本实用新型专利技术公开了一种采用非接触式旋转接头的高速自动换刀电主轴，包括：机体，所述机体内部设有定子、转子轴、弹簧预紧机构以及前轴承和后轴承，还包括：固定于机体一端的连接座、与连接座旋转连接的油缸组件、设置于油缸组件端部的后端盖、连接于机体另一端的前端盖，转子轴前端设有一具有中心出水孔的刀具组。本实用新型专利技术舍弃了复杂的接触式密封结构，采用压缩空气进行非接触式密封，能够获得更高的主轴转速，此外还采用了迷宫式密封获得了更好的密封效果；主轴结构简单紧凑但功能强大，在高速转动的同时，融合了中心出水、自动换刀、主轴及电机冷却等多种功能，能够广泛应用于各种材料的高速加工，尤其适合深孔型腔类零件的加工。
【技术实现步骤摘要】
-种采用非接触式旋转接头的高速自动换刀电主轴
本技术涉及一种电主轴，具体涉及一种采用非接触式旋转接头的高速自动换 刀电主轴，属于机电工程领域。
技术介绍
1?速电主轴是将主轴电机内装，从而实现1?转速、1?精度及1?效率等功能的机电 一体化的动力部件，主要应用于高速加工机床，实现对不同材料的高转速加工，提高加工效 率。 目前市面上具有中心出水功能的自动换刀的高速电主轴比较少见，主要原因在 于：传统的用于中心出水的旋转接头，一般都是接触式密封，转速低寿命短，价格昂贵且可 靠性不足并且体积大不利于主轴多功能的集成。要想实现高转速、长寿命就必须设计一种 非接触式的、密封结构可靠、性价比高并且结构紧凑的旋转接头结构用在高速电主轴上，才 能实现高速电主轴高转速下中心出水的可靠性，并且容易实现电主轴的多功能集成。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种非接触式的中心出水、 高速转动的、能够实现自动换刀的电主轴。 为了实现上述目标，本技术采用如下的技术方案： -种采用非接触式旋转接头的高速自动换刀电主轴，包括：机体，所述机体内部设 有定子、转子轴、弹簧预紧机构以及分设于转子轴两端的前轴承和后轴承，还包括：固定于 机体一端的连接座、固定在连接座上带有旋转接头的油缸组件、设置于油缸组件端部的后 端盖、通过前锁紧螺母连接于机体另一端的前端盖，所述转子轴前端设有一具有中心出水 孔的刀具组，所述转子轴内部设有一拉刀机构，所述拉刀机构包括：夹住刀具组的卡爪、形 成于远离卡爪的一端的拉杆帽，所述油缸组件内设有驱动拉刀机构运动以实现自动换刀的 活塞，所述拉杆帽的端部容纳于活塞内； 所述连接座上形成有：前端气封入口、旋转接头气封入口，所述油缸组件上形成有 用于排水和排气的溢流口，所述后端盖上形成有中心出水进水接口； 所述连接座、机体及前端盖内形成有与前端气封入口连通的第一压缩空气流道， 所述前端盖内第一压缩空气流道的末端形成有均压槽，压缩空气经均压槽进行均压后进入 前端盖与前锁紧螺母之间的缝隙形成气膜； 所述后端盖向拉刀机构方向延伸形成一进水头，进水头的端部容纳于拉杆帽内， 进水头及拉刀机构内形成有与中心出水进水接口相连通的中心出水流道，所述中心出水流 道与刀具组的中心出水孔对接，冷却刀具组的冷却水一部分经中心出水流道从刀具组的中 心出水孔排出，另一部分经进水头与拉杆帽之间的缝隙流入油缸组件内的溢流腔最后从溢 流口排出； 所述连接座及油缸组件内形成有与旋转接头气封入口连通的第二压缩空气流道， 所述油缸组件内第二压缩空气流道的末端形成有均压腔和若干圆周均布的均压孔，压缩空 气由第二压缩空气流道经均压腔进入均压孔，最后进入拉杆帽和活塞之间的缝隙形成气膜 以防止冷却水进入机体内部。 进一步地，前述前端盖与前轴承之间还设有内隔套和外隔套形成的隔套组，内隔 套和外隔套之间留有迷宫式缝隙，迷宫式缝隙与前端盖、前锁紧螺母之间的缝隙相连通，极 大地保证了密封的可靠性。 进一步地，前述连接座上还形成有：冷却液出口、冷却液入口，所述连接座及机体 内形成有与冷却液出口、冷却液入口连通的冷却液流道；冷却液经冷却液入口进入冷却液 流道，对定子、前轴承进行冷却，最后从冷却液出口排出。 优选的冷却液为水或者低粘度的油。 更进一步地，前述后端盖上还形成有一前端锥孔除尘进气接口，所述前端锥孔除 尘进气接口与中心出水流道相连通。 再进一步地，前述后端盖上形成有卸刀进油接口和活塞复位进气接口，所述卸刀 进油接口贯通至活塞的后端部，所述活塞复位进气接口连通至活塞的前端部；当向卸刀进 油接口中注入液压油时，活塞受压向靠近刀具组的方向运动，压下拉刀机构使卡爪张开释 放刀具组；当向活塞复位进气接口中通入压缩空气时，压缩空气进入油缸下腔推动活塞向 远离刀具组的方向运动，拉刀机构复位使卡爪夹紧刀具组。 更进一步地，还包括：用于使拉刀机构自动复位的碟簧组。 更进一步地，还包括：用于检测刀具位置的接近开关，接近开关引线从连接座引出 与外部控制系统相连接。 更进一步地，还包括：一增量式编码器，编码器引线从连接座引出与外部控制系统 相连接。 本技术的有益之处在于：（1)、中心出水密封舍弃了复杂的接触式密封结构， 采用压缩空气进行非接触式密封，无摩擦，延长了使用寿命，振动小，运动精度高，而且能够 获得更高的主轴转速，在轴承油脂润滑的情况下转速可达34000rpm以上，此外还采用了 迷宫式密封获得了更好的密封效果；（2)、主轴结构简单紧凑但功能强大，在高速转动的同 时，融合了中心出水、自动换刀、主轴及电机冷却等多种功能，且对中心出水流道、自动换刀 方式、冷却液流道进行了优化设计，在实现大扭矩的同时，提高了工作时换刀的快速和便 利，保证了主轴和刀具的热稳定性，进而提高了加工精度；（3)、本技术的主轴在制作 上无特殊的材料或工艺，成本低、性能可靠，同时还集成了编码器、接近开关等功能，能够广 泛应用于各种材料的高速加工，尤其适合深孔型腔类零件的加工。 【附图说明】 图1是本技术的一种采用非接触式旋转接头的高速自动换刀电主轴的一个 优选实施例的剖面结构示意图； 图2是图1所示实施例的侧面结构示意图； 图3是图1所示实施例处于卸刀状态的结构示意图； 图4是图1所示实施例的第二个角度的剖面结构示意图； 图5是图4中A处的放大结构示意图； 图6是图4中B处的放大结构示意图； 图7是图1所示实施例的第三个角度的剖面结构示意图。 图中附图标记的含义：1、机体，2、定子，3、转子轴，4、弹簧预紧机构，5、前轴承，6、 前轴承座，7、后轴承，8、连接座，9、油缸组件，10、后端盖，1001、进水头，11、前端盖，12、前锁 紧螺母，13、刀具组，1301、中心出水孔，14、拉刀机构，1401、卡爪，1402、拉杆帽，15、活塞， 16、碟簧组，17、内隔套，18、外隔套，19、第一压缩空气流道，20、均压槽，21、第二压缩空气流 道，22、均压腔，23、均压孔，24、冷却液流道，25、中心出水流道，26、接近开关，27、增量式编 码器，28、溢流腔，EC、内置电机引线，T0、卸刀进油接口，TI、活塞复位进气接口，AS、前端气 封入口，ASI、旋转接头气封入口，WA1、冷却液出口，WA2、冷却液入口，DWA、溢流口，TCW、中心 出水进水接口，CL、前端锥孔除尘进气接口，SE、接近开关引线，SEI、编码器引线。 【具体实施方式】 以下结合附图和具体实施例对本技术作具体的介绍。 参见图1-图4,本技术的一种采用非接触式旋转接头的高速自动换刀电主 轴，主体结构包括：机体1，在机体1内部设有定子2、转子轴3、弹簧预紧机构4、前轴承5及 后轴承7,其中，前轴承5和后轴承7分设于转子轴3两端并且前轴承5安装于一前轴承座 6上。定子2与转子轴3集成于机体1的内部，外部驱动机构输出的高频三相电通过内置电 机引线EC供电给电机，驱动主轴高速运转，所能运转的最高转速取决于前轴承5、后轴承7、 转子轴3、弹簧预紧机构4所组成的轴本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用非接触式旋转接头的高速自动换刀电主轴，包括：机体，所述机体内部设有定子、转子轴、弹簧预紧机构以及分设于转子轴两端的前轴承和后轴承，其特征在于，还包括：固定于机体一端的连接座、固定在连接座上带有旋转接头的油缸组件、设置于油缸组件端部的后端盖、通过前锁紧螺母连接于机体另一端的前端盖，所述转子轴前端设有一具有中心出水孔的刀具组，所述转子轴内部设有一拉刀机构，所述拉刀机构包括：夹住刀具组的卡爪、形成于远离卡爪的一端的拉杆帽，所述油缸组件内设有驱动拉刀机构运动以实现自动换刀的活塞，所述拉杆帽的端部容纳于活塞内；所述连接座上形成有：前端气封入口、旋转接头气封入口，所述油缸组件上形成有用于排水和排气的溢流口，所述后端盖上形成有中心出水进水接口；所述连接座、机体及前端盖内形成有与前端气封入口连通的第一压缩空气流道，所述前端盖内第一压缩空气流道的末端形成有均压槽，压缩空气经均压槽进行均压后进入前端盖与前锁紧螺母之间的缝隙形成气膜；所述后端盖向拉刀机构方向延伸形成一进水头，进水头的端部容纳于拉杆帽内，进水头及拉刀机构内形成有与中心出水进水接口相连通的中心出水流道，所述中心出水流道与刀具组的中心出水孔对接，冷却刀具组的冷却水一部分经中心出水流道从刀具组的中心出水孔排出，另一部分经进水头与拉杆帽之间的缝隙流入油缸组件内的溢流腔最后从溢流口排出；所述连接座及油缸组件内形成有与旋转接头气封入口连通的第二压缩空气流道，所述油缸组件内第二压缩空气流道的末端形成有均压腔和若干圆周均布的均压孔，压缩空气由第二压缩空气流道经均压腔进入均压孔，最后进入拉杆帽和活塞之间的缝隙形成气膜以防止冷却水进入机体内部。...
【技术特征摘要】
1. 一种采用非接触式旋转接头的高速自动换刀电主轴，包括：机体，所述机体内部设 有定子、转子轴、弹簧预紧机构以及分设于转子轴两端的前轴承和后轴承，其特征在于，还 包括：固定于机体一端的连接座、固定在连接座上带有旋转接头的油缸组件、设置于油缸组 件端部的后端盖、通过前锁紧螺母连接于机体另一端的前端盖，所述转子轴前端设有一具 有中心出水孔的刀具组，所述转子轴内部设有一拉刀机构，所述拉刀机构包括：夹住刀具组 的卡爪、形成于远离卡爪的一端的拉杆帽，所述油缸组件内设有驱动拉刀机构运动以实现 自动换刀的活塞，所述拉杆帽的端部容纳于活塞内； 所述连接座上形成有：前端气封入口、旋转接头气封入口，所述油缸组件上形成有用于 排水和排气的溢流口，所述后端盖上形成有中心出水进水接口； 所述连接座、机体及前端盖内形成有与前端气封入口连通的第一压缩空气流道，所述 前端盖内第一压缩空气流道的末端形成有均压槽，压缩空气经均压槽进行均压后进入前端 盖与前锁紧螺母之间的缝隙形成气膜； 所述后端盖向拉刀机构方向延伸形成一进水头，进水头的端部容纳于拉杆帽内，进水 头及拉刀机构内形成有与中心出水进水接口相连通的中心出水流道，所述中心出水流道与 刀具组的中心出水孔对接，冷却刀具组的冷却水一部分经中心出水流道从刀具组的中心出 水孔排出，另一部分经进水头与拉杆帽之间的缝隙流入油缸组件内的溢流腔最后从溢流口 排出； 所述连接座及油缸组件内形成有与旋转接头气封入口连通的第二压缩空气流道，所述 油缸组件内第二压缩空气流道的末端形成有均压腔和若干圆周均布的均压孔，压缩空气由 第二压缩空气流道经均压腔进入均压孔，最后进入拉杆帽和活塞之间的缝隙形成气膜以防 止冷却水进入机体内部。2. 根据权利要求1所述的一种采用非接触式旋转接头的高速自动换刀电主轴,其特征 在于，所述前端盖与前轴承之间还设有内隔套和外...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱旭斌，
申请(专利权)人：江苏华雕机械有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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