本发明专利技术公开了一种用于同轴送粉摩擦沉积增材制造的电主轴装置，包括电主轴系统和送料系统；电主轴系统包括主轴外壳，主轴外壳内同轴的设有旋转轴套，主轴外壳在轴向上分为下部和上部；在主轴外壳内的下部与旋转轴套之间沿径向由内向外依次同轴的设有第一轴承组及冷却水套，在旋转轴套内依次同轴设置的第二轴承组及冷却水套和送料套管；在主轴外壳内的上部与旋转轴套之间沿径向由内向外依次同轴的设有电机转子、定子及冷却水套；旋转轴套的下端设有轴肩。以金属粉末为原料，本发明专利技术可实现多种材料、复合材料的增材制造，同时可实现金属粉末的连续送料，以提高摩擦沉积增材效率。本发明专利技术可在原有数控机床上进行升级改造，节约大量成本。量成本。量成本。
【技术实现步骤摘要】
用于同轴送粉摩擦沉积增材制造的电主轴装置
[0001]本专利技术涉及摩擦沉积增材制造设备领域，具体涉及一种同轴送粉摩擦沉积增材制造电主轴。
技术介绍
[0002]摩擦沉积增材制造是一种固态增材制造技术。材料以棒状或粉末形式通过一空心轴输送，通过轴的快速旋转使得材料摩擦受热、塑化，再通过主轴系统的横向移动，在基板上沉积下连续的涂层，以达到增材的目的。该技术在国外，如MELD公司，已有较为成熟的发展并可以将该技术运用于实际的工业生产中。而在国内，实现该技术所需的装备缺乏，且在原材料上多以棒材为主，原材料单一，难以增材复合材料，且在增材过程中不能连续送料导致增材效率低。
技术实现思路
[0003]针对现有技术，本专利技术提供一种用于同轴送粉摩擦沉积增材制造的电主轴装置。该装置可将摩擦沉积增材时所需的旋转轴旋转功能和金属粉末送料过程集成一体，具有高度集成化，可沉积复合材料，实现连续送料等特点。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种用于同轴送粉摩擦沉积增材制造的电主轴装置，包括电主轴系统和送料系统；所述电主轴系统包括主轴外壳，所述主轴外壳内同轴的设有旋转轴套，所述主轴外壳内设有轴肩台阶面，该轴肩台阶面处设有内端盖，所述内端盖将所述主轴外壳在轴向上分为下部和上部；在所述主轴外壳内的下部与所述旋转轴套之间沿径向由内向外依次同轴的设有第一轴承组和第一轴承组冷却水套，所述第一轴承组和第一轴承组冷却水套的轴向定位通过内端盖、衬套和螺母及设置在所述主轴外壳下端的外端盖来实现；在所述主轴外壳内的上部与所述旋转轴套之间沿径向由内向外依次同轴的设有电机转子、电机定子和电机定子冷却水套；所述电机转子与所述旋转轴套为过盈配合、且所述电机转子的轴向定位通过设置在所述旋转轴套上的定位轴肩来实现，所述电机定子冷却水套与所述的内端盖固定；所述旋转轴套的下端设有收口的锥形轴肩。
[0005]所述送料系统包括送料机构、移动机构和设置在所述旋转轴套内、且其沿径向由外向内依次同轴设置的第二轴承组、第二轴承组冷却水套和送料套管；所述送料套管的下部套装有加热线圈并设有水套定位轴肩，所述第二轴承组冷却水套与所述水套定位轴肩固定，所述第二轴承组的轴向定位通过所述水套定位轴肩、套筒和设置在所述第二轴承组冷却水套上的圆螺母来实现；所述送料套管的下端为与所述轴肩配合的锥形套结构。所述送料机构包括固定在所述主轴外壳顶部的料筒，所述料筒内设有漏斗；所述漏斗的底部嵌在所述送料套管的上端，所述料筒的顶端安装有固定座；所述送料套管内设有送料螺杆，所述送料螺杆的顶端通过联轴器与电机联接，所述送料螺杆的底端设有止逆阀；所述移动机构包括设置在所述固定座内的移动支撑架，所述固定座固定的多个纵向导轴，所述移动支撑架与每个纵向导轴之间均设有直线轴承；所述电机固定在所述移动支撑架上，所述电机的
输出轴与所述移动支撑架之间设有转动轴承，所述移动支撑架上还固定有压盖，所述压盖设有中心螺纹孔，所述固定座的上端设有电动缸，所述电动缸的活塞头与所述压盖的中心螺纹孔联接。
[0006]进一步讲，本专利技术所述的电主轴装置，其中：
[0007]所述主轴外壳的侧壁上设有分别与所述第一轴承组冷却水套的冷却水道贯通、与所述电机定子冷却水套的冷却水道贯通的进水口和出水口；所述送料套管的外回转表面上设有冷却水道，所述第二轴承组冷却水套的上端设有与冷却水道贯通的进水口和出水口；所述料筒设有进料口。
[0008]所述送料螺杆顶部的轴头为光轴，所述移动支撑架与所述光轴之间设有角接触球轴承。
[0009]所述第一轴承组包括四组角接触球轴承和双列圆柱滚子轴承；所述四组角接触球轴承安装在所述旋转轴套与所述第一轴承组冷却水套的下部用以承受轴向拉力和压力；所述双列圆柱滚子轴承安装在所述旋转轴套与所述第一轴承组冷却水套的上部用以承受径向力；所述双列圆柱滚子轴承与相邻的角接触球轴承之间通过所述衬套定位，所述第一轴承组两端轴承的内圈分别采用所述的螺母固定，所述第一轴承组两端轴承的外圈分别采用所述外端盖和内端盖压紧。
[0010]所述第二轴承组包括各自安装在所述送料套管和第二轴承组冷却水套上下两端的两组角接触球轴承，位于下端的两组角接触球轴承和位于上端的两组角接触球轴承之间由所述套筒进行轴向定位。
[0011]所述送料机构中，所述电机通过联轴器带动所述送料螺杆进行旋转运动，从而完成送料过程；所述移动机构中，所述直线轴承在所述纵向导轴上移动，从而带动所述移动支撑架上下移动。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0013]本专利技术是用于同轴送粉摩擦沉积增材制造的电主轴装置，主要由电主轴系统和送料系统构成，其中，电主轴系统主要实现旋转轴的旋转运动，送料系统主要实现金属粉末的输送功能。本专利技术是以金属粉末为原料，可实现多种材料、复合材料的增材制造，同时可实现金属粉末的连续送料，以提高摩擦沉积增材效率。本专利技术可在原有数控机床上进行升级改造，节约大量成本。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的电主轴装置的结构示意图；
[0015]图中：
[0016]1‑
旋转轴套
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑
外端盖
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ3‑
第二螺母
[0017]4‑
第一轴承组
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
第一轴承组冷却水套 6
‑
外衬套
[0018]7‑
内衬套
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第一螺母
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内端盖
[0019]10
‑
电机定子
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11
‑
电机转子
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12
‑
主轴外壳
[0020]13
‑
漏斗
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
14
‑
料筒
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
15
‑
固定座
[0021]16
‑
直线轴承
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
17
‑
纵向导轴
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
18
‑
电动缸
[0022]19
‑
电机
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20
‑
压盖
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
21
‑
移动支撑架
[0023]22
‑
联轴器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
23
‑
角接触球轴承
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
24
‑
送料螺杆
[0024]25
‑
圆螺母
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于同轴送粉摩擦沉积增材制造的电主轴装置，其特征在于，包括电主轴系统和送料系统；所述电主轴系统包括主轴外壳(12)，所述主轴外壳(12)内同轴的设有旋转轴套(1)，所述主轴外壳(12)内设有轴肩台阶面，该轴肩台阶面处设有内端盖(9)，所述内端盖(9)将所述主轴外壳(12)在轴向上分为下部和上部；在所述主轴外壳(12)内的下部与所述旋转轴套(1)之间沿径向由内向外依次同轴的设有第一轴承组(4)和第一轴承组冷却水套(5)，所述第一轴承组(4)和第一轴承组冷却水套(5)的轴向定位通过内端盖(9)、衬套和螺母及设置在所述主轴外壳(12)下端的外端盖(2)来实现；在所述主轴外壳(12)内的上部与所述旋转轴套(1)之间沿径向由内向外依次同轴的设有电机转子(11)、电机定子(10)和电机定子冷却水套(34)；所述电机转子(11)与所述旋转轴套(1)为过盈配合、且所述电机转子(11)的轴向定位通过设置在所述旋转轴套(1)上的定位轴肩来实现，所述电机定子冷却水套(34)与所述的内端盖(9)固定；所述旋转轴套(1)的下端设有收口的锥形轴肩(33)；所述送料系统包括送料机构、移动机构和设置在所述旋转轴套(1)内、且其沿径向由外向内依次同轴设置的第二轴承组(26)、第二轴承组冷却水套(30)和送料套管(28)；所述送料套管(28)的下部套装有加热线圈(32)并设有水套定位轴肩，所述第二轴承组冷却水套(30)与所述水套定位轴肩固定，所述第二轴承组(26)的轴向定位通过所述水套定位轴肩、套筒和设置在所述第二轴承组冷却水套(30)上的圆螺母(25)来实现；所述送料套管(28)的下端为与所述轴肩(33)配合的锥形套结构；所述送料机构包括固定在所述主轴外壳(12)顶部的料筒(14)，所述料筒(14)内设有漏斗(13)；所述漏斗(13)的底部嵌在所述送料套管(28)的上端，所述料筒(14)的顶端安装有固定座(15)；所述送料套管(28)内设有送料螺杆(24)，所述送料螺杆(24)的顶端通过联轴器(22)与电机(19)联接，所述送料螺杆(24)的底端设有止逆阀(31)；所述移动机构包括设置在所述固定座(15)内的移动支撑架(21)，所述固定座(15)固定的多个纵向导轴(17)，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟华，崔雷，管卫，邵震，陈永亮，王东坡，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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