阅读说明：本技术 中孔通水自动换刀高速电主轴 (Automatic tool changing high-speed electric spindle with middle hole filled with water ) 是由 赵玉松 赵君 张金平 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：中孔通水自动换刀高速电主轴,包括外壳、主轴,在主轴的中空结构中穿设有拉杆,拉杆的前端连接有拉爪,拉杆上穿设有碟簧,碟簧的另一端部旋接有密封定位套,密封定位套后的拉杆后端连接有旋转接头,拉杆中心具有冷却水通道,打刀缸的缸杆中心为空腔,空腔中设置有拉杆后支撑轴承,打刀缸固定连接在外壳后端,气封环由外环和与外环固定在一起的内环组成,在打刀缸的后端固定连接有支撑套,支撑套的安装圆孔内开设有两道密封圈槽,密封圈槽内均安装有密封圈,旋转接头与密封圈之间为过盈量为0.25mm至0.35mm。本电主轴经过试验能够达到国外同类产品的性能。(The utility model provides a mesopore leads to automatic tool changing high-speed electric main shaft of water, which comprises an outer shell, the main shaft, wear to be equipped with the pull rod in the hollow structure of main shaft, the front end of pull rod is connected with the drawing claw, wear to be equipped with the dish spring on the pull rod, another end spiro union of dish spring has sealed position sleeve, the pull rod rear end behind the sealed position sleeve is connected with rotary joint, the pull rod center has the cooling water passageway, the jar pole center of unclamping cylinder is the cavity, be provided with support bearing behind the pull rod in the cavity, unclamping cylinder fixed connection is in the shell rear end, the atmoseal ring comprises outer loop and the inner ring of being fixed together with the outer loop, rear end fixedly connected with at the unclamping cylinder supports the cover, set up two sealing ring grooves in the installation round hole of support cover, all install the sealing washer in the sealing ring groove, it is 0.. The electric spindle can reach the performance of similar products abroad through tests.)

中孔通水自动换刀高速电主轴

技术领域

本发明涉及电主轴，特别涉及能够自动换刀的高速电主轴，属于机械装备技术领域。

背景技术

转速能够达到9000r/min以上的高速电主轴是目前数控机床装备制造业的核心基础备件，这种电主轴应用要具有中空水冷结构，还要能够换刀。目前的这类电主轴技术国外对我国进行封锁，基本依赖进口，进口价格昂贵，无法国产化的主要技术障碍有以下几点：

一是同心度的问题；这种电主轴一般由外壳（也叫壳体）、前端盖（也称密封盖）、安装在外壳中的定子、主轴（同时也是转子）以及位于主轴空腔中的打刀机构等组成，主轴前后靠两套轴承支撑在外壳内，打刀机构通常是在空心主轴中穿设拉杆，拉杆前端与刀爪后部连接，拉杆外穿设有碟簧，碟簧的后端分别顶在主轴内，碟簧后端靠拉杆的后面一段顶着（相邻的段之间靠螺纹连接），拉杆后端延伸出主轴外，在电主轴后与拉杆配合设置打刀缸，通过打刀缸驱动拉杆前进完成打刀，由于在电主轴高速旋转过程中会产生大量的热量，这些热量如果不及时的消除掉，带来的温升会导致主轴轴向变向产生加工精度上的问题，为了满足主轴冷却的需要，在这种打刀结构中还配置有冷却结构，冷却结构通常是在拉杆中开设轴向通孔，在拉杆的后端连接旋转接头，旋转接头上连接冷却液管路，目前的国内使用的这种电主轴轴基本依赖进口，其中国内无法生产这种主轴的一个重要原因同心度问题，因为主轴上具有前后两套支撑轴承，拉杆后端有一套后支撑轴承，而在作业时主轴与拉杆是同步旋转的，在打刀时拉杆的后支撑轴承还需要轴向移动，所以该处只能是浮动支撑，而且拉杆后端还要连接旋转接头，旋转接头的支撑也需要与主轴高度同心，上述这些部件一旦有一个或多个同心度差，在电主轴高速运转时就会发生很明显的振动，影响机床的加工精度、产生很大的噪音，还会造成疲劳破坏；国内的大部分生产厂家生产的这类电主轴在满足高速运转的要求下，要么能实现自动换刀而无法实现中孔水冷，要么能实现中孔水冷而无法实现自动换刀；

二是冷却水在冷却刀具时会从前端发生回流进入电主轴内部，造成电主轴的损坏；

三是定子的绝缘电阻低；

四是主轴的密封性较差，容易进水导致故障；

五是旋转接头一旦发生破坏，水容易进入主轴内部，上述几点问题均影响自动换刀高速电主轴的使用寿命和性价比。

发明内容

本发明的目的在于克服目前的中孔通水自动换刀高速电主轴制造中存在的上述问题，提供一种中孔通水自动换刀高速电主轴。

为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案：中孔通水自动换刀高速电主轴，包括外壳、安装在外壳内的定子、缠绕有绕线的主轴、带孔前盖、打刀缸，主轴从前盖的中穿过，前盖前端安装有气封环；主轴通过前支撑轴承座和后支撑轴承座设置在外壳内，主轴为中空结构，在主轴的中空结构中穿设有拉杆，拉杆为多段结构，多段之间通过螺纹连接，拉杆的前端连接有拉爪，拉杆上穿设有碟簧，碟簧的一端顶在主轴内，碟簧的另一端部旋接有密封定位套，密封定位套后的拉杆后端连接有旋转接头，拉杆中心具有冷却水通道，冷却水通道与旋转接头的水路相连通，所述的打刀缸的缸杆中心为空腔，空腔中设置有拉杆后支撑轴承，拉杆从拉杆后支撑轴承中穿过，打刀缸固定连接在外壳后端，所述的定子具有塑封结构，所述的气封环由外环和与外环固定在一起的内环组成，在外环上开设有轴向的气体通道和径向的气孔，径向的气孔和轴向的气体通道相连通，在内环外周面上开设有环形凹槽一，环形凹槽一与径向的气孔位置相对应，径向的气孔在径向上位于环形凹槽一之外，在环形凹槽一底面上开设有多个径向的布气通孔，所述的前支撑轴承座和后支撑轴承座与外壳内腔之间为过盈配合，过盈量为0.005-0.01mm；拉杆后支撑轴承与空腔为过盈配合，过盈量为0.006-0.008；碟簧中间安装有密封垫，密封垫为两个；在拉爪外周、密封定位套、密封垫的外周上均开设有槽，所述的拉爪外周上以及密封定位套上开设的槽均为两道，槽内均套设有密封圈，密封圈与该处的腔体之间为过盈配合，过盈量为0.5mm，在打刀缸的后端固定连接有所述的支撑套后端面上开设有安装圆孔，所述的安装圆孔的直径大于旋转接头的直径，在孔内开设有两道密封圈槽，两道密封圈槽内均安装有旋转接头密封圈，旋转接头与旋转接头密封圈之间为过盈配合；旋转接头与密封圈之间为过盈量为0.25mm至0.35mm。

进一步的；在外环上径向的气孔处开设有环形凹槽二，环形凹槽二与环形凹槽一位置相对应。

进一步的；所述的布气通孔数量为4-12个。

进一步的；所述的布气通孔数量为8个。

进一步的；在内环内周面上开设有环形凹槽三，各布气通孔的末端位于环形凹槽三中。

进一步的；所述的主轴与气封环之间的单边间隙为0.02mm。

进一步的；所述的旋转接头与密封圈之间为过盈量为0.3mm。

进一步的；所述的旋转接头的排水口位于支撑套之外。

本发明的积极有益技术效果在于：本电主轴个部件部件之间采用过盈配合，解决了三支撑情况下的同心度问题，本电主轴组装完成后同心度可控制在0.01mm之内，能够满足电主轴高速运转的要求，定子塑封解决了绝缘电阻低的问题，气封环解决了水回流进入主轴内部的问题，个密封圈既能保证良好的密封，还能够起到支撑和保证同心度的作用，旋转接头的排水口外置，即使损坏也不会导致水流入电主轴内部，本电主轴经过试验能够达到国外同类产品的性能，售价达到国外产品的三分之一即可有客观的利润。

附图说明

图1是本发明的整体示意图。

图2是电主轴部分的放大示意图之一。

图3是电主轴气封环的整体示意图。

图4是气封环的外环的示意图。

图5是气封环内环的示意图。

图6是气封环内环的圆面的示意图。

图7是电主轴部分的放大示意图之二。

图8是支撑套的示意图。

具体实施方式

为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例。这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。

结合附图对本发明进一步详细的解释，附图中各标记为：1：外壳；2：主轴；3：前盖；4：气封环；41：轴向的气体通道；42：径向的气孔；43：外环；44：内环；45：环形凹槽一；46：布气通孔；47：环形凹槽二；48：环形凹槽三；5：前支撑轴承座；6：后支撑轴承座；7：拉杆；8：拉爪；81：拉爪上的密封圈一；82：拉爪上的密封圈二；9：碟簧；10：密封垫一；101密封垫一上的密封圈； 11：密封垫二；111：密封垫二上的密封圈；12：密封定位套；121：密封定位套密封圈一；122：密封定位套密封圈二；13：打刀缸；14：缸杆；15：拉杆后支撑轴承；16：支撑套；161：安装圆孔；162:密封圈槽；17：旋转接头；171：排水口；18：气体通路；

19：定子。

如附图所示，中孔通水自动换刀高速电主轴，包括外壳1、安装在外壳内的定子19、缠绕有绕线的主轴2、带孔的前盖3、打刀缸13，打刀缸可为气缸，外壳1上加工有气体通路，前盖上也有与气体通过相对于的引导到气封环的气体过渡通道，主轴从前盖的中穿过，所述的定子具有塑封结构，前盖前端安装有气封环4；主轴通过前支撑轴承座5和后支撑轴承座6设置在外壳内，主轴为中空结构，在主轴的中空结构中穿设有拉杆7，拉杆为多段结构，多段之间通过螺纹连接，拉杆的前端连接有拉爪8，拉杆上穿设有碟簧9，碟簧的一端顶在主轴内，碟簧的另一端部旋接有密封定位套12，密封定位套后的拉杆后端连接有旋转接头17，拉杆中心具有冷却水通道，冷却水通道与旋转接头的水路相连通，所述的打刀缸的缸杆中心为空腔，空腔中设置有拉杆后支撑轴承15，拉杆从拉杆后支撑轴承中穿过，打刀缸13固定连接在外壳后端，以上为现有的低速电主轴上所具有的结构。所述的定子具有塑封结构。塑封可以有效的防止其绝缘电阻的降低。

所述的气封环4由外环43和与外环固定在一起的内环44组成，在外环上开设有轴向的气体通道41和径向的气孔42，径向的气孔和轴向的气体通道相连通，在内环外周面上开设有环形凹槽一45，环形凹槽一与径向的气孔位置相对应，径向的气孔在径向上位于环形凹槽一之外，在环形凹槽一底面上开设有多个径向的布气通孔46，进一步的；所述的布气通孔数量为4-12个，本实施例中更为具体的，所述的布气通孔数量为8个，8个布气通孔如图6所示，在外环上径向的气孔处开设有环形凹槽二，环形凹槽二与环形凹槽一位置相对应，在内环内周面上开设有环形凹槽三，各布气通孔的末端位于环形凹槽三中，所述的主轴与气封环之间的单边间隙为0.02mm，本气封环的结构和间隙设计可以有效的杜绝水回流进入电主轴。

所述的前支撑轴承座5和后支撑轴承座6与外壳内腔之间为过盈配合，过盈量为0.005-0.01mm；拉杆后支撑轴承15与空腔为过盈配合，过盈量为0.006-0.008；碟簧中间安装有密封垫，密封垫为两个，两个密封垫如10、11所示，在拉爪外周、密封定位套、密封垫的外周上均开设有槽，槽内均套设有密封圈，在拉爪外周、密封定位套、密封垫的外周上均开设有槽，槽内均套设有密封圈，两个密封垫上的密封圈如图中101、111所示，拉爪上的两个密封圈如81、82所示，密封圈与该处的腔体之间为过盈配合，过盈量为0.5mm，在气缸的后端固定连接有所述的支撑套16后端面上开设有安装圆孔161，所述的安装圆孔的直径大于旋转接头的直径，在孔内开始有两道密封圈槽，两道密封槽如162所示，两道密封圈槽内均安装有旋转接头密封圈，旋转接头14与旋转接头密封圈之间为过盈配合；旋转接头与密封圈之间为过盈量为0.25mm至0.35mm。本实例例中，旋转接头与密封圈之间为过盈量为0.3mm。所述的旋转接头的排水口位于支撑套之外。这种旋转接头的安装支撑结构既能保证同心度，还能保证有效支撑，还不影响旋转接头随着拉杆轴向移动，该处设计是本主轴的重要组成部分。

在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。

中孔通水自动换刀高速电主轴，包括外壳、主轴，在主轴的中空结构中穿设有拉杆，拉杆的前端连接有拉爪，拉杆上穿设有碟簧，碟簧的另一端部旋接有密封定位套，密封定位套后的拉杆后端连接有旋转接头，拉杆中心具有冷却水通道，打刀缸的缸杆中心为空腔，空腔中设置有拉杆后支撑轴承，打刀缸固定连接在外壳后端，气封环由外环和与外环固定在一起的内环组成，在打刀缸的后端固定连接有支撑套，支撑套的安装圆孔内开设有两道密封圈槽，密封圈槽内均安装有密封圈，旋转接头与密封圈之间为过盈量为0.25mm至0.35mm。本电主轴经过试验能够达到国外同类产品的性能。