和拆卸時主軸電機(jī)固定，無需重新安裝電機(jī)定子這個過盈量較大的結(jié)構(gòu)，而且重復(fù)安裝時定位塊、精度高；2、不僅能夠充分保證高速和超高速電主軸結(jié)構(gòu)的緊湊性、高速運行的平穩(wěn)性，而且易于保證安裝精度。而且能夠避免反復(fù)拆洗后對主軸系統(tǒng)所造成的精度和性能方面的不利影響。
圖I是按照本發(fā)明的內(nèi)置式電主軸的總體結(jié)構(gòu)剖視圖；圖2是對圖I中所示電主軸沿著經(jīng)過電機(jī)的方向所獲得的橫截面示意圖。在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中I-箱體2-后軸承3-電機(jī)后蓋4-電機(jī)壓蓋5-電機(jī)定子6_鍵結(jié)構(gòu)7_電機(jī)動子8-電機(jī)前蓋9-前軸承10-主軸11-電機(jī)護(hù)套
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖I是按照本發(fā)明的內(nèi)置式電主軸的總體結(jié)構(gòu)剖視圖。如圖I中所示，按照本發(fā)明的內(nèi)置式電主軸主要包括箱體I、分別安裝在箱體I前后兩端的前軸承9和后軸承2、作為一個獨立單元設(shè)置在箱體I內(nèi)部并且軸向安裝在前、后軸承中間的電機(jī)定子組件、以及軸向安裝在電機(jī)定子組件中并彼此結(jié)合成一體的電機(jī)動子及主軸單元。箱體I譬如可以呈大致的立方體結(jié)構(gòu)，并在其前后兩端的側(cè)板處分別安裝有前軸承9和后軸承2，以便承載電主軸的電機(jī)動子及主軸單元。在一個優(yōu)選實施例中，這些軸承可以選擇為動靜壓混合軸承，并譬如通過螺釘直接安裝在箱體I上，相應(yīng)地，能在流體靜力和動力潤滑的狀態(tài)下承載主軸結(jié)構(gòu)，并且高速主軸與軸承之間無金屬接觸和磨損，因而使得整體裝置的穩(wěn)定性、剛度和精度得到保證。在前軸承9與后軸承之間的中部位置，安裝有內(nèi)置的電機(jī)。作為本發(fā)明的關(guān)鍵性改進(jìn)所在，該內(nèi)置電機(jī)的定子組件自身作為獨立單元而設(shè)置，而電機(jī)動子7與譬如機(jī)床主軸元件的主軸10相結(jié)合并且軸向安裝在定子組件中，相應(yīng)地，當(dāng)需要對電主軸進(jìn)行拆卸和維護(hù)時，可以分別直接取出電機(jī)定子組件和主軸單元，極大方便操作人員的拆卸及維護(hù)工作。具體而言，構(gòu)成整體單元結(jié)構(gòu)的電機(jī)定子組件包括譬如呈兩端開口的套筒形狀的電機(jī)護(hù)套11、分別設(shè)置在電機(jī)護(hù)套11兩端的電機(jī)前蓋8和電機(jī)后蓋3、軸向安裝在電機(jī)護(hù)套11以及電機(jī)前后蓋所共同構(gòu)成的空間中的電機(jī)定子5，以及電機(jī)壓蓋4。電機(jī)前蓋8譬如可以通過螺釘固定在電機(jī)護(hù)套11上，而電機(jī)后蓋3具有兩組螺釘，其中一組用于將其與電機(jī)護(hù)套11固定，另外一組用于與電機(jī)定子5相連。電機(jī)壓蓋4設(shè)置在電機(jī)護(hù)套11的上部并與該部分相套合，并通過螺釘之類的連接件與箱體I相固定。此外，在電機(jī)壓蓋4上與電機(jī)護(hù)套11相接觸的區(qū)域，設(shè)置有例如為鍵結(jié)構(gòu)6的聯(lián)接件，由此對電機(jī)工作時的扭矩進(jìn)行定位和傳遞。當(dāng)完成對整體電機(jī)定子組件的組裝之后，可以將該獨立單元譬如通過螺釘完成與箱體I以及前、后軸承9、2之間的連接。電機(jī)動子7軸向安裝在電機(jī)定子5內(nèi)部，主軸10與電機(jī)動子7結(jié)合成一體并軸向貫穿前軸承9、整個內(nèi)置電機(jī)和后軸承2。當(dāng)對按照本發(fā)明的電主軸首次進(jìn)行安裝時，可以首先組裝作為獨立單元的電機(jī)定子組件，然后將該單元和電子動子及主軸單元分別單獨安裝到箱體上去，相應(yīng)地，與現(xiàn)有技術(shù)中電機(jī)定子與主軸之間往往為過盈量較大的安裝方式相比，無需特殊的工具和結(jié)構(gòu)即可實現(xiàn)組裝，并能提高裝配精度。當(dāng)需要對按照本發(fā)明的電主軸進(jìn)行拆卸及后期維護(hù)時，可以直接取出電機(jī)部分，或者分別取出結(jié)合成一體的電機(jī)動子和主軸和作為完整獨立單元的電機(jī)定子組件，而無需單獨拆卸定子組件；當(dāng)完成維護(hù)重復(fù)安裝時，可以直接將電機(jī)動子和主軸單元、電機(jī)定子組件分別安裝到箱體上，并且重復(fù)安裝時定位快、便于操作，不僅能夠充分保證高速和超高速電主軸結(jié)構(gòu)的緊湊性、高速運行的平穩(wěn)性，而且易于保證安裝精度。尤其是，由于可以避免電主軸結(jié)構(gòu)因維護(hù)和維修時反復(fù)的拆卸和安裝工作，這樣不僅能夠節(jié)省工時，更重要的是能夠避免反復(fù)拆洗后對主軸系統(tǒng)可能造成的精度和性能方面的不利影響。在一個優(yōu)選實施例中，考慮到電主軸工作時發(fā)熱量大，為了方便散熱，可以在內(nèi)置電機(jī)的電機(jī)定子5的外表面上加工出多個環(huán)形槽，并采用共環(huán)形密封圈予以密封，當(dāng)電機(jī)工作時往其中諸如冷卻的循環(huán)流體，由此使其與電機(jī)護(hù)套11之間形成冷卻回路。在另外一個優(yōu)選實施例中，電機(jī)壓蓋4可以設(shè)計成HALF結(jié)構(gòu)，由此極大方便操作人員的拆卸和安裝工作。綜上所述，按照本發(fā)明的電主軸結(jié)構(gòu)簡單、使用范圍廣、回轉(zhuǎn)精度高，高速穩(wěn)定性好。該主軸系統(tǒng)便于多次拆卸、維護(hù)快速方便且精度易于保證，因而可以作為各種高速、超高速的機(jī)床的內(nèi)置式電主軸，適用于剛性和傳動要求高、結(jié)構(gòu)緊湊且方便拆卸和維護(hù)的場
口 O本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)置式電主軸，該電主軸包括箱體(I )、分別安裝在箱體(I)兩端的前軸承(9)和后軸承(2)、作為一個獨立單元設(shè)置在箱體(I)內(nèi)并處于所述前、后軸承之間的電機(jī)定子組件，以及軸向安裝在電機(jī)定子組件中的電機(jī)動子及主軸單元，其中 所述電機(jī)定子組件包括 電機(jī)護(hù)套(I I )，該電機(jī)護(hù)套呈兩端開口的套筒結(jié)構(gòu)，并通過連接件與箱體(I)相連； 電機(jī)前蓋(8)和電機(jī)后蓋(3),所述電機(jī)前、后蓋分別設(shè)置在電機(jī)護(hù)套(11)的兩端，由此與電機(jī)護(hù)套構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)并在其內(nèi)部軸向安裝電機(jī)定子(5 ); 電機(jī)壓蓋(4)，該電機(jī)壓蓋(4)設(shè)置在箱體(I)與電機(jī)護(hù)套(11)之間，并通過鍵結(jié)構(gòu)(6)與電機(jī)護(hù)套(11)相聯(lián)接以定位和傳遞電機(jī)工作時的扭矩。
2.如權(quán)利要求I所述的電主軸，其特征在于，所述前軸承(9)和后軸承(2)例如為動靜壓混合軸承。
3.如權(quán)利要求I或2所述的電主軸，其特征在于，所述電機(jī)定子(5)的外表面上加工有多個環(huán)形槽，并采用密封圈予以密封。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項所述的電主軸，其特征在于，所述電機(jī)壓蓋(4)為HALF結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)置式電主軸，包括箱體、分別安裝在箱體兩端的前后軸承、作為一個獨立單元設(shè)置在箱體內(nèi)并處于前后軸承之間的電機(jī)定子組件，以及軸向安裝在電機(jī)定子組件中的電機(jī)動子及主軸單元，其中所述電機(jī)定子組件包括呈兩端開口的套筒結(jié)構(gòu)并與箱體相連的電機(jī)護(hù)套，分別設(shè)置在電機(jī)護(hù)套的兩端，由此與電機(jī)護(hù)套構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)并在其內(nèi)部軸向安裝電機(jī)定子的電機(jī)前、后蓋，以及設(shè)置在箱體與電機(jī)護(hù)套之間并通過鍵結(jié)構(gòu)與電機(jī)護(hù)套相聯(lián)接的電機(jī)壓蓋。通過本發(fā)明，能夠提供方便拆卸和維護(hù)，回轉(zhuǎn)精度高、運行平穩(wěn)的電主軸產(chǎn)品，并有效避免反復(fù)拆洗后對主軸系統(tǒng)所造成的精度和性能方面的不利影響。
文檔編號H02K1/20GK102837008SQ20121026554
公開日2012年12月26日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者黃禹, 邵新宇, 張國軍, 張尚, 柳懿麟, 李明震, 丁勁峰 申請人:華中科技大學(xué)