專利名稱：可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計的制作方法
技術領域：
本發明屬于電主軸技術領域，特別涉及到-種可作旋轉或直線往復運動的 雙軸結構高速精密電主軸設計。
背景技術：
目前電主軸作為高速驅動單元已廣泛應用于各個行業和各種機械中，其結 構均采用單軸結構，主軸只提供旋轉運動。如果要求電主軸在提供選轉的同時 又具有往復運動的功能，必須把電主軸安裝在可以往復運動的工作臺上，這種 結構在有空間或結構限制時無法使用，原因如下
1、 電主軸采用雙點或多點支承時，在工作中空間位置相對靜止的主軸支承 部件是無相對移動。
2、 主軸精度基本不能調整，所以主軸的各種零件的尺寸精度和形狀精度要 求嚴格，加工要求嚴格。即便如此，還經常需要返修，提高了管理和生產成本。
3、 實現電主軸往復運動的工作臺本身由于支承剛度的要求，使得安裝其上 的電主軸工作端懸伸的長度有限或者懸伸太長、剛度太低，均不能滿足諸如深 孔等加工要求，導致無法應用。
4、 內花鍵可以提供旋轉和往復運動，由于深內孔造成加工難度太大，不能 保證加工精度，必然引起工作中的振動與噪聲；同時頻繁的往復運動會很快造 成表面磨損而致失效，又因為較大的接觸摩擦力而產生很大的附加力，進一步 降低主軸的使用壽命。
5、 在采用滑動軸承實現往復運動的主軸中由于工作磨損后精度無法調整， 限制了它在這種工況下工作的主軸中的應用。
發明內容
為解決上述問題，本發明提供/一種可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構 高速精密電主軸設計，該電主軸設計可廣泛適用于大平面磨削與拋光、深內孔 的加工領域。
為了實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案
所述的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，其設計 是將主軸分為外軸和內軸，在定子和轉子磁感應下外軸和內軸通過聯動銷和導 向傳扭機構實現共同旋轉，或在油缸驅動下內軸通過導向傳扭機構在外軸內導 向作直線往復運動，圍繞外軸和內軸實現上述動作要求的結構設計分述如下
i 、外軸通過前后軸承組被分別安裝在殼體和后座的相應位置，實現外軸 旋轉的動力源自殼體內配置的定子和外軸上配置的轉子，定子線圈從后座尾端 出線，前端軸承組的預緊或密封由前小蓋和螺母實施，后端軸承組的預緊或密 封由缸座和螺母實施，在外軸的伸出端配置有安裝聯動銷的插孔或防塵環；
ii、 內軸通過前后導向套筒被安裝在外軸內，通過外軸端部設置的聯動銷 聯接內軸和內軸上旋接的導向傳扭機構同時也設置在外軸導向槽內，可實現內 軸和外軸的同步旋轉；
iii、 油缸由缸座、前壓蓋、活塞、缸體、高壓油嘴、缸蓋、軸承、油缸螺 母及防塵蓋構成，缸體和缸蓋通過螺栓與缸座聯接，缸座再固定在后座上，缸 體和缸蓋配置有高壓油嘴，其內配置活塞，活塞通過兩端的軸承被固定在內軸
卜.，再由前壓蓋和防塵蓋對其緊固和密封；
iv、 工作頭通過內軸的錐面和端面平鍵連接后再由拉桿及旋轉接頭固定。 所述的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，其定子
和轉子通電時油缸不得進入工作狀態，通過聯動銷和導向傳扭機構使內軸和外 軸同歩旋轉。
所述的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，其油缸 工作時定子和轉子不得通電，去掉聯動銷，導向傳扭機構旋接在內軸上并可沿外軸導向槽作直線往復運動。
所述的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，其導向 傳扭機構由緊定螺釘、固定螺母、軸承及軸銷構成，軸銷一端帶有內螺紋可旋 接在內軸上，另一端在裝配軸承后由固定螺母備緊，固定螺母的備緊限位由緊 定螺釘實施，軸承可沿外軸上設置的3向槽轉動或直線位移。
所述的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，其導向 套筒由螺釘及合金導套構成，合金導套的內徑和外徑分布有不同的槽型，可通 過安裝其上的螺釘調節導向間隙。
所述的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，其導向 套筒采用油霧潤滑，油霧通過安裝在拉桿尾部的旋轉接頭進入空心的拉桿內， 再通過內軸土的油孔進入導向套筒。
所述的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，其外軸 上配置的防塵環用于刮除內軸在作直線往復運動時粘落的灰塵、加工顆粒、冷 卻油、水及其它雜質。
所述的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，其軸承 組通過安裝在殼體上的油嘴進行油霧潤滑，軸承采用油脂潤滑。
所述的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，其油嘴 被分別安裝在殼體、后座及拉桿上。
由于采用了如上所述技術方案，本發明具有如下優越性
1、 本發明整體結構簡單，方便實用，工作端的空間限制小。
2、 往復運動結構方便、工作中接觸平穩可靠、安裝與調試方便，使用成本
3、 導向摩擦很小，電機的功率損失小，實現綠色制造。
4、 扭矩傳動安全可靠，加工方便，精度高，運轉平穩，空間位置布局靈活， 適應性強。
5、 潤滑系統合理、可靠。6、 縮短主軸懸壁，提高主軸剛性。
7、 取消往復運動平臺，使用范圍廣。
圖l是本發明的結構示意圖。
圖2是導向傳扭機構的結構示意圖。 圖3是導向套筒的結構示意圖。
上述圖中1—工作頭；2—內軸；3—防塵環；4—聯動銷；5—前小蓋； 6—前螺母；7—油嘴；8—外軸；9一定子；10—轉子；11—殼體；12—導向傳 扭機構；12. 1—緊定螺釘；12.2—固定螺母；12.3—軸承；12.4—軸銷；13— 導向套筒；13. 1—螺釘；13.2—合金導套；14—后座；15—軸承組；16—缸座； 17—前壓蓋；18—活塞；19一缸體；20—高壓油嘴；21—缸蓋；22—軸承；2一油缸螺母；24—防塵蓋；25—拉桿；26—旋轉接頭。
具體實施例方式
結合圖1，本發明的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸
設計，其設計是將主軸分為外軸(8)和內軸(2)，在定子(9)和轉子(10)磁感應下 外軸(8)和內軸(2)通過聯動銷(4)和導向傳扭機構(12)實現共同旋轉，或在油缸 驅動下內軸(2)通過導向傳扭機構(12)在外軸(8)內導向作直線往復運動，圍繞 外軸(8)和內軸(2)實現上述動作要求的結構設計分述如下
i 、外軸(8)通過前后軸承組(15)被分別安裝在殼體(11)和后座(14)的相應 位置，實現外軸(8)旋轉的動力源自殼體(11)內配置的定子(9)和外軸(8)上配置 的轉子(IO)，定子(9)線圈從后座(14)尾端出線，前端軸承組(15)的預緊或密封 由前小蓋(5)和螺母(6)實施，后端軸承組(15)的預緊或密封由缸座(16)和螺母 (6)實施，在外軸(8)的伸出端配置有安裝聯動銷(4)的插孔或防塵環(3);
ii、內軸(2)通過前后導向套筒(13)被安裝在外軸(8)內，通過外軸(8)端部設置的聯動銷(4)聯接內軸(2)和內軸(2)上旋接的導向傳扭機構(12)同時也設 置在外軸(8)導向槽內，可實現內軸(2)和外軸(8)的同歩旋轉；
iii、 油缸由缸座(16)、前壓蓋(17)、活塞(18)、缸體(19)、高壓油嘴(20)、 缸蓋(2D、軸承(22)、油缸螺母(23)及防塵蓋(24)構成，缸體(19)和缸蓋(21) 通過螺栓與缸座(16)聯接，缸座(16)再固定在后座(14)上，缸體(19)和缸蓋(21) 配置有高壓油嘴(20)，其內配置活塞(18)，活塞(18)通過兩端的軸承(22)被固 定在內軸(2)上，再由前壓蓋(17)和防塵蓋(24)對其緊固和密封；
iv、 工作頭(1)通過內軸(2)的錐面和端面平鍵連接后再由拉桿(25)及旋轉 接頭(26)固定。
本發明的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，其定 子(9)和轉子(10)通電時油缸不得進入工作狀態，通過聯動銷(4)和導向傳扭機 構(12)使內軸(2)和外軸(8)同步旋轉。
本發明的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，其油 缸工作時定子(9)和轉子(10)不得通電，去掉聯動銷(4)，導向傳扭機構(12) 旋接在內軸(2)上并可沿外軸(8)導向槽作直線往復運動。
結合圖2，本發明的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構卨速精密電主軸 設計，其導向傳扭機構(12)由緊定螺釘(12.1)、固定螺母(12.2)、軸承(12.3) 及軸銷(12.4)構成，軸銷(12.4)—端帶有內螺紋可旋接在內軸(2)上，另一端在 裝配軸承(12.3)后由固定螺母(12.2)備緊，固定螺母(12.2)的備緊限位由緊定 螺釘(12. 1)實施，軸承(12. 3)可沿外軸(8)上設置的導向槽轉動或直線位移。
結合圖3，本發明的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸 設計，其導向套筒(13)由螺釘(13. 1)及合金導套(13,2)構成，合金導套(13.2) 的內徑和外徑分布有不同的槽型，可通過安裝其上的螺釘(13. l)調節導向間隙。
本發明的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，其導 向套筒(13)采用油霧潤滑，油霧通過安裝在拉桿(25)尾部的旋轉接頭(26)進入 空心的拉桿(25)內，再通過內軸(2)上的油孔進入導向套筒(13)。
9本發明的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，其外 軸(8)上配置的防塵環(3)用于刮除內軸(2)在作直線往復運動時粘落的灰塵、加 工顆粒、冷卻油、水及其它雜質。
本發明的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，其軸
承組(15)通過安裝在殼體(11)上的油嘴(7)進行油霧潤滑，軸承(22)采用油脂潤滑。
本發明的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，其油 嘴(7)被分別安裝在殼體(11)、后座(14)及拉桿(15)上。 現給出一個實施例
內軸(2)和外軸(8)同步旋轉時，額定轉速1800r/min，最高轉速3600r/min， 功率可達115kW，輸出扭矩630Nm，工作頭(l)刀具接口采用CAT60。
內軸(2)在外軸(8)導向下作直線往復運動時，往復運動的節拍是每秒鐘3 次，行程65ram，內軸(2)工作端的徑向跳動氺O. 008mm。
內軸(2)和外軸(8)總裝程序大致如下-
加工合格的零部件，準備軸承、螺釘、螺栓、密封圈等標準件，完成轉子 (10)與外軸(8)的熱裝;
以殼體(ll)為安裝體，先裝入定子(9)至合理位置； 安裝前軸承組(15)，軸承組(15)與殼體(11)采用過渡配合； 把導向套筒(13)安裝在外軸(8)孔內并固定；
安裝外軸(8)，然后采用輔助支承在外軸(8)的尾部做一個臨時的支點，以 平衡外軸(8)的重量；
安裝前小蓋(5)和前螺母(6); 裝入內軸(2);
調整內軸(2)和外軸(8)的相對位置，保證安裝導向傳扭機構(12)與內軸(2) 可靠聯接；
安裝后座(14)到殼體(11)，聯接后座(14)和定子(9);安裝軸承組(15)并固定，撤去外加的各種輔助支承；通過調整螺釘(13. l)并測量，保證得到合適的間隙；
將活塞(18)裝入油缸體(19)，然后安裝缸蓋(21)、高壓油嘴(20)，再安裝軸承(22)或前壓蓋(17)，最后將其固定在油缸座(16)上；鎖緊油缸螺母(23)，安裝防塵蓋(24);
安裝工作頭(1)，安裝拉桿(25)與工作頭(1)可靠聯接；
安裝旋轉接頭(26)和需要的油嘴(7)，并分別配接合適的管路；
安轉防塵環(3);
試裝導向聯動銷(4)并標識聯動位置。
工作時，將電主軸的殼體(ll)作為安裝面固定在工作臺上。
當聯動銷(4)從內軸(2)退出時外軸(8)采用前后兩點軸承組(15)支承，定子(9)安裝在殼體(11)內。轉子(10)與外軸(8)熱套在一起，外軸(8)提供電主軸工作動力并作為內軸(2)的支承，同時作為內軸(2)往復運動的導向軸。內軸(2)前端的錐孔安裝工作頭(1)，內軸(2)通過前后導向套筒(13)作為支承與外軸(8)精密接觸，形成微小間隙，內軸(2)與外軸(8)通過導向傳扭機構(12)實現剛性連接，給安裝在前端的工作頭(l)提供動力，內軸(2)的后端與往復油缸的活塞(18)聯接，在活塞(18)的驅動下實現直線往復運動。在外軸(8)上安裝防塵環(3)，用于刮除由于內軸(2)往復運動中粘落的灰塵、加工顆粒、冷卻油與水等雜質，保護內部零件。外軸(8)導向槽內安裝的導向傳扭機構(12)完成扭矩的傳遞和往復運動的精確導向，導向傳扭機構(12)通過螺紋安裝在內軸(2)上，使用大載荷軸承(12.3)傳遞扭矩，軸承(i2.3)的外圈與外軸(8)的導向槽壁接觸。軸承組(15)采用雙列推力軸承。導向套筒(13)采用具有自潤滑性能的銅合金，它的內徑和外徑上分布不同的槽型，可通過安裝其上的螺釘(13. l)調節導向間隙。導向套筒(13)采用油霧潤滑，油霧通過安裝在拉桿(25)尾部的旋轉接頭(26)進入空心的拉桿(25)內，通過拉桿(25)和內軸(2)上的油孔進入潤滑部位。油缸通過油缸座(16)、油缸體(19)與殼體(11)聯接，活塞(18)使用兩個軸承(22)與內軸(2)聯接，同時實現動靜分離。使用油缸螺母(22)同定活塞(18),油缸安裝防塵蓋
(24)。
軸承組(15)通過安裝在殼體(11)上的油嘴(7)進行油霧潤滑，油嘴(7)分別安裝在殼體(ll)、后座(14)與拉桿(25)上。軸承(22)采用油脂潤滑。定子(9)在后座(14)的尾端出線。工作頭(1)通過內軸(2)的錐面和端面平鍵連接，使用拉桿(25)固定。
當聯動銷(4)旋入內軸(2)時，與上述不同的是內軸(2)和外軸(8)變成了一體，內軸(2)和外軸(8)只能同時旋轉，內軸(2)無法相對外軸(8)做往復運動，這時工作頭(l)也只能旋轉工作，此時嚴禁啟動油缸活塞(18)運動。
至此，得到一個具有內、外軸的雙軸結構高速精密電主軸設計，外接電、水、油霧潤滑后即可使用。
權利要求
1、一種可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，其特征在于該雙軸結構高速精密電主軸設計是將主軸分為外軸(8)和內軸(2)，在定子(9)和轉子(10)磁感應下外軸(8)和內軸(2)通過聯動銷(4)和導向傳扭機構(12)實現共同旋轉，或在油缸驅動下內軸(2)通過導向傳扭機構(12)在外軸(8)內導向作直線往復運動，圍繞外軸(8)和內軸(2)實現上述動作要求的結構設計分述如下i、外軸(8)通過前后軸承組(15)被分別安裝在殼體(11)和后座(14)的相應位置，實現外軸(8)旋轉的動力源自殼體(11)內配置的定子(9)和外軸(8)上配置的轉子(10)，定子(9)線圈從后座(14)尾端出線，前端軸承組(15)的預緊或密封由前小蓋(5)和螺母(6)實施，后端軸承組(15)的預緊或密封由缸座(16)和螺母(6)實施，在外軸(8)的伸出端配置有安裝聯動銷(4)的插孔或防塵環(3)；ii、內軸(2)通過前后導向套筒(13)被安裝在外軸(8)內，通過外軸(8)端部設置的聯動銷(4)聯接內軸(2)和內軸(2)上旋接的導向傳扭機構(12)同時也設置在外軸(8)導向槽內，可實現內軸(2)和外軸(8)的同步旋轉；iii、油缸由缸座(16)、前壓蓋(17)、活塞(18)、缸體(19)、高壓油嘴(20)、缸蓋(21)、軸承(22)、油缸螺母(23)及防塵蓋(24)構成，缸體(19)和缸蓋(21)通過螺栓與缸座(16)聯接，缸座(16)再固定在后座(14)上，缸體(19)和缸蓋(21)配置有高壓油嘴(20)，其內配置活塞(18)，活塞(18)通過兩端的軸承(22)被固定在內軸(2)上，再由前壓蓋(17)和防塵蓋(24)對其緊固和密封；iv、工作頭(1)通過內軸(2)的錐面和端面平鍵連接后再由拉桿(25)及旋轉接頭(26)固定。
2、 根據權利要求1所述的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電 主軸設計，其特征在于其定子(9)和轉子(10)通電時油缸不得進入工作狀態，通過聯動銷(4)和導向傳扭機構(12)使內軸(2)和外軸(8)同步旋轉。
3、 根據權利要求1所述的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，其特征在于其油缸工作時定子(9)和轉子(10)不得通電，去掉聯動銷(4)，導向傳扭機構(12)旋接在內軸(2)上并可沿外軸(8)導向槽作直線往復 運動。
4、 根據權利要求1所述的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電 主軸設計，其特征在于其導向傳扭機構(12)由緊定螺釘(12. 1)、固定螺母 (12.2)、軸承(12.3)及軸銷(12.4)構成，軸銷(12.4)—端帶有內螺紋可旋接在 內軸(2)上，另一端在裝配軸承(12. 3)后由固定螺母(12. 2)備緊，固定螺母(12. 2) 的備緊限位由緊定螺釘(12. l)實施，軸承(12. 3)可沿外軸(8)上設置的導向槽轉 動或直線位移。
5、 根據權利要求1所述的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電 土軸設計，其特征在于其導向套筒(13)由螺釘(13. 1)及合金導套(13. 2)構成， 合金導套(13.2)的內徑和外徑分布有不同的槽型，可通過安裝其上的螺釘 (13. l)調節導向間隙。
6、 根據權利要求1所述的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電 主軸設計，其特征在于其導向套筒(13)采用油霧潤滑，油霧通過安裝在拉桿 (25)尾部的旋轉接頭(26)進入空心的拉桿(25)內，再通過內軸(2)上的油孔進入 導向套筒(13)。
7.利要求1所述的可作旋轉或直線住復運動的雙軸結構高速精密電 主軸設計，其特征在于其外軸(8)上配置的防塵環(3)用于刮除內軸(2)在作直 線往復運動時粘落的灰塵、加工顆粒、冷卻油、水及其它雜質。
8、根據權利要求1所述的n」作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電 主軸設計，其特征在于其軸承組(15)通過安裝在殼體(11)上的油嘴(7)進行油霧潤滑，軸承(22)采用油脂潤滑。
9、根據權利要求1所述的可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電 主軸設計，其特征在于其油嘴(7)被分別安裝在殼體(11)、后座(14)及拉桿(15)上。
全文摘要
一種可作旋轉或直線往復運動的雙軸結構高速精密電主軸設計，是將主軸分為外軸8和內軸2，在定子9和轉子10磁感應下外軸和內軸通過聯動銷4和導向傳扭機構12實現共同旋轉，或在油缸驅動下內軸通過導向傳扭機構在外軸內導向作直線往復運動。油缸由缸座16、前壓蓋17、活塞18、缸體19、高壓油嘴20、缸蓋21、軸承22、油缸螺母23及防塵蓋24構成，工作頭1通過內軸的錐面和端面平鍵連接后再由拉桿25及旋轉接頭26固定。定子通電時油缸不工作，通過聯動銷和導向傳扭機構使內軸和外軸同步旋轉。油缸工作時定子不通電，去掉聯動銷，導向傳扭機構旋接在內軸上并可沿外軸導向槽作直線往復運動。結構簡單，接觸平穩可靠，成本低。
文檔編號H02K7/06GK101478194SQ20091006418
公開日2009年7月8日 申請日期2009年2月6日 優先權日2009年2月6日
發明者傅廣森, 張文君, 娟 李, 民 田, 邱憲國, 陳長江 申請人:洛陽軸研科技股份有限公司