[发明专利]一种用于磨削小直径深孔的超高速精密电主轴结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于磨削小直径深孔的超高速精密电主轴结构，属于高速加工装备领域。

背景技术

带有高精度、小直径、超长深孔的零件在机械工程领域已有较广泛的应用，如柴油机喷油嘴的阀芯与喷嘴等，其中孔直径为Φ3mm~Φ6mm，中孔圆度、圆柱度应严格控制在微米级精度。目前我国此类零件的精密磨削装备主要依赖靠进口。

磨削此类小直径深孔，对电主轴设计制造提出较高的要求。一方面，为获得规定的加工精度，必须有很高的磨削线速度，而由于孔径小，主轴需达到极高的转速才能获得规定的线速度；另一方面，由于主轴刚度随转速升高会出现刚度软化的现象，即主轴的刚度随着转速的升高而呈曲线下降，因此设计的主轴需在高转速下也提供相应的刚度。

此外，由于加工孔径小，砂轮占据小孔内大部分空间，如继续采用传统的外部喷射冷却方式，冷却液不易到达磨削区，难以达到理想的冷却润滑效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于磨削小直径深孔的超高速电主轴结构，提高磨削线速度；在电主轴结构中采用切削液内喷射冷却系统，克服小直径深孔内圆磨削时切削液不易进入磨削区域的技术难题。

本发明采用的技术方案为：一种用于磨削小直径深孔的超高速精密电主轴结构，包括高速主轴驱动系统与切削液内喷射冷却系统；

所述高速主轴驱动系统包括前轴承、前轴承座、主轴、电机转子、电机定子、冷却水套、外壳、后轴承、后轴承座和直线轴承，所述外壳前端装有冷却水套，所述电机定子过盈安装在冷却水套中部，所述主轴中部过盈安装有电机转子，主轴通过安装在其两端的前轴承和后轴承支撑，所述前轴承安装在前轴承座内，所述后轴承安装在后轴承座内，后轴承座通过直线轴承安装在外壳内；

所述切削液内喷射冷却系统包括切削液喷管、切削液回流管道、预紧弹簧、进水管道和排水管道，所述切削液喷管与切削液回流管道位于后轴承座中部，并且切削液喷管与主轴同心，所述预紧弹簧通过切削液回流管道和后轴承座对后轴承施加轴向预紧，所述进水管道与切削液喷管连接，所述排水管道与切削液回流管道连接。

所述切削液喷管与主轴的内孔为气体密封的非接触接头连接。

有益效果：本发明采用切削液内喷射冷却系统，切削冷却液由切削液喷管输入，流经气体密封非接触管接头，送到小直径深孔磨削区域，起到冷却润滑作用；同时基于变频调速的超高速电主轴驱动系统，实现小直径深孔的高速磨削。

附图说明

图1为本发明提供的一种用于磨削小直径深孔的超高速精密电主轴的结构示意图。

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说明。

如图1所示：一种用于磨削小直径深孔的超高速精密电主轴结构，包括高速主轴驱动系统与切削液内喷射冷却系统；

所述高速主轴驱动系统包括前轴承2、前轴承座3、主轴4、电机转子5、电机定子7、冷却水套6、外壳9、后轴承8、后轴承座11和直线轴承10，所述外壳9前端装有冷却水套6，所述电机定子7过盈安装在冷却水套6中部，所述主轴4中部过盈安装有电机转子5，主轴4通过安装在其两端的前轴承2和后轴承8支撑，所述前轴承2安装在前轴承座3内，所述后轴承8安装在后轴承座11内，后轴承座11通过直线轴承10安装在外壳9内；

所述切削液内喷射冷却系统包括切削液喷管12、切削液回流管道13、预紧弹簧14、进水管道15和排水管道16，所述切削液喷管12与切削液回流管道13位于后轴承座11中部，并且切削液喷管12与主轴4同心，所述预紧弹簧14通过切削液回流管道13和后轴承座11对后轴承8施加轴向预紧，所述进水管道15与切削液喷管12连接，所述排水管道16与切削液回流管道13连接。所述切削液喷管12与主轴4的内孔为气体密封的非接触接头连接。

本发明工作时，从进水管道15通入切削液，切削液流经切削液喷管12从主轴4的中心孔通入，从磨头1喷出，对工件加工表面进行冷却。残余切削液从切削液喷管12和主轴4之间的间隙回流，经回流孔流出，从排水管道16排出。轴承润滑油气从后轴承座11内管路对后轴承8进行润滑，残余压缩气体从后轴承座11与主轴4之间的间隙流出，形成非接触密封，防止切削液进入轴承室。

本发明高速电主轴采用高速角接触陶瓷球轴承，轴承刚度高。切削液流经主轴中心孔通孔，从砂轮接杆喷水孔喷出，对加工表面进行冷却，同时对前后轴承和电机转子进行冷却，降低电主轴内部温升。后轴承油气润滑的残余气体在主轴与轴承座之间形成气体密封，防止切削液回流。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。