具备稳定换刀结构的风冷电主轴的制作方法

1.本实用新型属于设备技术领域，具体涉及具备稳定换刀结构的风冷电主轴。


背景技术：

2.电主轴常见于数控机床或加工中心领域，电主轴、直线电机和自动换刀可完美匹配领衔高速加工，作为电机与主轴的合体传动结构，电主轴从设备传动系统和整体结构中独立成为主轴单元，具有高转速、高精度和低噪音运动特性以及结构紧凑和响应迅速的优点。自动换刀结构要求级联气缸拉杆配合精准稳定，结构紧凑和响应迅速，对应刀柄7/24锥度以及国标40、45和50号锥度；刀具预设完成后装入刀塔或刀库，机械手完成抓取插拔，因此务必配置稳定的自动换刀结构和可靠冷却装置以确保电主轴的稳定高效和精准低噪。
3.为保持电主轴高转速、高精度和低噪音，有效风冷效果明显且应用广泛，缺陷是必须具备足够散热动能和充分冷却流道，尤其对具有高转速高精度要求的专用电主轴，稳定的自动换刀结构和可靠的风冷装置是克难攻坚的关键要素。
4.现有的公告号为cn214392369u的中国专利公开一种具备自动预紧的自平衡电主轴，包括主轴组件、机壳组件、上平衡头组件、碟簧与下平衡头组件、轴承预紧力自动调节及轴承组件、自动平衡装置、包括定转子冷却水系统和轴承冷却水系统两部分组成的冷却水系统、轴承润滑系统组成。通过增设本实用新型采用各传感器、预紧力自调机构、上下平衡组件、自动控制仪和冷却装置，延长电主轴的使用寿命，避免停机修缮维护，提高了产品质量和生产力。
5.上述的现有技术方案存在以下缺陷：虽然解决了电主轴的使用寿命延长的问题，克服必须停机维修的技术问题，但是该方案仍缺乏精准稳定的自动换刀结构，从而无法保证电主轴高速或超高速加工时稳定精准的重要功能。


技术实现要素：

6.本实用新型目的是提供具备稳定换刀结构的风冷电主轴应对解决精准稳定的自动换刀问题，从而使具备稳定换刀结构的风冷电主轴稳定高效和精准可靠。
7.为解决上述技术问题，本实用新型提供具备稳定换刀结构的风冷电主轴，包括：由外向内同轴布设有的机壳、定子、转子和轴芯；
8.所述机壳后端贴合设有用于同轴冷却的涡轮风扇；
9.所述稳定组件包括所述转子前后设有的前轴承座和后轴承座，所述轴芯内贴合设有拉杆用于同轴牵推外设可换刀具，所述拉杆对应所述外设可换刀具设有销孔和卡槽；
10.所述拉杆前端凹设内弧面贴合所述外设可换刀具末端；所述拉杆后端同轴活动连接有用于牵推所述拉杆的级联气缸。
11.进一步的，所述前轴承座前后同轴设有前轴承，所述后轴承座前后同轴设有后轴承，所述稳定组件还包括所述前轴承间和所述后轴承间均内档同轴抵接有的夹套；
12.所述前轴承内档同轴抵接有紧固套，所述紧固套和所述前轴承座间连接有用于稳
定密封的前端盖；
13.所述前端盖前侧凹设有用于加强密封的几字形油封。
14.进一步的，所述稳定组件还包括所述后轴承座前端同轴抵接有的预紧座；
15.所述预紧座内贴合设有弹簧用于稳定预紧所述后轴承；
16.所述后轴承座后端同轴抵接有后端盖。
17.进一步的，所述稳定组件还包括所述级联气缸由前往后同轴活动连接有的衬套、前级缸和后级缸，所述衬套内孔贴合所述前级缸轴端，所述衬套凸缘内周贴合所述前级缸前缘外周；
18.所述衬套后端抵接所述前级缸前端；
19.所述前级缸和所述后级缸级联递推连接，所述后级缸后端中心开设有气孔用于连通所述前级缸前端；
20.所述前级缸和所述后级缸间以及所述衬套和前级缸间均设有等深的空腔。
21.进一步的，所述稳定组件还包括所述前轴承座外周和所述前端盖外周对应同轴设有的若干纵贯孔和纵通孔；所述机壳前后端周向开设有若干纵穿孔，所述纵穿孔间以及所述纵贯孔和所述纵穿孔间均连通有若干横孔。
22.进一步的，所述稳定组件还包括所述预紧座外容置有的气冷腔；
23.所述纵贯孔、所述纵通孔、所述纵穿孔、所述横孔和所述气冷腔连接有前冷流道。
24.进一步的，所述稳定组件还包括所述涡轮风扇前容置有的风冷腔和所述机壳外周设有用于连接外设气泵的接头，所述风冷腔、所述纵穿孔、横孔和所述机壳内腔连接有后冷流道。
25.进一步的，所述稳定组件还包括所述前轴承座周向设有的若干喷嘴；
26.所述喷嘴管连接所述纵贯孔。
27.本实用新型的有益效果是：
28.1、通过前轴承和后轴承均内档抵接夹套确保轴向结构稳定前后受力均匀，后端盖旋接轴芯后配合弹簧抵接后轴承内档增强后端轴向稳定，紧固套旋接轴芯后配合夹套抵接前轴承内档提升前端轴向稳定；弹簧预紧后轴承以增固降噪，轴芯、转子、定子、机壳、级联气缸、拉杆和涡轮风扇间同轴并维持良好尺寸形位精度，确保周向稳定加固和轴向平衡受力；几字形油封表面敷润滑膜吸附杂质，密封介质在曲折间隙内久置难溢实现稳定密封冷却；销孔活动柱销达成拉杆和外设可换刀具定位，卡槽配合凸棱完成拉杆推送，衬套可周向支承级联气缸，级联组合的前级缸和后级缸轴向递推实现牵引推送拉杆，气缸顶端沉孔贴合抵接拉杆末端保持轴向稳定并抑制径向跳动，级联气缸间的等深空腔保持轴向受力均匀和气压平衡；流线型涡轮风扇兼具降低主向风阻、减少回流风力和持续驱动的功能，涡轮风扇外周贴合机壳内周确保无缝衔接和冷却降温效果显著，全面满足具备稳定换刀结构的风冷电主轴高效持久和可靠冷却的需求。
29.2、通过增设喷嘴可发挥除尘冷却作用，纵贯孔、纵通孔、纵穿孔、横孔和气冷腔形成前冷流道并间接冷却前轴承，风冷腔、机壳内腔、纵穿孔和横孔可形成后冷流道并间接冷却后轴承，形成从后向前的稳定冷却通道和由外向内的系统冷却空间，进一步实现具备稳定换刀结构的风冷电主轴持久可靠安全便捷的功效。
30.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并
配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
31.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是本实用新型的具备稳定换刀结构的风冷电主轴的主视图；
33.图2是图1中a处的放大图；
34.图3是图1中b处的放大图。
35.图中：
36.1、机壳；11、涡轮风扇；
37.2、定子；
38.3、转子；
39.4、轴芯；
40.5、稳定组件；51、前轴承座；511、前轴承；512、紧固套；513、前端盖； 514、几字形油封；515、纵贯孔；516、纵通孔；517、纵穿孔；518、横孔；52、后轴承座；521、后轴承；522、预紧座；523、弹簧；524、后端盖；525、气冷腔；53、拉杆；531、销孔；532、卡槽；533、内弧面；54、级联气缸；541、衬套；542、前级缸；543、后级缸；544、气孔；545、空腔；55、夹套；56、前冷流道；57、风冷腔；571、后冷流道；58、接头；59、喷嘴。
具体实施方式
41.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
42.实施例：
43.如图1至图3所示，本实用新型的具备稳定换刀结构的风冷电主轴，包括：由外向内同轴布设有的机壳1，定子2、转子3和轴芯4，机壳1后端贴合设有用于同轴冷却的涡轮风扇11，轴芯4和机壳1间设有用于换刀的稳定组件5；稳定组件5包括转子3前后设有的前轴承座51和后轴承座52，轴芯4内贴合设有拉杆53用于同轴牵推外设可换刀具，拉杆53对应外设可换刀具设有销孔531 和卡槽532，拉杆53前端凹设内弧面533贴合外设可换刀具末端；拉杆53后端同轴活动连接有用于牵推拉杆53的级联气缸54；前轴承座51前后同轴设有前轴承511，后轴承座52前后同轴设有后轴承521。稳定组件5还包括前轴承511 间和后轴承521间均内档同轴抵接有的夹套55，前轴承511内档同轴抵接有紧固套512，紧固套512和前轴承座51间连接有用于稳定密封的前端盖513,前端盖513前侧凹设有用于加强密封的几字形油封514。
44.稳定组件5还包括级联气缸54由前往后同轴活动连接有的衬套541、前级缸542和后级缸543，衬套541内孔贴合前级缸542轴端，衬套541凸缘内周贴合前级缸542前缘外周，
衬套541后端抵接前级缸542前端，前级缸542和后级缸543级联递推连接，后级缸543后端中心开设有气孔544用于连通前级缸 542前端，前级缸542和后级缸543间以及衬套541和前级缸542间均设有等深的空腔545。
45.显而易见的，先行核验紧固套512、预紧座522、拉杆53和级联气缸54。自动换刀过程：级联气缸54通气，拉杆53前顶使内弧面533贴合自动刀具的末端外弧面定位，销孔531顶入柱销，外设装置夹紧刀具，注销弹出，拉杆53 卸气牵拉回缩，自动换刀结束。设置前轴承511和后轴承521内档抵接夹套55 使轴向结构稳定受力均匀，后端盖523和弹簧524配合抵接后轴承521内档以增强后端轴向稳定，紧固套512配合夹套516抵接前轴承511内档使前端轴向稳定，弹簧524预紧使后轴承521增固降噪，机壳1、定子2、转子3、轴芯4、拉杆53、级联气缸54和涡轮风扇11同轴且维持精度，保障增固平衡；几字形油封514密封冷却；建议但不限制增设级联组合前级缸542和后级缸543轴向递推牵推拉杆53，销孔531配合柱销实现拉杆53定位，卡槽532推送拉杆53，级联气缸54顶端沉孔贴合抵接拉杆53末端保持轴向稳定并抑制径向跳动，级联气缸54间的等深空腔545保持轴向受力均匀和气压平衡；包括但不限于设置流线形涡轮风扇11降低主风、减少回风和提供动能，喷嘴59除尘冷却，全面满足具备稳定换刀结构的风冷电主轴稳定持久和安全可靠的需求。
46.如图1至图3所示，本实用新型的具备稳定换刀结构的风冷电主轴，稳定组件5还包括预紧座522外容置有的气冷腔525，纵贯孔515、纵通孔516、纵穿孔517、横孔518和气冷腔525连接有前冷流道56。稳定组件5还包括涡轮风扇53前容置有的风冷腔57和所述机壳1外周设有用于连接外设气泵的接头 58，风冷腔57、纵穿孔517、横孔518和机壳1内腔连接有后冷流道571。稳定组件5还包括前轴承座51周向设有的若干喷嘴59，喷嘴59管连接纵贯孔515。
47.更为明确的，通过增设纵贯孔515、纵通孔516、纵穿孔517、横孔518和气冷腔525形成前冷流道56并间接冷却前轴承511，风冷腔58、机壳1内腔、纵穿孔517和横孔518形成后冷流道571并间接冷却后轴承521，形成从后向前的稳定冷却通道和由外向内系统冷却空间，具备稳定换刀结构的风冷电主轴全面稳定且安全便捷的功效。
48.综上所述，本实施例中前轴承511和后轴承521均内档抵接夹套55可轴向稳定受力均匀，后端盖523和弹簧524配合抵接后轴承521内档增强后端轴向稳定，紧固套512配合夹套516抵接前轴承511内档增强前端轴向稳定，弹簧 524预紧使后轴承521保障增固稳定；几字形油封514利于密封冷却；级联组合的前级缸542和后级缸543轴向递推牵引推送拉杆，销孔531配合活动柱销使拉杆53定位，卡槽532使拉杆53推送，级联气缸54顶端沉孔贴合抵接拉杆53 末端保持轴向稳定并抑制径向跳动；级联气缸54间等深空腔545保持轴向受力均匀和气压平衡；设置流线形的涡轮风扇11降低主风、减少回风和持续供能，喷嘴59除尘冷却，纵贯孔515、纵通孔516、纵穿孔517、横孔518和气冷腔 525形成前冷流道56，风冷腔58、机壳1内腔、纵穿孔517和横孔518以形成后冷流道571，成为从后向前的稳定冷却通道和由外向内的系统冷却空间，综合实现具备稳定换刀结构的风冷电主轴全面稳定且安全便捷的功效。
49.在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
50.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或关系为基于附图所示的方位或关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
51.以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。