一种刀柄式气浮高速电主轴制造技术

本实用新型专利技术公开了一种刀柄式气浮高速电主轴包括机体组件、气浮轴承组件、后座、气缸组件、转子组件及拉刀机构，所述机体组件为空腔结构，所述机体组件上、下部的贯通孔内设有气浮轴承组件，所述机体组件中部贯通孔内设置有定子，所述转子组件轴向穿设于所述定子内腔并通过所述气浮轴承组件承托。本实用新型专利技术采用气浮轴承作为轴芯的支承机构，轴芯在工作时处于悬浮状态，此时仅存在相比机械摩擦小得多的空气阻力，其阻尼大大减小，提高了主轴的稳定性、加工精度和加工效率，实现了高精度、高转速的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种刀柄式气浮高速电主轴
本技术涉及气浮电主轴
，具体是指一种径向承载能力强且智能化高的刀柄式气浮高速电主轴。
技术介绍
在3C行业中，随着电子元器件微型化及各类电子产品材料的多样化，产品个性化设计种类越来越多，加工环境越来越复杂，对电主轴的性能，如稳定性、使用寿命及使用条件等都提出了更高的要求和期望。目前，滚珠类电主轴转速不能满足高速类加工需求。在现有技术中，气浮主轴在气浮轴承和推力轴承的高压气体作用下无接触悬浮式高速旋转，相较于滚珠轴能达到更高的转速，但受机体规格的限制，其轴向、径向承载力、主轴刚度及主轴抓刀方式均有一定的局限性，此外，传统的气浮主轴其高速刀具采用夹头式，夹头通过螺纹连接方式与转子轴霸连接固定在主轴中，这种装夹方式的缺点是刀具的径向约束和径向刚性较小，在进行钻大孔及锣边加工时，径向加工精度和加工效率难以同时保证。此外，目前大多数高速数控机床除了装有回转刀架、排式刀架外，更多的依赖于带有刀库的自动换刀装置，这是因为排刀式刀架和回转刀架所安装的刀具都数量有限，即使是装备两个刀架，对刀具的数目也有一定限制。当因加工需求需要数量较多的刀具时，应采用带刀库的自动换刀装置。而市场现有气浮电主轴所具备的自动换刀性能仅限于同一规格刀具的交替更换，其应用方式仅停留在更换磨损刀具，而不能实现不同工种的刀具之间的自由互换，此种换刀性能的局限性大大遏制了高速数控机床的加工效率。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术的目的旨在提供一种电主轴，具体是指一种径向承载能力强且智能化高的刀柄式气浮高速电主轴。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是：一种刀柄式气浮高速电主轴，其包括机体组件、气浮轴承组件、后座、气缸组件、转子组件及拉刀机构，所述机体组件为空腔结构，所述机体组件上、下部的贯通孔内设有气浮轴承组件，所述机体组件中部贯通孔内设置有定子，所述转子组件轴向穿设于所述定子内腔并通过所述气浮轴承组件承托；所述机体组件包括有壳体及内胆，所述内胆前后端面沿轴向分别设置有进气主通道，所述内胆内壁径向设置有贯通轴向主通道的进气孔与出气孔；所述气浮轴承组件包括分置于轴芯上下两侧的前气浮轴承、后气浮轴承及推力轴承；所述气浮轴承组件外圆设置有至少两排进气通道，每排进气通道都周向分布有若干个排气孔，所述进气通道外侧端延伸至轴承的外侧面并设置有连通排气孔的环形气槽，所述环形气槽通过设置在机体内胆内壁的径向进气孔与所述进气主通道连通；所述排气孔内径向设有阻尼塞，所述阻尼塞上由进口向着出口依序的设置有与安装孔连通的进气孔、连通于进气孔内侧端的节流孔以及连通于节流孔内侧端的稳定室；稳定室开设于阻尼塞靠近轴芯外壁的一面，且稳定室呈由外向内直径逐渐增大的锥形喇叭状，所述稳定室内侧端连通于轴芯和气浮轴承之间的气浮间隙；所述前气浮轴承上设置有将进气孔连通的汇流孔，所述汇流孔延伸至前气浮轴承的法兰端面，所述法兰端面设置有若干个按一定距离均匀分布并平行于轴向的空气供给通道，所述空气供给通道内轴向设置有阻尼塞；所述后座设置在所述机体组件后端并与顶端的气缸组件相互连接，所述后座外壁设有主气接头，主气接头与机体内胆进气主通道连接；所述后座后端内凹形成一空腔，在该空腔底面形成一安装凸部，所述凸部外壁套设有回位弹簧，所述回位弹簧一端抵在后座的内端面上，另一端顶触在气缸组件下方；所述气缸组件为多级活塞式联合推动结构，包括有气缸隔层片、气缸盖及气缸上活塞、气缸下活塞，所述气缸隔层片与气缸盖沿轴线层叠设置，并形成第一腔室，所述后座与所述气缸隔层片形成第二腔室，在两个腔室内分别设置有气缸上活塞、气缸下活塞，所述上活塞包括活塞本体和位于所述活塞本体前端的凸部，所述气缸隔层片设置有贯孔及轴向盲槽，所述上活塞的凸部沿轴线容置于所述气缸隔层片的贯孔内；所述气缸盖内侧设有可容纳气体的下腔室，后端面尾部设有卸刀气接头，亦为主轴吹尘气源；所述上活塞、下活塞后端设有排气凹槽；所述气缸盖、气缸隔层片前端设置有轴向排气孔与连接各级气腔室的径向排气槽；所述气缸上、下活塞内侧设置有位于同一轴线的容置孔，所述下活塞的前端中心处设置有顶杆，所述顶杆后端设有螺纹孔，前端设有过气贯孔，所述气缸上活塞、气缸下活塞通过紧固螺钉与顶杆后端连接并随顶杆前后移动，以形成活塞组合，所述紧固螺钉沿轴线贯穿所有层气缸活塞并与气缸活塞容置孔存在一定间隙；所述转子组件包括有轴芯、拉杆、顶杆及碟簧组件，所述轴芯为中空筒状结构，所述拉杆、顶杆、碟簧组件及拉刀机构均设于轴芯内腔；所述碟簧组件由若干个碟形弹簧组成，并穿设于所述拉杆外壁，所述拉杆的前端设置有一拉刀机构，所述拉刀机构嵌入所述轴芯内腔并与拉杆通过螺纹固定连接，所述轴芯的前端伸出并设置有一飞盘，所述飞盘被夹持在前气浮轴承与推力轴承之间；所述拉杆内部设置有一空气供给通道，所述空气供给通道延伸至拉杆后端部形成一进气口，空气供给通道延伸至拉杆前端部形成一出气口；所述顶杆前端与所述拉杆接触式连接，配合所述气缸组件、所述回位弹簧与所述碟簧组件实现所述拉刀机构的自动换刀。上述技术方案中，所述拉刀机构包括夹爪和刀柄，所述夹爪为一体式结构，包括夹爪主体和偶数瓣均匀张开的滑压爪片，所述夹爪主体为内部设置有固锁螺纹的筒式连接件，外壁设置有凹陷处，所述凹陷处设有耐磨环，所述滑压爪片扣接于所述刀柄上，所述滑压爪片外圆设置有台阶部，所述台阶部和所述轴芯前腔内分别设置有相互配合的倾斜面。上述技术方案中，所述后座前端设有容纳腔，所述容纳腔内设置有位置传感器组件；所述位置传感器组件包括若干接近开关，所述接近开关呈阶梯形状沿拉杆轴向位移方向分布，所述接近开关的感应端径向朝向所述拉杆的后端，所述拉杆后端设有一凸起感应部，所述若干接近开关分别感应所述感应部随拉杆轴向位移的不同位置并输出不同电信号。上述技术方案中，所述内胆外周面设置有冷却环槽及双螺旋循环冷却水道，所述冷却环槽独立存在并与所述双螺旋循环冷却水道相互连接；所述内胆前后端面沿轴向分别设置有进水主通道及出水主通道，所述内胆内壁径向设置有贯通轴向主通道的进、出水孔，并与所述气浮轴承组件外圆的冷却水道相互连通；所述机体组件的内胆上的冷却水道均通过壳体密封，所述机体组件上的冷却水道与气浮轴承组件上的冷却水道、推力轴承上的冷却水道形成回路，组成水路冷却循环系统。上述技术方案中，所述定子由一铁芯基体、分别设于铁芯基体两端的绝缘板以及连接在绝缘板两端的绕线部组成，各绕线部分别绕制有线圈；所述铁芯基体由若干个等高的矽钢片迭压而成，所述绕线部由若干等径的漆包线缠绕而成，所述绕线部内嵌有热敏电阻。上述技术方案中，所述轴芯用作转轴体并穿设于定子内，轴芯的外周壁中部设有用于嵌铜的嵌槽，所述嵌槽包括沿轴芯轴向延伸的环形斜槽段以及分别连通于该环形斜槽段两端的短路环段，所述环形斜槽段的截面呈半圆形，所述环形斜槽段内嵌铜形成有铜段，短路环段内嵌铜形成有短路环；所述铜段与所述定子同轴线对齐。上述技术方案中，所述后座外壁设有若干水接头，所述水接头包括进水接头及出水接头本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刀柄式气浮高速电主轴，其特征在于：包括机体组件（1）、气浮轴承组件（2）、后座（3）、气缸组件（4）、转子组件（5）及拉刀机构（6），所述机体组件（1）为空腔结构，所述机体组件（1）上、下部的贯通孔内设有气浮轴承组件（2），所述机体组件（1）中部贯通孔内设置有定子（7），所述转子组件（5）轴向穿设于所述定子（7）内腔并通过所述气浮轴承组件（2）承托；/n所述机体组件（1）包括有壳体（10）及内胆（11），所述内胆（11）前后端面沿轴向分别设置有进气主通道（14），所述内胆（11）内壁径向设置有贯通轴向主通道的进气孔与出气孔；/n所述气浮轴承组件（2）包括分置于轴芯（53）上下两侧的前气浮轴承（42）、后气浮轴承（43）及推力轴承（44）；所述气浮轴承组件（2）外圆设置有至少两排进气通道，每排进气通道都周向分布有若干个排气孔，所述进气通道外侧端延伸至轴承的外侧面并设置有连通排气孔的环形气槽，所述环形气槽通过设置在机体内胆（11）内壁的径向进气孔与所述进气主通道（14）连通；所述排气孔内径向设有阻尼塞（52），所述阻尼塞（52）上由进口向着出口依序的设置有与安装孔连通的进气孔、连通于进气孔内侧端的节流孔以及连通于节流孔内侧端的稳定室；稳定室开设于阻尼塞（52）靠近轴芯（53）外壁的一面，且稳定室呈由外向内直径逐渐增大的锥形喇叭状，所述稳定室内侧端连通于轴芯（53）和气浮轴承之间的气浮间隙；所述前气浮轴承（42）上设置有将进气孔连通的汇流孔，所述汇流孔延伸至前气浮轴承（42）的法兰端面，所述法兰端面设置有若干个按一定距离均匀分布并平行于轴向的空气供给通道，所述空气供给通道内轴向设置有阻尼塞（52）；/n所述后座（3）设置在所述机体组件（1）后端并与顶端的气缸组件（4）相互连接，所述后座（3）外壁设有主气接头（30），主气接头（30）与机体内胆（11）进气主通道（14）连接；所述后座（3）后端内凹形成一空腔，在该空腔底面形成一安装凸部，所述凸部外壁套设有回位弹簧（28），所述回位弹簧（28）一端抵在后座的内端面上，另一端顶触在气缸组件（4）下方。/n...

【技术特征摘要】
1.一种刀柄式气浮高速电主轴，其特征在于：包括机体组件（1）、气浮轴承组件（2）、后座（3）、气缸组件（4）、转子组件（5）及拉刀机构（6），所述机体组件（1）为空腔结构，所述机体组件（1）上、下部的贯通孔内设有气浮轴承组件（2），所述机体组件（1）中部贯通孔内设置有定子（7），所述转子组件（5）轴向穿设于所述定子（7）内腔并通过所述气浮轴承组件（2）承托；
所述机体组件（1）包括有壳体（10）及内胆（11），所述内胆（11）前后端面沿轴向分别设置有进气主通道（14），所述内胆（11）内壁径向设置有贯通轴向主通道的进气孔与出气孔；
所述气浮轴承组件（2）包括分置于轴芯（53）上下两侧的前气浮轴承（42）、后气浮轴承（43）及推力轴承（44）；所述气浮轴承组件（2）外圆设置有至少两排进气通道，每排进气通道都周向分布有若干个排气孔，所述进气通道外侧端延伸至轴承的外侧面并设置有连通排气孔的环形气槽，所述环形气槽通过设置在机体内胆（11）内壁的径向进气孔与所述进气主通道（14）连通；所述排气孔内径向设有阻尼塞（52），所述阻尼塞（52）上由进口向着出口依序的设置有与安装孔连通的进气孔、连通于进气孔内侧端的节流孔以及连通于节流孔内侧端的稳定室；稳定室开设于阻尼塞（52）靠近轴芯（53）外壁的一面，且稳定室呈由外向内直径逐渐增大的锥形喇叭状，所述稳定室内侧端连通于轴芯（53）和气浮轴承之间的气浮间隙；所述前气浮轴承（42）上设置有将进气孔连通的汇流孔，所述汇流孔延伸至前气浮轴承（42）的法兰端面，所述法兰端面设置有若干个按一定距离均匀分布并平行于轴向的空气供给通道，所述空气供给通道内轴向设置有阻尼塞（52）；
所述后座（3）设置在所述机体组件（1）后端并与顶端的气缸组件（4）相互连接，所述后座（3）外壁设有主气接头（30），主气接头（30）与机体内胆（11）进气主通道（14）连接；所述后座（3）后端内凹形成一空腔，在该空腔底面形成一安装凸部，所述凸部外壁套设有回位弹簧（28），所述回位弹簧（28）一端抵在后座的内端面上，另一端顶触在气缸组件（4）下方。


2.根据权利要求1所述的一种刀柄式气浮高速电主轴，其特征在于：所述拉刀机构（6）包括夹爪（58）和刀柄（59），所述夹爪（58）为一体式结构，包括夹爪主体（60）和偶数瓣均匀张开的滑压爪片（61），所述夹爪主体（60）为内部设置有固锁螺纹的筒式连接件，外壁设置有凹陷处，所述凹陷处设有耐磨环（57），所述滑压爪片（61）扣接于所述刀柄（59）上，所述滑压爪片（61）外圆设置有台阶部，所述台阶部和所述轴芯（53）前腔内分别设置有相互配合的倾斜面。


3.根据权利要求1所述的一种刀柄式气浮高速电主轴，其特征在于：所述气缸组件（4）为多级活塞式联合推动结构，包括有气缸隔层片（18）、气缸盖（19）及气缸上活塞（20）、气缸下活塞（21），所述气缸隔层片（18）与气缸盖（19）沿轴线层叠设置，并形成第一腔室，所述后座（3）与所述气缸隔层片（18）形成第二腔室，在两个腔室内分别设置有气缸上活塞（20）、气缸下活塞（21），所述上活塞（20）包括活塞本体和位于所述活塞本体前端的凸部，所述气缸隔层片（18）设置有贯孔及轴向盲槽，所述上活塞（20）的凸部沿轴线容置于所述气缸隔层片（18）的贯孔内；所述气缸盖（19）内侧设有可容纳气体的下腔室，后端面尾部设有卸刀气接头（23），亦为主轴吹尘气源；所述上活塞（20）、下活塞（21）后端设有排气凹槽；所述气缸盖（19）、气缸隔层片（18）前端设置有轴向排气孔与连接各级气腔室的径向排气槽；所述气缸上、下活塞内侧设置有位于同一轴线的容置孔，所述下活塞（21）的前端中心处设置有顶杆（25），所述顶杆（25）后端设有螺纹孔，前端设有过气贯孔，所述气缸上活塞（20）、气缸下活塞（21）通过紧固螺钉（26）与顶杆（25）后端连接并随顶杆（25）前后移动，以形成活塞组合，所述紧固螺钉（26）沿轴线贯穿所有层气缸活塞并与气缸活塞容置孔存在一定间隙。


4.根据权利要求1所述的一种刀柄式气浮高速电主轴，其特征在于：所述转子组件（5）包括有轴芯（53）、拉杆（27）、顶杆（25）及碟簧组件（29），所述轴芯（53）...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓军，
申请(专利权)人：东莞市显隆电机有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44