專利名稱：車床用交流伺服電機(jī)主軸箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域，涉及車床控制系統(tǒng)，特別是一種車床用交流伺服
電機(jī)主軸箱。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的主軸箱是機(jī)床的核心，其主要結(jié)構(gòu)為動力部分(電動機(jī))、傳動部分(皮帶， 皮帶輪)、調(diào)速部分(齒輪副，撥叉)、機(jī)械主軸部分(主軸，卡盤)等。近年來，由于數(shù)控技 術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，人們在切削刀具的運(yùn)動過程采用了伺服電動機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)了自動化的程序 加工，即初級的數(shù)控機(jī)床。進(jìn)而，對車床主軸的動力和調(diào)速部分的改進(jìn)，又有用變頻電動機(jī) 取代了異步電動機(jī)，通過變頻器和編碼器的組合，實(shí)現(xiàn)了對機(jī)械主軸的轉(zhuǎn)速的程序控制，省 略了全部或部分齒輪副和撥叉，但仍用皮帶和皮帶輪傳動。這就是現(xiàn)行的數(shù)控車床的普遍 形式。隨后，又有將變頻電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸直接變形為機(jī)床的機(jī)械主軸，進(jìn)一步省略了原來的傳 動部分(皮帶，皮帶輪)、機(jī)械主軸部分(主軸)。現(xiàn)在這種變頻電動機(jī)就稱為"變頻電主軸 電機(jī)"或簡稱"電主軸"。 上述數(shù)控車床和變頻電主軸的應(yīng)用，優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了自動化控制，提高了產(chǎn)品的加 工質(zhì)量和效率，節(jié)省了人力資源。變頻電主軸的轉(zhuǎn)速可以做得很高，適用于轉(zhuǎn)速要求高、功 率小的機(jī)床如磨床、鉆床和銑床等。但是，其缺點(diǎn)在于l.變頻電機(jī)在運(yùn)行轉(zhuǎn)速高于或低于 電機(jī)基頻一定范圍時，電動機(jī)的出力性能就很差，不能輸出理想的功率和轉(zhuǎn)速。為保證機(jī)床 的設(shè)計指標(biāo)，就必須加大電機(jī)的功率，從而造成了材料和能源的浪費(fèi)。2.由于使用皮帶和皮 帶輪傳動，帶來功率的附加損耗，使轉(zhuǎn)速控制滯后，影響加工精度以及附加的振動等。 為此，人們進(jìn)行了長期的探索，提出了各種各樣的解決方案。例如，中國專利文獻(xiàn)公 開了一種電主軸[專利申請?zhí)朲L200720126018. l，專利公開號為CN201105324Y]，此電主軸包 括定子殼體組件，位于定子殼體組件的軸線位置上設(shè)置有主軸，所述主軸的前端安裝有夾頭 組件，其中部設(shè)置有轉(zhuǎn)子，并通過安裝在其前部的前軸承、前軸承座和安裝在其后部的支撐軸 承和支撐軸承座與定子殼體組件相連接。位于安裝前軸承處的主軸直徑小于安裝有夾頭組件 的主軸前端的直徑；轉(zhuǎn)子的軸線位置上安裝帶有鎖緊螺釘?shù)霓D(zhuǎn)子套，轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子套與主軸 固定連接。突破了電主軸工作端軸承內(nèi)徑一定要大于等于工作端最大軸徑的結(jié)構(gòu)性限制，在 電主軸剛性和結(jié)構(gòu)容許條件下，降低了工作端軸承型號的等級，電主軸轉(zhuǎn)速提高1-2個數(shù)量 級，由于軸承所承受轉(zhuǎn)動慣量的影響減小，使電主軸壽命提高，制造成本降低。 上述技術(shù)方案雖然在一定程度上解決了機(jī)床體積龐大、傳動過程復(fù)雜等問題，但 是電主軸箱體和車床的床頭箱仍然需要分別設(shè)置，占用空間仍然較大，制造成本高。此外， 機(jī)床主軸系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和高速性能差、發(fā)熱量大、速度波動大、影響加工工件的質(zhì)量、 設(shè)計不合理等技術(shù)問題仍然沒有得到解決。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，占用空間小，易于裝配，成本較低，加工精度高的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱。
本實(shí)用新型的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種車床用交流伺服電機(jī)主軸
箱，包括筒狀的主軸箱體，其特征在于，所述的主軸箱體內(nèi)壁固定有定子組件，主軸箱體內(nèi)
穿設(shè)有一根能轉(zhuǎn)動的主軸，在主軸上固定有轉(zhuǎn)子組件且主軸的兩端分別穿出主軸箱體的前
后端，在主軸箱體的前端內(nèi)部和主軸之間設(shè)有通過第一定位結(jié)構(gòu)軸向定位的前軸承，在主
軸箱體的后端內(nèi)部和主軸之間設(shè)有通過第二定位結(jié)構(gòu)軸向定位的后軸承，所述的主軸穿出
于主軸箱體后端的一端固定有編碼器套筒，在編碼器套筒上設(shè)置有編碼器。 這里的主軸箱體代替了現(xiàn)有技術(shù)中車床的床頭箱，有效地減少了空間占用，使結(jié) 構(gòu)更為緊湊，降低生產(chǎn)成本。主軸箱體內(nèi)壁固定的定子組件以及主軸上固定的轉(zhuǎn)子組件配 合便實(shí)現(xiàn)了主軸可在主軸箱體上旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。而第一定位結(jié)構(gòu)軸向定位中的前軸承和第二 定位結(jié)構(gòu)軸向定位的后軸承實(shí)現(xiàn)主軸運(yùn)行過程穩(wěn)定，加工精度高，防止在長期的高速工作 和負(fù)壓的情況下主軸容易因磨損而導(dǎo)致工作狀態(tài)不穩(wěn)定，加工精度降低。同時也提高了主 軸的使用壽命，為主軸的高速化奠定了基礎(chǔ)。通過設(shè)置在編碼器套筒上編碼器輸入的數(shù)據(jù) 可以方便的控制好所需要的主軸轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了使用過程中的方便操作。 在上所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱中，所述的主軸為空心軸?？招牡闹鬏S節(jié) 省了制造的成本，減輕了主軸的重量而方便拆卸及安裝。此外，空心的主軸可用于安裝夾緊 液壓拉桿，以便于裝配。 在上所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱中，所述的第一定位結(jié)構(gòu)包括前端蓋和前 定位環(huán)，前端蓋固定在主軸箱體上且位于前軸承的外端，前定位環(huán)固定在主軸上且位于前 軸承的內(nèi)端。 位于前軸承的外端的前端蓋和固定在主軸上且位于前軸承的內(nèi)端前定位環(huán)，實(shí)現(xiàn) 了前軸承的的定位，避免了因在負(fù)荷的加工狀態(tài)下而導(dǎo)致前軸承失位，從而影響了主軸旋 轉(zhuǎn)過程中的穩(wěn)定性，導(dǎo)致加工精度下降。 在上所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱中，所述的前軸承的內(nèi)端和前定位環(huán)之間 設(shè)有前軸承擋圈，所述的前定位環(huán)通過緊固件固定在主軸上。前軸承擋圈緩沖了前軸承的 振動，避免了在加工過程中的振動而導(dǎo)致前軸承與前定位環(huán)之間的摩擦而帶來的損耗，被 緊固件固定的前定位環(huán)更加穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了前軸承工作狀態(tài)更加穩(wěn)定。 在上所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱中，所述的第二定位結(jié)構(gòu)包括后端蓋、后 軸承擋板和后預(yù)緊螺母，后端蓋固定在主軸箱體上且后軸承設(shè)于后端蓋內(nèi)，后軸承的內(nèi)端 固定有后軸承擋板，后軸承的外端設(shè)有后預(yù)緊螺母且后預(yù)緊螺母通過螺紋結(jié)構(gòu)固定在主軸 上。 由于軸承的旋轉(zhuǎn)時后端承受的負(fù)荷較大，所以在穩(wěn)定方面要求愈加高。后端蓋通 過后預(yù)緊螺母固定在主軸箱體上，后預(yù)緊螺母可防止后端蓋在長期的加工過程中而導(dǎo)致松 懈，使之牢固，后軸承擋板與前軸承中的前定位環(huán)作用類同，都提高了軸承的定位和加工穩(wěn)定。 在上所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱中，所述的后軸承的外端和后預(yù)緊螺母之 間設(shè)有后軸承套。 在上所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱中，所述的主軸箱體上開有與其內(nèi)部相貫 通的通孔，所述的通孔與前定位環(huán)相對應(yīng)，在通孔上固定有蓋板。通過與主軸箱體內(nèi)部相貫通的通孔可根據(jù)需要方便地進(jìn)行內(nèi)部零件的安裝或?yàn)檎麄€電主軸機(jī)構(gòu)添加潤滑劑，蓋板也 避免了雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)身。 在上所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱中，所述的主軸箱體外圍具有若干均布的 凸棱。主軸箱體外圍的凸棱方便整個主軸箱體定位，提高了工作過程中的穩(wěn)定性，并且也有 利于散熱。 在上所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱中，所述的編碼器套筒部分插接于主軸， 且兩者之間通過螺紋結(jié)構(gòu)相連。通過與主軸螺紋相連不僅實(shí)現(xiàn)了編碼器的牢固而且方便拆 卸。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本車床用交流伺服電機(jī)主軸箱的優(yōu)點(diǎn)在于1、由于主軸箱體兼 做車床的主軸箱使用，整個結(jié)構(gòu)簡單緊湊、使用壽命長、旋轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定，并且工作精度高。2、 空心的主軸節(jié)省了材料及制造成本且方便拆卸和安裝。3、在主軸箱體的內(nèi)部和主軸之間采 用第一、二的定位結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了整個電主軸結(jié)構(gòu)牢固、防止其軸向竄動，提高了運(yùn)行的穩(wěn)定性 和高速性能。
圖1是本實(shí)用新型提供的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中，1、主軸箱體；11、定子組件；2、主軸；3、前軸承；31、前軸承擋圈；4、后軸承； 41、后軸承擋板；42、后軸承套；6、前端蓋；7、前定位環(huán)；71、緊固件；8、后端蓋；9、后預(yù)緊螺 母；10、通孔；101、蓋板。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例 如圖所示，車床用交流伺服電機(jī)主軸箱2包括筒狀且外圍具有若干均布的凸棱的 主軸箱體1，以及設(shè)置在主軸箱體1內(nèi)壁上的定子組件ll，主軸箱體1上開有與其內(nèi)部相貫 通的通孔IO，在通孔10上固定有蓋板IOI，主軸箱體1內(nèi)穿設(shè)有一根能轉(zhuǎn)動的空心主軸2， 在空心主軸2上固定有轉(zhuǎn)子組件。 主軸2的兩端分別穿出主軸箱體1的前后端，在主軸箱體1的前端內(nèi)部和主軸2 之間設(shè)有通過第一定位結(jié)構(gòu)軸向定位的前軸承3。第一定位結(jié)構(gòu)包括前端蓋6和前定位環(huán) 7，前端蓋6固定在主軸箱體1上且位于前軸承3的外端，前定位環(huán)7固定在主軸2上且位 于前軸承3的內(nèi)端。前定位環(huán)7與通孔10相對應(yīng)且通過緊固件71固定在主軸2上，前定 位環(huán)7和前軸承3的內(nèi)端之間設(shè)有前軸承擋圈31。 在主軸箱體1的后端內(nèi)部和主軸2之間設(shè)有通過第二定位結(jié)構(gòu)軸向定位的后軸承 4。第二定位結(jié)構(gòu)包括后端蓋8、后軸承擋板41和后預(yù)緊螺母9，后端蓋8固定在主軸箱體 1上且后軸承4設(shè)于后端蓋8內(nèi)，后軸承4的內(nèi)端固定有后軸承擋板41。后軸承4的外端 設(shè)有后預(yù)緊螺母9且后預(yù)緊螺母9通過螺紋結(jié)構(gòu)固定在主軸2上，后軸承4的外端和后預(yù) 緊螺母9之間設(shè)有后軸承套42。 在主軸箱體1的內(nèi)部和主軸2之間采用第一、二的定位結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了整個電主軸2 結(jié)構(gòu)牢固、防止軸向竄動提高了運(yùn)行的精度、穩(wěn)定性和高速性能。 主軸2穿出于主軸箱體1后端的一端固定有編碼器套筒，在編碼器套筒上設(shè)有編碼器。所述的編碼器套筒部分插接于主軸2，且兩者之間通過螺紋結(jié)構(gòu)相連。通過與主軸2 螺紋相連不僅實(shí)現(xiàn)了編碼器的牢固而且方便拆卸。 工作時，主軸箱體l內(nèi)壁固定的定子組件ll以及主軸2上固定的轉(zhuǎn)子組件配合便 實(shí)現(xiàn)了主軸2可在主軸箱體1上旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，而第一定位結(jié)構(gòu)軸向定位中的前軸承3和第 二定位結(jié)構(gòu)軸向定位的后軸承4實(shí)現(xiàn)主軸2運(yùn)行過程穩(wěn)定，加工精度高，防止在長期的高速 工作和負(fù)壓的情況下主軸2容易因磨損而導(dǎo)致工作狀態(tài)不穩(wěn)定，加工精度降低。同時也提 高了主軸2的使用壽命，為主軸2的高速化奠定了基礎(chǔ)。通過設(shè)置在編碼器套筒上編碼器 輸入的數(shù)據(jù)可以方便的控制好所需要的主軸2轉(zhuǎn)速。實(shí)現(xiàn)了使用過程中的方便操作。 本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所 屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似 的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。 盡管本文較多地使用了 1、主軸箱體；11、定子組件；2、主軸；3、前軸承；31、前軸承 擋圈；4、后軸承；41、后軸承擋板；42、后軸承套；6、前端蓋；7、前定位環(huán)；71、緊固件；8、后 端蓋；9、后預(yù)緊螺母；10、通孔；101、蓋板等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用 這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實(shí)用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加 的限制都是與本實(shí)用新型精神相違背的。
權(quán)利要求一種車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，包括固定在床身上的主軸箱體(1)，其特征在于，所述的主軸箱體(1)內(nèi)壁固定有定子組件(11)，主軸箱體(1)內(nèi)穿設(shè)有一根能轉(zhuǎn)動的主軸(2)，在主軸(2)上固定有轉(zhuǎn)子組件(21)且主軸(2)的兩端分別穿出主軸箱體(1)的前后端，在主軸箱體(1)的前端內(nèi)部和主軸(2)之間設(shè)有通過第一定位結(jié)構(gòu)軸向定位的前軸承(3)，在主軸箱體(1)的后端內(nèi)部和主軸(2)之間設(shè)有通過第二定位結(jié)構(gòu)軸向定位的后軸承(4)，所述的主軸(2)穿出于主軸箱體(1)后端的一端固定有編碼器套筒，在編碼器套筒上設(shè)置有編碼器(51)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，其特征在于，所述的主軸(1)為空心軸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，其特征在于，所述的第一定位結(jié)構(gòu)包括前端蓋(6)和前定位環(huán)(7)，前端蓋(6)固定在主軸箱體(1)上且位于前軸承(3) 的外端，前定位環(huán)(7)固定在主軸(1)上且位于前軸承(3)的內(nèi)端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，其特征在于，所述的前軸承(3)的內(nèi)端和前定位環(huán)(7)之間設(shè)有前軸承擋圈(31)，所述的前定位環(huán)(7)通過緊固件(71)固定在主軸(2)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，其特征在于，所述的第二定位結(jié)構(gòu)包括后端蓋(8)、后軸承擋板(41)和后預(yù)緊螺母(9)，后端蓋(8)固定在主軸箱體(1)上且后軸承(4)設(shè)于后端蓋(8)內(nèi)，后軸承(4)的內(nèi)端固定有后軸承擋板(41)，后軸承(4) 的外端設(shè)有后預(yù)緊螺母(9)且后預(yù)緊螺母(9)通過螺紋結(jié)構(gòu)固定在主軸(1)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，其特征在于，所述的后軸承(4)的外端和后預(yù)緊螺母(9)之間設(shè)有后軸承套(42)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，其特征在于，所述的主軸箱體(1)上開有與其內(nèi)部相貫通的通孔(IO)，所述的通孔(10)與前定位環(huán)(7)相對應(yīng)，在通孔(10)上固定有蓋板(101)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，其特征在于，所述的主軸箱體(1)外圍具有若干均布的凸棱。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，其特征在于，所述的編碼器套筒部分插接于主軸(1)，且兩者之間通過螺紋結(jié)構(gòu)相連。
專利摘要本實(shí)用新型屬于機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種車床用交流伺服電機(jī)主軸箱。它解決了現(xiàn)有的車床用交流伺服電機(jī)主軸箱占用空間大、成本高、加工精度低等問題。本車床用交流伺服電機(jī)主軸箱，包括筒狀的主軸箱體，其內(nèi)壁固定有定子組件，主軸箱體內(nèi)穿設(shè)有一根能轉(zhuǎn)動的主軸，在主軸上固定有轉(zhuǎn)子組件且主軸的兩端分別穿出主軸箱體的前后端，在主軸箱體的前端內(nèi)部和主軸之間設(shè)有通過第一定位結(jié)構(gòu)軸向定位的前軸承，在其后端內(nèi)部和主軸之間設(shè)有通過第二定位結(jié)構(gòu)軸向定位的后軸承，主軸穿出于主軸箱體后端的一端固定有編碼器套筒，在編碼器套筒上設(shè)置有編碼器。本車床用交流伺服電機(jī)主軸箱具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、拆裝方便、加工精度高、提高運(yùn)行穩(wěn)定性和高速性等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B23B19/00GK201505727SQ20092011876
公開日2010年6月16日 申請日期2009年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月27日
發(fā)明者朱義潛 申請人:浙江滬龍微型電機(jī)有限公司