中空内冷高速镗铣主轴头
阅读说明：本技术 中空内冷高速镗铣主轴头 (Hollow inner-cooling high-speed boring and milling main shaft head ) 是由 罗华荣 徐小兵 于 2021-09-13 设计创作，主要内容包括：本发明属于加工设备技术领域,尤其涉及一种中空内冷高速镗铣主轴头。本发明针对现有技术中主轴在高速转动过程中存在机床生产效率和工件加工质量降低的问题,提供一种中空内冷高速镗铣主轴头,包括电主轴总成和连接在电主轴总成上的驱动电机,还包括水冷却机构,所述水冷却机构可拆卸连接在电主轴总成内,用于冷却电主轴总成的冷却水路位于水冷却机构内部,所述水冷却机构的两端分别设有进水口和出水口,所述进水口和出水口均与冷却水路相连通。本发明通过设置水冷却机构提高了电主轴总成的散热效果,使得在高速转动过程中主轴的热变形较小,故能够传递很高的转速和扭矩,可大大提高机床的生产效率和工件的加工质量。(The invention belongs to the technical field of processing equipment, and particularly relates to a hollow internal-cooling high-speed boring and milling spindle head. The invention provides a hollow internal-cooling high-speed boring and milling main shaft head aiming at the problems of reduced machine tool production efficiency and reduced workpiece processing quality in the high-speed rotation process of a main shaft in the prior art, which comprises an electric main shaft assembly, a driving motor connected to the electric main shaft assembly and a water cooling mechanism, wherein the water cooling mechanism is detachably connected in the electric main shaft assembly, a cooling water channel for cooling the electric main shaft assembly is positioned in the water cooling mechanism, the two ends of the water cooling mechanism are respectively provided with a water inlet and a water outlet, and the water inlet and the water outlet are both communicated with the cooling water channel. The invention improves the heat dissipation effect of the electric main shaft assembly by arranging the water cooling mechanism, so that the thermal deformation of the main shaft is smaller in the high-speed rotation process, high rotating speed and torque can be transmitted, and the production efficiency of a machine tool and the processing quality of workpieces can be greatly improved.)
技术领域
本发明属于加工设备技术领域，尤其涉及一种中空内冷高速镗铣主轴头。
背景技术
主轴，是指从发动机或电动机接受动力并将它传给其它机件的轴。电主轴是近年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，机床电主轴作为一种将定转子和机床主轴一体化的产品，它将定转子的转子直接和主轴相连接，从而去除了传动机构，动力可以直接由定转子产生并且传送到主轴。从而提高了机床主轴的传动性能、高速响应性以及运行时的稳定性。但现有技术中的主轴在高速转动过程中存在机床生产效率和工件加工质量降低的问题。
例如，中国实用新型专利公开了一种数控车床专用一体箱式电主轴[申请号：201821911426.2]，该实用新型专利包括主轴和床头箱壳体，主轴的前端套接有前轴承密封圈、防水端盖一、防水端盖二、前轴承座、双列滚柱轴承、前轴承隔圈、前角接触轴承、前轴承垫圈、前轴承锁紧螺母，主轴的中端套接有电机的转子，主轴的后端套接有转子衬套、转子锁紧螺母、后轴承垫圈、后角接触轴承，并构成主轴转子模块；床头箱壳体内嵌入有定子，并与床头箱壳体的后端装入后轴承座，构成床头箱壳体定子模块组合；主轴转子模块与壳体定子模块同轴心配合安装。
该实用新型具有利用精密正余弦波编码器配合伺服驱动器实现伺服闭环矢量控制，实现任意精准分度的优势，但其仍未解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种可大大提高机床生产效率和工件加工质量中空内冷高速镗铣主轴头。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种中空内冷高速镗铣主轴头，包括电主轴总成和连接在电主轴总成上的驱动电机，还包括水冷却机构，所述水冷却机构可拆卸连接在电主轴总成内，用于冷却电主轴总成的冷却水路位于水冷却机构内部，所述水冷却机构的两端分别设有进水口和出水口，所述进水口和出水口均与冷却水路相连通。
在上述的中空内冷高速镗铣主轴头中，所述水冷却机构包括设置在电主轴总成内的冷却主杆体，所述冷却水路位于冷却主杆体内部，所述冷却主杆体一端设有带有进水口的进水组件，另一端设有带有出水口的出水组件。
在上述的中空内冷高速镗铣主轴头中，所述冷却主杆体外套设有由弹性材料制得的垫圈，所述垫圈的外表面压设在电主轴总成上。
在上述的中空内冷高速镗铣主轴头中，所述冷却主杆体外还套设有若干个碟簧，所述碟簧压设在垫圈的侧面，且碟簧的轴心线与垫圈的轴心线相重合。
在上述的中空内冷高速镗铣主轴头中，所述进水组件包括进水接头，所述进水接头靠近冷却主杆体的一端具有螺纹，所述进水接头通过螺纹可拆卸连接在驱动电机上，所述进水接头内设有进水管道，所述进水管道一端与进水口相连通，另一端与冷却水路相连通。
在上述的中空内冷高速镗铣主轴头中，所述出水组件包括设有出水口的弹性出水头，所述弹性出水头靠近冷却主杆体的一端连接有刚性接管，所述刚性接管的一端延伸至弹性出水头内，另一端通过至少一端端部开度可调节的连接件与冷却主杆体相连接，所述弹性出水头和刚性接管内设有出水管道，所述出水管道一端与出水口相连通，另一端与冷却水路相连通。
在上述的中空内冷高速镗铣主轴头中，所述连接件包括连接在冷却主杆体上的连接件主体，所述连接件主体上一体成型有至少两个夹持部位，所述夹持部位向靠近弹性出水头的方向延伸，且两个夹持部位之间具有夹持间隙，还包括设置在连接件主体或夹持部位内表面的限位台阶，所述刚性接管远离弹性出水头的一端延伸至连接件内并压设在限位台阶上。
在上述的中空内冷高速镗铣主轴头中，所述水冷却机构还包括设置在冷却主杆体与进水组件之间的距离调节组件，所述距离调节组件包括固定连接在驱动电机上的安装套管和压设在冷却主杆体上的调节套管，安装套管和调节套管之间通过调节螺栓相连接，转动调节螺栓可使调节套管发生靠近或远离安装套管的移动。
在上述的中空内冷高速镗铣主轴头中，所述电主轴总成包括电主轴外壳体，所述电主轴外壳体内转动连接有主轴，主轴与电主轴外壳体之间通过轴承相连接，所述主轴的一端延伸至电主轴外壳体外并与驱动电机驱动连接。
在上述的中空内冷高速镗铣主轴头中，所述驱动电机包括固定连接在电主轴外壳体上的电机外壳体，所述电机外壳体内固定连接有电机定子，电机转子位于电机定子内，所述主轴连接在电机转子上。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明通过设置水冷却机构提高了电主轴总成的散热效果，使得在高速转动过程中主轴的热变形较小，故能够传递很高的转速和扭矩，可大大提高机床的生产效率和工件的加工质量。
2、本发明用于冷却的水冷却机构为一独立可拆卸的结构，便于拆装，而且可直接装配至现有技术中的电主轴总成上进行使用，无需对现有技术中的电主轴总成结构进行改装，节约了生产成本。
附图说明
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的剖视图；
图3是水冷却机构的剖视图；
图4是水冷却机构的结构示意图；
图中：电主轴总成1、驱动电机2、水冷却机构3、冷却水路4、进水口5、出水口6、电主轴外壳体11、主轴12、轴承13、电机外壳体21、电机定子22、电机转子23、冷却主杆体31、进水组件32、出水组件33、垫圈34、碟簧35、安装套管36、调节套管37、调节螺栓38、进水接头321、螺纹322、进水管道323、弹性出水头331、刚性接管332、连接件333、出水管道334、连接件主体335、夹持部位336、夹持间隙337、限位台阶338。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
结合图1和图2所示，一种中空内冷高速镗铣主轴头，包括电主轴总成1和连接在电主轴总成1上的驱动电机2，还包括水冷却机构3，所述水冷却机构3可拆卸连接在电主轴总成1内，用于冷却电主轴总成1的冷却水路4位于水冷却机构3内部，所述水冷却机构3的两端分别设有进水口5和出水口6，所述进水口5和出水口6均与冷却水路4相连通，所述电主轴总成1与驱动电机2的轴心线相互重合。
本发明，使用时，用于带走电主轴总成1高速旋转而产生的热量的冷却水通过进水口5进入冷却水路4内，进行换热后，再通过出水口6排出。故本发明通过设置水冷却机构3提高了电主轴总成1的散热效果，使得在高速转动过程中主轴的热变形较小，故能够传递很高的转速和扭矩，可大大提高机床的生产效率和工件的加工质量。同时，由于水冷却机构3采用可拆卸的连接方式，即为一独立可拆卸的结构，便于拆装，而且可直接装配至现有技术中的电主轴总成上进行使用，无需对现有技术中的电主轴总成结构进行改装，节约了生产成本。
具体的说，所述电主轴总成1包括电主轴外壳体11，所述电主轴外壳体11内转动连接有主轴12，主轴12与电主轴外壳体11之间通过轴承13相连接，这样可以保证主轴12在旋转过程中，仅受到较小的摩擦阻力。所述主轴12的一端延伸至电主轴外壳体11外并与驱动电机2驱动连接。所述驱动电机2包括固定连接在电主轴外壳体11上的电机外壳体21，所述电机外壳体21内固定连接有电机定子22，电机转子23位于电机定子22内，所述主轴12连接在电机转子23上。电机转子23转动以带动主轴12发生转动。
如图2所示，所述水冷却机构3包括设置在电主轴总成1内的冷却主杆体31，所述冷却水路4位于冷却主杆体31内部，所述冷却主杆体31一端设有带有进水口5的进水组件32，另一端设有带有出水口6的出水组件33。
如图3所示，所述冷却主杆体31外套设有由弹性材料制得的垫圈34，所述垫圈34的外表面压设在电主轴总成1上。
优选地，所述冷却主杆体31外还套设有若干个碟簧35，所述碟簧35压设在垫圈34的侧面，且碟簧35的轴心线与垫圈34的轴心线相重合。
垫圈34顶紧冷却主杆体31与主轴12之间的间隙，防止主轴12转动过程中，冷却主杆体31与主轴12之间发生相对转动。碟簧35压设在垫圈34侧面，可减小垫圈34向侧面发生的形变量，从而进一步顶紧冷却主杆体31与主轴12之间的间隙。
结合图2和图3所示，所述进水组件32包括进水接头321，所述进水接头321靠近冷却主杆体31的一端具有螺纹322，所述进水接头321通过螺纹322可拆卸连接在驱动电机2上，所述进水接头321内设有进水管道323，所述进水管道323一端与进水口5相连通，另一端与冷却水路4相连通。
结合图3和图4所示，所述出水组件33包括设有出水口6的弹性出水头331，所述弹性出水头331靠近冷却主杆体31的一端连接有刚性接管332，所述刚性接管332的一端延伸至弹性出水头331内，另一端通过至少一端端部开度可调节的连接件333与冷却主杆体31相连接，所述弹性出水头331和刚性接管332内设有出水管道334，所述出水管道334一端与出水口6相连通，另一端与冷却水路4相连通。
具体的说，所述连接件333包括连接在冷却主杆体31上的连接件主体335，所述连接件主体335上一体成型有至少两个夹持部位336，所述夹持部位336向靠近弹性出水头331的方向延伸，且两个夹持部位336之间具有夹持间隙337，还包括设置在连接件主体335或夹持部位336内表面的限位台阶337，所述刚性接管332远离弹性出水头331的一端延伸至连接件333内并压设在限位台阶338上。
即进水组件32和出水组件33均为可拆卸的连接在冷却主杆体31的两端，使得零部件之间可以单独生产装配。
如图3所示，所述水冷却机构3还包括设置在冷却主杆体31与进水组件32之间的距离调节组件，所述距离调节组件包括固定连接在驱动电机2上的安装套管36和压设在冷却主杆体31上的调节套管37，安装套管36和调节套管37之间通过调节螺栓38相连接，转动调节螺栓38可使调节套管37发生靠近或远离安装套管36的移动。使用时，可通过转动调节螺栓38来控制调节套管37的位置，从而控制冷却主杆体31的位置，使得冷却主杆体31与进水组件32之间保持在适宜距离范围内。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了电主轴总成1、驱动电机2、水冷却机构3、冷却水路4、进水口5、出水口6、电主轴外壳体11、主轴12、轴承13、电机外壳体21、电机定子22、电机转子23、冷却主杆体31、进水组件32、出水组件33、垫圈34、碟簧35、安装套管36、调节套管37、调节螺栓38、进水接头321、螺纹322、进水管道323、弹性出水头331、刚性接管332、连接件333、出水管道334、连接件主体335、夹持部位336、夹持间隙337、限位台阶338等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
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