[发明专利]高速高刚性动静压内置式电主轴

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高速精密数控机床的内置式电主轴，尤其是一种高速高刚性动静压内置式电主轴。

背景技术

随着科技的进步和机械加工工艺的发展，体现高切削速度、高进给速度、高加工精度等特征的高速精密数控机床是装备制造业的技术和发展方向，是装备制造业的战略性产业。高速精密数控机床不仅具有极高的生产效率，而且可显著提高零件的加工精度和表面质量。高速精密数控机床的工作性能，首先取决于高速主轴单元的性能。高速主轴单元的类型主要有电主轴、气动主轴、水动主轴等。高速精密数控机床电主轴由主轴电动机直接驱动，实现了主轴电动机与机床主轴“合二为一”的“零传动”结构形式，省去了复杂的中间传动环节，具有调速范围宽、转动惯量小、可快速启动和停车、易于实现无级调速等特点，逐渐取代传统的皮带传动主轴，在机床行业中电主轴取得了广泛的应用。

液体动静压轴承由于具有转速范围宽、承载能力大、运动精度高、抗振性能好、使用寿命长等优点，采用液体动静压轴承为支撑的机床主轴回转精度高、刚性好，是精密磨床和精密镗床大量采用的支承部件。

电主轴中按电机的安装方式分为外置式电主轴和内置式电主轴。外置式电主轴的电机安装在电主轴的尾部，其电机可采用风扇冷却，具有结构简单、安装维修方便等优点，与此同时亦存在不少缺点：一是结构尺寸大，很难以理想支撑跨距配置来实现紧凑的结构；二是电机安装侧为悬臂端，质量大，不利于回转精度的提高，影响了轮廓型面加工的精度。内置式电主轴的电机安装在主轴两支承之间，具有体积小、刚性好等优点，主轴结构紧凑。但也存在自身的缺点，表现在装配、调试、维修等不便，大大影响了其研发的难度。

专利号ZL200420069406.7的发明专利公开了一种动静压内置式电主轴。当发生由于止推面垂直度误差等原因造成的抱轴或刮擦等故障后进行检修时需要对整个电主轴进行拆装，维修工作量大。此外由于电主轴拆分后前后轴承的同轴度变化太大，维修后的电主轴的精度和性能有所降低。

专利号200720063388.5的实用新型专利公开了一种电机内装式动静压电主轴。电机两侧的密封采用的是专利号200720063389.x的密封结构，这种密封结构设计方案要求主轴与挡环的间隙配合精度较高。此外后轴承支承在后轴承座中，当维修时需对后轴承座拆装，后轴承座与壳体的重复定位精度影响了前后轴承的同轴度，也影响电主轴的精度和性能。

动静压内置式电主轴虽然受力状况有所改善，但主轴的变形无法避免。对于高速高刚性动静压内置式电主轴来说，高刚性的设计指标要求主轴轴径大，当主轴轴径较大时，由高转速的设计指标就使动静压轴承的供油量大大增加，此外当主轴变形引起电机两侧轴承间隙变得不对称后，纯粹的机械密封方法很难保证电机内部不受动静压轴承润滑液的影响，为了确保电机的稳定安全运行就必须采用密封效果更好的结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种密封效果好、维修方便的高速高刚性动静压内置式电主轴。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：一种高速高刚性动静压内置式电主轴，包括主轴及主轴上装设的电机转子，端面止推轴承，止推套，锁紧螺母，壳体及壳体上装设的前、后轴承、电机定子、电机后密封盖，调整隔圈和端盖，其特点是：后轴承后端装有端面止推轴承，端面止推轴承通过止推套由锁紧螺母紧固在主轴上，端面止推轴承后端设有端盖，端盖与后轴承之间设有调整隔圈，端盖和调整隔圈通过紧固件固定于后轴承侧壁上，调整隔圈套于端面止推轴承外，装设于壳体内的电机定子由电机后密封盖压紧固定。

前轴承内表面后侧开有前轴承内表面环形浅腔，主轴对应前轴承内表面环形浅腔处开有第一环形甩液槽；前轴承后侧壁开有前轴承后侧环形腔，主轴对应前轴承后侧环形腔处开有第二环形甩液槽；壳体在前轴承和电机定子安装位置之间的凸缘内表面开有壳体内表面环形浅腔，体壳在对应壳体内表面环形浅腔处径向开设壳体内第一气体通道。

电机后密封盖内表面开有电机后密封盖内表面环形浅腔，电机后密封盖内开有供气体流通的电机后密封盖气体通道，电机后密封盖气体通道与开设于壳体上的壳体内第二气体通道连通。

后轴承和端盖侧壁上分别开有后轴承外侧壁环形槽和端盖侧壁环形槽，后轴承外侧壁环形槽和端盖侧壁环形槽分别通过后轴承上的后轴承液体通道、调整隔圈上的调整隔圈液体通道和端盖上的端盖液体通道与压力润滑液供给装置连接。