一种电主轴及加工设备制造技术

本实用新型专利技术涉及精密加工技术领域。为解决金属主轴振动大、动态性能随着速度的提高逐渐变差的问题，本实用新型专利技术公开了一种电主轴及加工设备。其中，电主轴的一种方案包括壳体；主轴，转动连接在壳体上，主轴包括支撑轴与固定连接在支撑轴上的CFRP构件；电机，固定连接在壳体上，电机的输出端与主轴固定连接。本方案的电主轴相比于应用金属主轴的电主轴能够降低重量，减少超高速运转时的振动，同时拥有较低的热膨胀系数，在超高速运转时也能够维持较好的动态性能。

An electric spindle and its processing equipment

【技术实现步骤摘要】
一种电主轴及加工设备
本技术涉及精密加工
，尤其是涉及一种电主轴及应用该电主轴的加工设备。
技术介绍
超高速加工一般指的是切削速度高于150m/s的加工工艺，其是现代材料技术、机械技术、光学技术及电子信息技术等先进技术的发展必不可少的关键技术。超高速电机是实现超高速加工的核心之一，电主轴作为电机与主轴二合一的产物，能够简化机床的结构，缩小机床的体积，实现更高的电机转速与能量转化率。然而极高的转速也对主轴的强度与动态性能提出了更高的要求，目前常规的主轴为重量较大的金属主轴，其在超高速运转时会产生较大的振动，且金属主轴的热膨胀系数高，动刚度、动平衡，振型等动态性能将随着速度的提高逐渐变差，以上缺陷制约着电主轴在超高速加工领域的应用。
技术实现思路
本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术的一个目的是提供一种电主轴，相比于金属主轴能够降低主轴的重量，减少超高速运转时的振动，同时拥有较低的热膨胀系数，在超高速运转时也能够维持较好的动态性能。本技术的第二个目的是提供一种加工设备，相比于利用金属主轴的加工设备能够降低主轴的重量，减少超高速运转时的振动，同时拥有较低的热膨胀系数，在超高速运转时也能够维持较好的动态性能。本技术所采用的技术方案是：第一方面，提供一种电主轴，包括：壳体；主轴，转动连接在壳体上，主轴包括支撑轴与固定连接在支撑轴上的CFRP构件；电机，固定连接在壳体上，电机的输出端与主轴固定连接。进一步地，CFRP构件固定连接在支撑轴的外侧，至少部分覆盖支撑轴的外表面；或者，支撑轴的内部沿轴向设有第一通孔，CFRP构件固定连接在第一通孔内，至少部分覆盖支撑轴的内表面。或者，支撑轴的内部沿轴向设有第二通孔，支撑轴的外侧以及第二通孔内部均固定连接有CFRP构件，且位于支撑轴外侧的CFRP构件至少部分覆盖支撑轴的外表面，位于第二通孔内部的CFRP构件至少部分覆盖支撑轴的内表面。更进一步地，CFRP构件为与支撑轴同轴的套筒。进一步地，CFRP构件的材料型号为T700或T800。进一步地，还包括CFRP套，CFRP套固定连接在输出端的外侧。进一步地，还包括轴向静压轴承，主轴上设有沿径向伸出的第一凸起，轴向静压轴承固定连接在壳体上，并与第一凸起的径向侧面抵持。进一步地，还包括至少两个径向静压轴承，径向静压轴承固定连接在壳体上，并沿主轴的轴向分布，径向静压轴承与主轴的外表面抵持。进一步地，主轴上设有第一插接段，第一插接段的外表面设有第二凸起，输出端上沿主轴的轴向设有第三通孔，第一插接段插接在第三通孔内。进一步地，还包括螺母，输出端上固定连接有沿主轴的轴向伸出的外螺纹套筒，外螺纹套筒的筒壁上设有沿轴向延伸的槽，主轴上设有带锥度的第二插接段，螺母与外螺纹套筒螺纹连接，以对插接在外螺纹套筒内的第二插接段进行固定；第二方面，本技术提供一种加工设备，包括上述的电主轴。本技术的有益效果：本技术的一个方案通过在支撑轴上固定CFRP构件，使得该方案的电主轴相比于应用金属主轴的电主轴能够降低重量，减少超高速运转时的振动，同时拥有较低的热膨胀系数，在超高速运转时也能够维持较好的动态性能。附图说明图1是本技术第一实施例的剖视图；图2是本技术第一实施例的轴侧示意图；图3是套筒与转子连接的第一实施例的立体示意图；图4是套筒与转子连接的第二实施例的立体示意图。具体实施方式本部分将详细描述本技术的具体实施例，本技术的较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，从而能够直观地、形象地理解本技术的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本技术保护范围的限制。在本技术的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接在另一个特征上。在本技术的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个或者多个，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。此外，除非另有定义，本技术所使用的技术术语和科学术语均与所属
的技术人员通常理解的含义相同。本技术所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本技术。参照图1与图2，分别示出了本技术第一实施例的剖视图与轴侧示意图。如图所示，电主轴包括壳体1、主轴2、电机3、轴向静压轴承4、径向静压轴承5与径向静压轴承6。电主轴整体为圆柱状，电机3安装在电主轴的尾端(本文所称的首端即图1中的上端，尾端即图1中的下端，全文同)，主轴2的尾端与电机3的输出端固定连接，首端从壳体1中伸出，用于连接外部的刀具。主轴2通过轴向静压轴承4、径向静压轴承5与径向静压轴承6转动连接在壳体1上，轴向静压轴承4、径向静压轴承5与径向静压轴承6能够对主轴2提供轴向支撑与径向支撑，并实现主轴2的超高速稳定旋转。本实施例中，壳体1包括圆筒状的机体外壳11、流道外壳12、前端盖13、后端盖14、前端套筒15、中部套筒16与后端套筒17。轴向静压轴承4的首端具有平面，尾端具有台阶面，机体外壳11的首端与轴向静压轴承4尾端的台阶面抵持并连接，前端盖13与轴向静压轴承4首端的平面贴合并连接，后端盖14与机体外壳11的尾端连接，从而围绕形成安装主轴2与电机3的腔体。流道外壳12套接在机体外壳11的内侧，并分别与径向静压轴承5、径向静压轴承6的外侧壁贴合并连接。前端套筒15、中部套筒16与后端套筒17均套接在流道外壳12的内侧，前端套筒15的首尾两端分别与径向静压轴承5的尾端、径向静压轴承6的首端抵持，中部套筒16的首尾两端分别与径向静压轴承6的尾端、电机3的首端抵持，后端套筒17的首尾两端分别与电机3的尾端、后端盖14抵持，从而分别对径向静压轴承5、径向静压轴承6与电机3进行固定。为了向轴向静压轴承4、径向静压轴承5与径向静压轴承6供给压力液体，前端盖13与轴向静压轴承4交界面上设有环形流道131，流道外壳12上设有主流道121，环形流道131、主流道121与静压轴承内的流道相互连通。为了实现密封，前端盖13与轴向静压轴承4的交界面上，流道外壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电主轴，其特征在于，包括：/n壳体；/n主轴，转动连接在所述壳体上，所述主轴包括支撑轴与固定连接在所述支撑轴上的CFRP构件；/n电机，固定连接在所述壳体上，所述电机的输出端与所述主轴固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种电主轴，其特征在于，包括：
壳体；
主轴，转动连接在所述壳体上，所述主轴包括支撑轴与固定连接在所述支撑轴上的CFRP构件；
电机，固定连接在所述壳体上，所述电机的输出端与所述主轴固定连接。


2.根据权利要求1所述的电主轴，其特征在于，所述CFRP构件固定连接在所述支撑轴的外侧，至少部分覆盖所述支撑轴的外表面；
或者，所述支撑轴的内部沿轴向设有第一通孔，所述CFRP构件固定连接在所述第一通孔内，至少部分覆盖所述支撑轴的内表面；
或者，所述支撑轴的内部沿轴向设有第二通孔，所述支撑轴的外侧以及所述第二通孔的内部均固定连接有所述CFRP构件，且位于所述支撑轴的外侧的所述CFRP构件至少部分覆盖所述支撑轴的外表面，位于所述第二通孔的内部的所述CFRP构件至少部分覆盖所述支撑轴的内表面。


3.根据权利要求2所述的电主轴，其特征在于，所述CFRP构件为与所述支撑轴同轴的套筒。


4.根据权利要求1所述的电主轴，其特征在于，所述CFRP构件的材料型号为T700或T800。


5.根据权利要求1所述的电主轴，其特征在于，还包括CF...

【专利技术属性】
技术研发人员：张璧，乔国文，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：新型
国别省市：广东;44