用于数控机床的电主轴的利记博彩app
【专利摘要】一种用于数控机床的电主轴(1)，该电主轴(1)构造成锁定工具(100)及驱动工具(100)绕与工具(2)的纵向轴线局部重合的预定参照轴线(A)旋转；电主轴(1)包括：外结构壳体(2)，该外结构壳体(2)构造成能够刚性地附接至通用数控机床；电动马达(3)，该电动马达(3)容置在结构壳体(2)中并且设置有驱动轴(4)，该驱动轴(4)在保持与电主轴的参照轴线(A)局部同轴的同时以驱动轴(4)的前端部(4a)伸出/露出至结构壳体(2)的外部；旋转推力轴承衬套或旋转推力轴承套筒(11)，其以能够轴向旋转的方式经由插置第一组环形滚子轴承(12)配装在驱动轴(4)的前端部(4a)上，并且通过插置在旋转衬套或旋转套筒(11)与结构壳体(2)之间的第二组环形滚子轴承(13)保持与电主轴的参照轴线(A)同轴；以及至少一个可拆卸工具架头部(5，5’)，其构造成能够以尽管能够容易地释放但刚性的、稳定的方式附接至驱动轴(4)的前端部(4a)，并且构造成以便以尽管能够容易地释放但刚性的、稳定的方式容置和保持用于数控机床的通用工具(100)的柄部(101)，所述至少一个可拆卸工具架头部(5，5’)设置有周向冠部(14)，该周向冠部(14)被定尺寸/构造成选择性地及替代性地稳定地抵接在驱动轴(4)的前端部(4a)上，或抵接在旋转推力轴承衬套或旋转推力轴承套筒(11)上。
【专利说明】用于数控机床的电主轴
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于数控机床的电主轴。
[0002]更具体地，本发明涉及一种用于数控打磨机床的电主轴和对其的应用，以下描述在不丧失一般性的情况下将明确参照该应用。
【背景技术】
[0003]如已知的，数控机床的电主轴由工具架主轴和电动马达组成，该工具架主轴和该电动马达容置在相同的外结构壳体内，沿电主轴的纵向轴线相继地对准，并且彼此机械地联接使得电动马达能够驱动工具架主轴绕纵向轴线旋转。此外，外结构壳体具体地构造成用于固定至数控机床的主轴托架或滑座。
[0004]更具体地，电动马达通常包括:大致圆筒形管状形状的定子组件，该定子组件刚性地紧固在电主轴的壳体中的专门设置的圆筒形腔体内，以与电主轴的纵向轴线同轴；驱动轴，该驱动轴与电主轴的纵向轴线同轴地延伸穿过定子组件的贯通腔体和电主轴的整个壳体；和大致圆筒形管状形状的转子组件，该转子组件刚性地配装在定子组件内的驱动轴上，以便与后者完全同轴。
[0005]而工具架主轴基本上依次包括:旋转工具架毂，该旋转工具架毂位于电动马达的驱动轴的端部处，以便在保持与电主轴的纵向轴线同轴的同时突出到电主轴的壳体外部，并且居中地设置有截锥柄部架座，该柄部架座构造成以便容置用于数控打磨机床的通用工具的柄，同时总是保持该工具与电主轴的纵向轴线完全同轴；液压地或气动地操作的锁定构件，该锁定构件构造成以便以尽管能够容易地释放但刚性的且稳定的方式将工具的柄接合至毂的柄部架座及保持在毂的柄部架座内，使得电动马达的驱动轴能够驱动工具绕电主轴的纵向轴线旋转。
[0006]更详细地，工具架毂通常与电动马达的驱动轴一体地制成并以穿过并且能够轴向旋转的方式接合大致钟形的前盖，该前盖紧固至电主轴的壳体以封闭容置电动马达的定子组件和转子组件的圆筒形腔体的前端部；而驱动轴由两组支承滚子轴承以能够轴向旋转的方式支承，所述两组支承滚子轴承位于轴的两个轴向端部处，一个位于前盖内，以及另一个抵接在电主轴的圆筒形腔体的后端部上。
[0007]尽管工作方式非常好，但这种电主轴具有有限的可操作性，由于通过电主轴可获得的最大旋转速度受到工具架主轴的结构和总体尺寸的严密地限制，而这又与工具架主轴被设计使用的工具的类型紧密地相关。
[0008]明显地，该操作上的限制以及工具架毂以一体的方式直接地形成在驱动轴的端部上的事实驱使电主轴的制造者将电主轴的整个电动马达的尺寸定为使得其最大性能大致等于由工具架主轴所允许的性能。
[0009]明显的是这些性能限制在相同的数控打磨机床必须用于下述机械加工时产生大的问题，该机械加工期望在相同的工件上迅速地连续地使用分别需要高驱动扭矩和低旋转速度(通常需要低于20，00011)111的旋转速度的粗加工工具)或低驱动扭矩且高旋转速度(通常需要高于20，OOOrpm并且通常低于50，OOOrpm的旋转速度的精加工工具）的两种不同类型的工具。
[0010]在此情况下，由于物理上不能够制造利用两种类型的工具的电主轴，因而当从高速工具变化至低速工具或相反地从低速工具变化至高速工具时，必须更换一同安装在打磨机床上的整个电主轴块，从而在加工时间和加工成本方面具有这种情况所伴随的所有问题。
[0011]为了至少部分地排除该问题，最近已开发出可拆卸电主轴，其中，外结构壳体仅容置电动马达并且构造成以便稳定地锚固至数控机床。此外，外壳体和容置在该外壳体中的电动马达构造成以便无关地连接至两个不同的并且有区别的工具架主轴，每个工具架主轴构造成以尽管能够容易地释放但刚性的且稳定的方式联接至电动马达，以便由马达以正确的旋转速度驱动旋转。
[0012]即使数控打磨机床的工具更换时间被大幅地减少，但可拆卸类型的工具架主轴已经导致了电主轴的整体长度上的显著增加，甚至更重要的，已经使电主轴的结构显著地复杂化。
[0013]事实上，每个可拆卸工具架主轴必须设置有其自身的液压地或气动地操作的锁定构件，明显地，该锁定构件必须被充分地润滑，并且甚至更重要的，必须能够由数控机床控制。提出在电动马达与工具架主轴之间的联接区域中设置相当多数目的用于将工具架主轴连接至电主轴的外壳体——而电主轴的外壳体依次连接至数控机床的其余部分——所必须的液压和/或气动连接件的要求。
[0014]尽管相对于整体的电主轴在重量上有显著的降低，但甚至可拆卸工具架主轴也仍具有几十千克的整体重量，从而在更换主轴期间具有这种情况所伴随的所有缺陷。
【发明内容】
[0015]因而，本发明的目的为生产一种电主轴，该电主轴能够安装所有类型的工具而没有以上所述的缺陷，并且该电主轴制造成本还较低。
[0016]按照以上目的，根据本发明提供了一种如权利要求I限定的优选但非必须地在其从属权利要求中的任何一项中限定的电主轴。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]现在将参照附图描述本发明，所述附图示出了非限定性实施方式，在附图中：
[0018]-图I为根据本发明的教示所做出的用于数控机床的电主轴的局部分解侧视图，其中，出于清楚起见，部分以截面图示出，部分被移除；
[0019]-图2为图I中示出的电主轴的前部处于第一工作构型中的剖视图；
[0020]-图3为图I中示出的电主轴的前部处于第二工作构型中的剖视图；而
[0021]-图4为图I中示出的电主轴的前部处于可选的第三工作构型中的剖视图。
【具体实施方式】
[0022]参照图I、图2和图3，附图标记I表示整体的用于数控机床的电主轴,该电主轴具有纵向参照轴线A，并且构造成保持工具与电主轴轴线A局部同轴的同时选择性地锁定通用工具100以及驱动通用工具100旋转。电主轴I还发现特别有利使用于数控打磨机床中。
[0023]电主轴I基本上包括：外结构壳体2，该外结构壳体2构造成能够刚性地附接至任何数控打磨机床或类似机床的主轴托架或滑座（未示出）；电动马达3，该电动马达3稳定地容置在结构壳体2中并且设置有驱动轴4，该驱动轴4在保持与电主轴轴线A局部同轴的同时以其前端部4a伸出/露出至结构壳体2的外部；和至少一个工具架头部5，该至少一个工具架头部5构造成能够以尽管能够容易地释放但刚性的且稳定的方式附接至驱动轴4的前端部4a，并且也构造成能够以尽管能够容易地释放但刚性的且稳定的方式容置并保持铣刀100或用于数控机床的其它工具，同时保持上述工具100与电主轴轴线A局部同轴。
[0024]更详细地，参照图2和图3，电动马达3的驱动轴4在其直接地面对结构壳体2的外部的前端部4a处具有优选地，但非必须地、大致截锥形状的柄部架座6，该柄部架座6在保持与电主轴轴线A局部同轴的同时在驱动轴4内延伸；并且可拆卸工具架头部5在其背部中设置有优选地、但非必须地、大致截锥形状的锁定柄部7，该锁定柄部7具体地构造/定尺寸成与驱动轴4的柄部架座6接合并且稳定地接合/锁定在驱动轴4的柄部架座6中。
[0025]相反，可拆卸工具架头部5的前部设置有优选地但非必须截锥形状的中央柄部架座8，该中央柄部架座8与工具架头部5的锁定柄部7局部地同轴以便布置成当工具架头部5刚性地紧固/锁定到驱动轴4的前端部4a上时与电主轴轴线A完全同轴，并且其最后具体地构造/定尺寸为以尽管能够容易地释放但刚性的且稳定的方式容置及锁定通用铣刀100的后柄部101或用于数控机床的其它工具，同时保持工具100与电主轴轴线A同轴。
[0026]参照图I、图2和图3，在示出的示例中，特别地，结构壳体2优选地由刚性的且内部中空的长圆形的本体2组成，该长圆形本体2优选地但非必须地具有整体的结构，并优选地设置有大致圆筒形形状的长圆形的线性腔体2a，该腔体2a与电主轴轴线A同轴地延伸并且与结构壳体2的外部直接地连通并在终止于结构壳体2的外部。
[0027]电动马达3因而位于结构壳体2的内部，大约位于长圆形腔体2a的底部上，其中驱动轴4与电主轴轴线A同轴，并且其中驱动轴4的前端部4a布置在长圆形腔体2a的入口处/ 口部处；而可拆卸工具架头部5适于在长圆形腔体2a的入口 / 口部处刚性地紧固/锁定在驱动轴4的前端部4a上。
[0028]相反，参照图1，电动马达3优选地但非必须地构造成以便能够驱动驱动轴4绕电主轴轴线A以在一定范围内任意可调整/可选择的角速度旋转，该范围包括粗铣刀或用于数控机床的具体构造成以高的驱动扭矩及低的旋转速度操作的其它工具的通常的旋转速度（粗加工工具的旋转速度通常介于Orpm与20，OOOrpm之间），和精铣刀或用于数控机床的具体构造成以低的驱动扭矩及高的旋转速度操作的其它工具的通常的旋转速度（精加工工具的旋转速度通常介于20，OOOrpm与50，OOOrpm之间）。
[0029]在示出的示例中，特别地，电动马达3优选地构造成以便驱动驱动轴4以在优选地但非必须Orpm与50，OOOrpm的范围内任意可调整/可选择的角速度绕电主轴轴线A旋转。
[0030]换言之，电动马达3 —开始可将尺寸定为使得其最大旋转速度与可由数控打磨机床或类似物使用的所有工具100的额定速度的最高值（例如50，OOOrpm) 一致，并使得其最大可输送扭矩与由可被数控打磨机床或类似物使用的所有工具100所支承的所有最大扭矩的最闻值一致。
[0031]更详细地,在示出的示例中，电动马达3优选地由永磁体转子的三相电动马达或类似物组成，该电动马达3包括大致圆筒形的管状形状的定子组件9和大致圆筒形的管状形状的转子组件10，该定子组件9锁定在壳体2的腔体2a内以便与电主轴轴线A同轴并且完全围绕驱动轴4的区段/部段；该转子组件10刚性地配装在定子组件9的中央腔体内的驱动轴4上，以便与定子组件8完全同轴以及由定子组件8完全围绕。
[0032]参照图I、图2和图3，电主轴I还包括旋转推力轴承外衬套或旋转推力轴承外套筒11，其经由插置第一组环形滚子轴承12，以能够沿轴向旋转的方式配装在驱动轴4的前端部4a上，S卩，在长圆形腔体2a的入口 / 口部处，以便与电主轴轴线A同轴，并能够独立于驱动轴4绕轴线A旋转。此外，旋转衬套或旋转套筒11通过第二组环形滚子轴承13与电主轴轴线A保持同轴，所述第二组环形滚子轴承13插置在旋转衬套或旋转套筒11与结构壳体2之间，并因此具有比插置在旋转衬套或旋转套筒11与驱动轴4之间的环形滚子轴承12的直径大的公称直径。
[0033]放置在旋转衬套或旋转套筒11内的环形滚子轴承12优选地构造/定尺寸成以便具有比驱动轴4的最大旋转速度高的操作极限速度。特别地，在示出的示例中的内环形滚子轴承12优选地构造/定尺寸成以便具有比50，OOOrpm高的操作极限速度。
[0034]放置在旋转衬套或旋转套筒11外的环形滚子轴承13优选地构造/定尺寸成以便具有比内环形滚子轴承12的操作极限速度低的操作极限速度，并且如果必要时，也低于驱动轴4的最大旋转速度。特别地，在示出的示例中的外环形滚子轴承13优选地构造成定尺寸成以便具有比驱动轴4的最大旋转速度的一半低的操作极限速度，即，优选地低于20，OOOrpm至25，OOOrpm的操作极限速度。
[0035]因此，内环形滚子轴承12具有优选地小于80毫米的公称直径。相反，外环形滚子轴承13具有优选地大于80毫米的公称直径。
[0036]在示出的示例中，特别地，内环形滚动轴承12具有优选地等于50毫米并且在任何情况下优选地但非必须地小于60毫米的公称直径。相反，外环形滚子轴承13具有优选地等于100毫米并且在任何情况下优选地但非必须地优选地大于90毫米的公称直径。
[0037]具有相对地小的直径，环形滚子轴承12可因而被定尺寸为支承低水平的径向机械应力以及明显地高于驱动轴4的最大旋转速度的特别高的旋转速度。
[0038]具有相对大的直径，环形滚子轴承13可反而被定尺寸为支承在任何情况下高于由工具架头部5承受和传输的径向机械应力的最大值的特别高的径向机械应力和优选地但非必须地低于驱动轴4的最大旋转速度的低的旋转速度。
[0039]特别参照图2和图3，可拆卸工具架头部5也设置有周向圆形冠部14，该周向圆形冠部14布置成与工具架头部5的锁定柄部7同轴，以便布置成在工具架头部5刚性地紧固/锁定在驱动轴4的前端部4a上时与电主轴轴线A同轴，并且也定尺寸/构造成以便接合或在任何情况下选择性地及替代性地稳定抵接和锁定在驱动轴4的前端部4a的圆形边沿上，或在旋转衬套或旋转套筒11的突出/面向结构壳体2的外部的轴向端部的圆形边沿上。
[0040]更具体地，参照图2，当存在于工具架头部5的前部上的柄部架座8被构造/定尺寸成容置粗铣刀100的后柄部101或用于数控机床的具体地构造成以高驱动扭矩值和低旋转速度（例如旋转速度优选地但非必要地小于20，OOOrpm)操作的其它工具，工具架头部5的圆形冠部14被定尺寸为以便接合旋转衬套或旋转套筒11的圆形边沿，或在任何情况下稳定地抵接丨搁置在旋转衬套或旋转套筒11的圆形边沿上。以此方式，工具架头部5能够将在工件粗加工期间释放到工具架头部5上的高强度的径向应力直接地传输/释放到旋转衬套或旋转套筒11上，并且因此通过环形滚子轴承13直接地释放到结构壳体2上。
[0041]相反，参照图3，当存在于工具架头部5的前部上的柄部架座8被构造成丨定尺寸成容置精铣刀100的后柄部101或用于数控机床的具体地构造成以低的驱动扭矩值和高的旋转速度(例如，旋转速度优选地但非必须地高于20，00011)111)操作的其它工具时，工具架头部5的圆形冠部14被定尺寸为以便接合驱动轴4的前端部如的圆形边沿或在任何情况下稳定地抵接/搁置在驱动轴4的前端部如的圆形边沿上。以此方式，工具架头部5能够传输/释放在工件精加工期间产生在驱动轴4上的低强度的径向应力。
[0042]换言之，参照图1、图2和图3，电主轴1优选地设置有两个不同的可拆卸工具架头部5和5’，其中的每个在其背部上设置有锁定柄部7，该锁定柄部7构造成用于被刚性地接合/锁定在位于驱动轴4的前端部43上的柄部架座6内。
[0043]第一可拆卸工具架头部5(参见图2)具有前柄部架座8和圆形冠部14，该前柄部架座8构造/定尺寸为容置粗铣刀100的后柄部101或用于数控机床的具体地构造成以高驱动扭矩值和低旋转速度操作的其它工具，该圆形冠部14定尺寸为以便接合旋转衬套或旋转套筒11的圆形边沿或在任何情况下稳定地抵接/搁置在旋转衬套或旋转套筒11的圆形边沿上。
[0044]相反，第二工具架头部5’(参见图3)具有柄部架座8，该柄部架座8构造/定尺寸为容置精铣刀100的后柄部101或用于数控机床的具体地构造成以低驱动扭矩值和高旋转速度操作的其它工具；该工具架头部5的圆形冠部14定尺寸为以便接合驱动轴4的前端部48的圆形边沿或在任何情况下稳定地抵接/搁置在驱动轴4的前端部如的圆形边沿上。
[0045]在示出的示例中，特别地，工具架头部5和工具架头部5’两者优选地但非必须地由优选地具有整体的结构的大致尖顶的毂15形成，该毂15具有后尾件7，该后尾件7成形为以便形成具体地定尺寸为接合在驱动轴4的柄部架座6中的柄部，并且该毂15在前部设置有柄部架座8，该柄部架座8具体地构造丨定尺寸为容置工具100的后柄部101。
[0046]尖顶的毂15在其背部上也设置有周向圆形冠部或周向圆形肩部14，该周向圆形冠部或周向圆形肩部14在保持与柄状后尾件7局部同轴的同时突出，并且定尺寸为以便接合或在任何情况下选择性地及替代性地稳定抵接在驱动轴4的前端部如的圆形边沿上，或在旋转衬套或旋转套筒11的突出/面向壳体2的外部的轴向端部的圆形边沿上。
[0047]柄状后尾件7，周向圆形肩部14和柄部架座8明显地沿毂15的对称轴I对准，以便布置成当毂15锁定在驱动轴4上时优选地与电主轴轴线八完全同轴。
[0048]最后，尖顶的毂15优选地设置有中央通孔153，该中央通孔153能够将柄部架座8的底部与柄状后尾件7的轴向端部连接，并与毂的对称轴[同轴地延伸，以便布置成当毂15被锁定在驱动轴4上时优选地与电主轴轴线八完全同轴。
[0049]最后，参照图1，电主轴1配备有头部锁定及解锁组件16并具有工具锁定及解锁组件17，二者均优选地但非必须地液压地或气动地操作。
[0050]头部锁定及解锁组件16构造成以便将工具架头部5的锁定柄部7以尽管能够容易地释放但刚性的及稳定的方式选择性地联接和锁定/保持在位于驱动轴4的前端部如上的柄部架座6内，以便允许驱动轴4驱动工具架头部5绕电主轴轴线八旋转。
[0051]相反，工具锁定及解锁组件17构造成以便将铣刀100的后柄部101或用于数控机床的其它工具以尽管能够容易地释放但刚性的及稳定的方式选择性地联接和锁定/保持在存在于工具架头部5上的柄部架座6内，以便允许工具架头部5驱动工具100绕电主轴轴线八旋转。
[0052]参照图1、图2和图3，在示出的示例中，特别地，头部锁定及解锁组件16优选地包括:指令杆18，该指令杆18在保持与电主轴轴线八同轴的同时以穿过并且轴向滑动的方式延伸穿过整个驱动轴4，以便突出到存在于驱动轴4的前端部如上的柄部架座6内；和膨胀联接头19，该膨胀联接头19滑动地配装在指令杆18的突出到驱动轴4的柄部架座6内的端部上，并且构造成以便能够在指令杆18的推动下在具体地形成在工具架头部5、5’的后锁定柄部7的中央处的腔体内以伞状的方式打开。
[0053]更具体地，指令杆18能够在驱动轴4内轴向地在缩回位置与取出位置之间移动，在该缩回位置中，杆18将联接头19抵靠柄部架座6的底部布置并且同时迫使联接头19以伞状方式打开；在该取出位置中，指令杆18使联接头19远离柄部架座6的底部移动，以允许联接头19以伞状方式关闭。
[0054]最后，头部锁定及解锁组件16包括:弹性构件20，该弹性构件20插置在指令杆18与结构壳体2之间，并且构造成以便将倾向于将指令杆18持续地保持在缩回位置中的轴向推力施加到杆18上；和推动构件21，该推动构件21当操作时能够克服弹性构件20的弹力将指令杆18从缩回位置推动到取出位置，以便将联接头部19远离柄部架座6的底部移动，并同时允许联接头部19以伞状方式关闭，以将工具架头部5的当前锁定在驱动轴4的前端部如上的锁定柄部7释放。
[0055]特别地，示出的示例中的弹性构件20优选地由一堆盘形弹簧20或类似物组成，所述一堆盘形弹簧20或类似物配装在指令杆18上，或直接地配装在驱动轴4上，并插置在指令杆18与结构壳体2之间以向杆18施加倾向于将指令杆18持续地保持在缩回位置的轴向推力。相反，推动构件21优选地由单动式或双动式的液压活塞或气动活塞21组成，该单动式或双动式的液压活塞或气动活塞21容置在壳体2中与电动马达3的驱动轴4对准，明显地在驱动轴4的相对于前端部43的相反端部上，并且机械地连接至指令杆18使得其能够将后者在驱动轴4内轴向地移动。
[0056]参照图1、图2和图3，类似于头部锁定及解锁组件16，在示出的示例中，同样，工具锁定及解锁组件17优选地包括:指令杆22，该指令杆22在保持与电主轴轴线八同轴的同时，以穿过并轴向滑动的方式延伸穿过整个指令杆18，以便从位于驱动轴4的前端部如上的柄部架座6突出，以便以穿过并且轴向滑动的方式接合当前锁定在驱动轴4的前端部如上的工具架头部5，5’，并最终突出到存在于工具架头部5、5’的前部上的柄部架座8内部；和膨胀联接头23，该膨胀联接头23滑动地配装到指令杆22的突出到工具架头部5、5’的柄部架座内的端部上，并且构造成以便能够在指令杆22的推动下在具体地形成在工具100的柄部101的中央处的腔体内以伞状的方式打开。
[0057]因此，同样在这种情况下，指令杆22能够在指令杆18内轴向地在缩回位置与取出位置之间移动，在该缩回位置中，杆22将联接头23布置成抵靠柄部架座8的底部，并且同时迫使联接头23以伞状方式打开；在该取出位置中，指令杆22使联接头23远离柄部架座8的底部移动，以允许联接头23以伞状方式关闭。
[0058]最后，工具锁定及解锁组件17包括：弹性构件（未示出），该弹性构件插置在指令杆22与结构壳体2之间，并且构造成以便将倾向于将指令杆22持续地保持在缩回位置的轴向推力施加到杆22上；和推动构件24，该推动构件24当操作时能够克服相关联的弹性构构件的弹力将指令杆22从缩回位置推动到取出位置，以便使联接头23远离柄部架座8的底部移动并同时允许联接头23以伞状方式关闭，以将工具100的当前锁定在与驱动轴4一体的工具架头部5、5’上的柄部101释放。
[0059]在示出的示例中,特别地,工具锁定及解锁组件17的弹性构件（未示出）优选地由一堆盘形弹簧（未示出）或类似物组成，所述一堆盘形弹簧或类似物配装在指令杆22上，或直接地配装在指令杆18上，并插置在指令杆22与结构壳体2之间以向杆22施加倾向于将指令杆22持续地保持在缩回位置的轴向推力。相反，推动构件24优选地由单动式或双动式的液压活塞或气动活塞24组成,该单动式或双动式的液压活塞或气动活塞24容置在壳体2中与电动马达3的驱动轴4对准，明显地位于驱动轴4的相对于前端部4a的相反端部上，并且机械地连接至指令杆22使得其能够使后者在指令杆18内轴向地移动，而指令杆18则依次滑动地插入到驱动轴4的内部中。
[0060]最后，参照图4，电主轴I能够可选地还包括设置有后锁定柄部7和圆形冠部14的第三可拆卸工具架头部5”，该后锁定柄部7具体地构造/定尺寸成稳定地接合驱动轴4的柄部架座6及锁定在驱动轴4的柄部架座6中，圆形冠部14具体地定尺寸为以便接合或在任何情况下稳定地抵接/搁置在结构壳体2的限定了长圆形腔体2a的入口 / 口部的圆形边沿上，以将工具架头部5”直接地、刚性地锁定在结构壳体2上，S卩，以防止工具架头部5”的绕电主轴轴线A的任何旋转。
[0061]电主轴I的操作可从前述描述中容易地推断出，并无需进一步的解释。
[0062]从电主轴I的特定结构中得出的优点是显著的并且众多的。
[0063]从用于低速工具的构型至用于高速工具的构型的转变需要简单的替换可拆卸工具架头部5、5’、5”。由于工具架头部5、5’、5”或者更确切的说是尖顶的毂15具有比通常的可拆卸类型的工具架主轴显著小的重量及整体尺寸，因而操作极其简单且迅速。
[0064]事实上，电动马达3、旋转衬套或旋转套筒11、头部锁定及解锁组件16和工具锁定及解锁组件17总是保持固定至结构壳体2，该结构壳体2锚固至数控打磨机床或类似物的主轴保持滑座或托架并由其支承。
[0065]此外，可拆卸工具架头部5、5 ’、5 ”的结构制造起来极其简单且便宜，并具有这些所伴随的所有优点。
[0066]此外，电主轴I的特定结构允许将最新的、电动控制的具有在Orpm至50，OOOrpm之间任意可变化的角速度的电动“扭矩”马达用作电动马达3。
[0067]最后的但并非最不重要的，电主轴I也适合于安装在市面上已经存在的数控机床中：事实上，其足以形成电动马达的壳体2以使其遵循传统电主轴的壳体的形式。
[0068]最终，然而清楚的是在不脱离本发明的范围的情况下，可对以上描述的电主轴I做出改型和变形。
[0069]例如，在不同的实施方式中，代替由一堆盘形弹簧形成，头部锁定及解锁组件16的弹性构件20和/或工具锁定及解锁组件17的弹性构件可由气体弹簧、由弹性材料制成的套筒或其它类型的弹性装置形成。
【权利要求】
1.一种用于数控机床的电主轴(1)，所述电主轴(1)构造成锁定工具(100)及驱动所述工具(100)绕与工具(2)的纵向轴线局部重合的预定参照轴线(A)旋转；所述电主轴(1)包括外结构壳体(2)和电动马达(3)，所述外结构壳体(2)构造成能够刚性地附接至通用数控机床，所述电动马达(3)容置在所述结构壳体(2)内并且设置有驱动轴(4)，所述驱动轴(4)在保持与所述电主轴的所述参照轴线(A)局部同轴的同时以所述驱动轴(4)的前端部(4a)伸出/露出至所述结构壳体(2)的外部； 所述电主轴(1)的特征在于，还包括: -推力轴承旋转衬套或推力轴承旋转套筒(11)，所述推力轴承旋转衬套或推力轴承旋转套筒(11)以能够轴向地旋转的方式经由插置第一组环形滚子轴承(12)配装在所述驱动轴(4)的所述前端部(4a)上，并且通过插置在所述旋转衬套或旋转套筒(11)与所述结构壳体(2)之间的第二组环形滚子轴承(13)保持与所述电主轴参照轴线(A)同轴；以及 -至少一个可拆卸工具架头部(5，5’)，所述至少一个可拆卸工具架头部(5，5’ )构造成能够以尽管能够容易地释放但刚性的且稳定的方式固定至所述驱动轴(4)的所述前端部(4a)，并且构造成以便以尽管能够容易地释放但刚性的且稳定的方式容置和保持用于数控机床的通用工具(100)的柄部(101)，以及最后所述至少一个可拆卸工具架头部(5，5’ )设置有周向冠部(14)，所述周向冠部(14)被定尺寸/构造成选择性地及替代性地稳定地抵接在所述驱动轴(4)的所述前端部(4a)上，或抵接在所述旋转推力轴承衬套或旋转推力轴承套筒(11)上。
2.根据权利要求1所述的电主轴，其特征在于，所述驱动轴(4)的所述前端部(4a)设置有与所述电主轴的所述参照轴线(A)局部同轴的第一柄部架座￠);以及在于所述可拆卸工具架头部(5，5，)在背部中设置有锁定柄部(7)，所述锁定柄部(7)具体地构造/定尺寸成接合所述驱动轴(4)的所述柄部架座(6)及锁定在所述驱动轴(4)的所述柄部架座(6)中。
3.根据权利要求1或2所述的电主轴，其特征在于，所述可拆卸工具架头部(5，5，)的所述前部设置有第二柄部架座(8)，所述第二柄部架座(8)与所述可拆卸工具架头部(5，5’)的所述锁定柄部(7)同轴，并且构造/定尺寸为以尽管能够容易地释放但刚性且稳定的方式容置和锁定用于数控机床的所述工具(100)的所述柄部(101)。
4.根据权利要求3所述的电主轴，其特征在于包括第一可拆卸工具架头部(5)，所述第一可拆卸工具架头部(5)在背部中设置有锁定柄部(7)，所述锁定柄部(7)构造/定尺寸成接合所述驱动轴(4)的所述柄部架座(6)及锁定在所述驱动轴(4)的所述柄部架座(6)中，所述第一可拆卸工具架头部(5)具有前柄部架座(8)，所述前柄部架座(8)构造/定尺寸成容置用于数控机床的具体地构造成以高的驱动扭矩值和低的旋转速度操作的工具(100)的柄部(101)，以及最后所述第一可拆卸工具架头部(5)具有周向冠部(14)，所述周向冠部(14)定尺寸为以便接合所述旋转推力轴承衬套或旋转推力轴承套筒(11)或稳定地抵接/搁置在所述旋转推力轴承衬套或旋转推力轴承套筒(11)上。
5.根据权利要求3或4所述的电主轴，其特征在于包括第二可拆卸工具架头部(5’)，所述第二可拆卸工具架头部(5，)在背部中设置有锁定柄部(7)，所述锁定柄部(7)构造/定尺寸成接合所述驱动轴(4)的所述柄部架座(6)及锁定在所述驱动轴(4)的所述柄部架座(6)中，所述第二可拆卸工具架头部(5’)具有前柄部架座(8)，所述前柄部架座(8)构造/定尺寸成容置用于数控机床的具体地构造成以低的驱动扭矩值和高的旋转速度操作的工具(100)的柄部(101)，并且所述第二可拆卸工具架头部(5，)具有周向冠部(14)，所述周向冠部(14)定尺寸为以便接合所述驱动轴(4)的所述前端部(4a)或稳定地抵接/搁置在所述驱动轴(4)的所述前端部(4a)上。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的电主轴，其特征在于，所述可拆卸工具架头部(5,50由大致尖顶的毂(15)形成，所述毂(15)具有后尾件(7)，所述后尾件(7)成形为以便形成具体地定尺寸为接合在所述驱动轴(4)的所述柄部架座￠)中的柄部，并且所述毂(15)在前部上设置有柄部架座(8)，所述柄部架座(8)具体地构造/定尺寸为容置用于数控机床的所述工具(100)的所述后柄部(101);所述毂(15)还设置有周向圆形冠部或周向圆形肩部(14)，所述周向圆形冠部或周向圆形肩部(14)在保持与所述柄状后尾件(7)局部地同轴的同时突出，并且定尺寸为以便选择性地及替代性地接合所述驱动轴(4)的所述前端部(4a),或稳定地抵接在所述驱动轴(4)的所述前端部(4a)上，或接合所述旋转推力轴承衬套或旋转推力轴承套筒(11)，或稳定地抵接在所述旋转推力轴承衬套或旋转推力轴承套筒(11)上。
7.根据权利要求6所述的电主轴，其特征在于，所述大致尖顶的毂(15)设置有中央通孔(15a)，所述中央通孔(15a)将所述毂的所述柄部架座(8)的底部与所述毂的所述柄状后尾件(7)的端部连接，并与所述毂的对称轴(L)同轴地延伸，以便布置成当所述毂(15)锁定在所述驱动轴(4)上时与所述电主轴的所述参照轴线(A)同轴。
8.根据权利要求6或7所述的电主轴，其特征在于，所述大致尖顶的毂(15)具有整体的结构。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的电主轴，其特征在于，还包括头部锁定及解锁组件(16)，所述头部锁定及解锁组件(16)构造成以尽管能够容易地释放但刚性的且稳定的方式将所述可拆卸工具架头部(5，5’ )选择性地联接至所述驱动轴(4)的所述前端部(4a)及锁定/保持在所述驱动轴(4)的所述前端部(4a)上，以便允许所述驱动轴(4)驱动所述工具架头部(5)绕所述电主轴的所述参照轴线(A)旋转。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的电主轴，其特征在于，还包括工具锁定及解锁组件(17)，所述工具锁定及解锁组件(17)构造成以尽管能够容易地释放但刚性的且稳定的方式选择性地联接及锁定/保持用于数控机床的所述工具(100)的所述柄部(101)，以便允许所述可拆卸工具架头部(5，5’ )驱动所述工具(100)绕所述电主轴的所述参照轴线(A)旋转。
11.根据权利要求9或10所述的电主轴，其特征在于，所述头部锁定及解锁组件(16)包括:第一指令杆(18)，所述第一指令杆(18)在保持与所述电主轴的所述参照轴线(A)同轴的同时以穿过并且轴向滑动的方式延伸穿过所述驱动轴(4)，以便突出到存在于所述驱动轴(4)的所述前端部(4a)上的所述柄部架座￠)内；和第一膨胀联接头(19)，所述第一膨胀联接头(19)滑动地配装在所述第一指令杆(18)的突出到所述驱动轴(4)的所述柄部架座￠)内的端部上，并且构造成以便能够在所述第一指令杆(18)的推动下在具体地实现在所述工具架头部(5、5，)的所述后锁定柄部(7)的中央处的腔体内以伞状的方式打开。
12.根据权利要求11所述的电主轴，其特征在于，所述工具锁定及解锁组件(17)包括:第二指令杆(22)，所述第二指令杆(22)在保持与所述电主轴的所述参照轴线(A)同轴的同时以穿过并轴向滑动的方式延伸穿过所述第一指令杆(18)，以便从位于所述驱动轴(4)的所述前端部(4a)上的所述柄部架座(6)突出，以便以穿过并且轴向滑动的方式接合当前锁定在所述驱动轴(4)的所述前端部(4a)上的所述可拆卸工具架头部(5，5’)，并最终突出到存在于所述工具架头部(5、5，)的所述前部上的所述柄部架座(8)内；和第二膨胀联接头(23)，所述第二膨胀联接头(23)滑动地配装到所述第二指令杆(22)的突出到所述可拆卸工具架头部(5、5，)上的所述柄部架座(8)内的端部上，并且构造成以便能够在所述第二指令杆(22)的推动下在具体地形成在用于数控机床的所述工具(100)的所述柄部(101)的中央处的腔体内以伞状的方式打开。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的电主轴，其特征在于，所述第一组环形滚子轴承(12)构造/定尺寸成以便具有比所述驱动轴(4)的最大旋转速度高的操作极限速度。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的电主轴，其特征在于，所述第二组环形滚子轴承(13)构造/定尺寸成以便具有比所述驱动轴(4)的所述最大旋转速度低的操作极限速度。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的电主轴，其特征在于，所述电动马达(3)构造成以便能够驱动所述驱动轴(4)绕所述电主轴的所述参照轴线(A)以在一定范围内可调整/可选择的角速度旋转，所述范围包括粗加工刀具或用于数控机床的具体构造成以高的驱动扭矩值及低的旋转速度操作的其它工具的通常的旋转速度，和精加工刀具或用于数控机床的具体构造成以低的驱动扭矩值及高的旋转速度操作的其它工具的通常的旋转速度。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的电主轴，其特征在于，所述电动马达(3)构造/定尺寸成以便能够驱动所述驱动轴(4)绕所述电主轴的所述参照轴线(A)以在Orpm与50，OOOrpm之间的范围内可调整/可选择的角速度旋转。
【文档编号】B23Q5/04GK104302443SQ201380020631
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年4月17日 优先权日:2012年4月17日
【发明者】安德烈亚·卡尔扎瓦拉, 阿尔梅里诺·卡努托 申请人:Fcs系统股份有限公司