技术领域
[0001] 本
发明涉及电主轴结构领域，特别涉及一种具有刹车功能的尾置式电主轴结构。
背景技术
[0002] 随着科技的进步，机床主轴的发展也越来越快，包含三种方式，第一种是传统的机械主轴，但是存在以下缺点：1、机械结构复杂，占用空间大；2、震动大、
精度低；3、皮带式机械传动结构
动能损失大，能耗高；4、异步
电机扭矩小，无法实现低转速大进给。第二种是内藏式电主轴，存在以下缺点：1、定
转子内藏结构复杂，制造成本高昂；2、密封难度大，发热量大，
散热困难；3、高转速低扭
力，适用范围小，行业限制大。第三种是尾置式电主轴，该结构具有以下优势：1、原结构调整范围小，切换直驱简单；2、电机留有预装
接口，
定子直接
法兰定心固定，转子安装形式多样化，可以胀套
锁紧，
螺纹锁紧，锁紧
螺母锁紧安装；3、电机远离主轴加工端，热传导热影响小，更易于保证或提高产品精加工度；4、电机扁平化设计，轴向占用空间小，更利于保证整体主轴结构刚性。因此优选尾置式电主轴结构，但是如今的后置式电主轴还存在以下缺点：1、
编码器安装的
位置容易受到
信号干扰，从而影响其使用功能；2、电机停止转动后，主轴产生很大惯量，从而不能快速
制动，从而使得使用时极其不方便，而且容易造成事故，另外主轴需要精确停止从而使机床进入复合加工时，没有抱死的主轴无法完成精准加工；3、使用和内藏电主轴同样的油冷和
水冷结构，增加使用成本；因此还需进行改进。
发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种可有效降低编码器收到的信号干扰问题以及具有刹车装置快速制动、精确
定位抱死，采用高效低成本扇热，
稳定性高的尾置式电主轴结构。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0005] 一种具有刹车功能的尾置式电主轴结构，包括机械主轴组件、法兰盘和后置式电机；所述机械主轴组件通过法兰盘与后置式电机固定连接，还包括刹车装置；所述法兰盘内设有编码器安装位；所述编码器安装位上开设有隐藏编码器走线的槽位；所述编码器安装位上安装编码器；所述刹车装置对所述机械主轴组件上的主轴具有松开、半刹和刹紧功能。
[0006] 对于本发明的进一步描述，所述法兰盘包括圆环形的法兰
外壳和设置在法兰外壳内侧的凸环；所述安装位设置在凸环上与凸环形成“D”形的通孔。
[0007] 对于本发明的进一步描述，所述凸环将法兰外壳内部分割成左凹部和右凹部；所述凸环上设有与机械主轴组件的壳体相固定的螺丝沉孔；所述法兰外壳的右端面设有与后置式电机相固定的螺孔；所述槽位设置在右凹部的安装位上；所述编码器安装在右凹部的安装位上；所述法兰外壳对应右凹部的一侧设有过线孔。
[0008] 对于本发明的进一步描述，所述槽位的形状为长条形且垂直于通孔的“D”形面设置；所述槽位的末端贯穿至通孔位置处且设有外扩的
倒角。
[0009] 对于本发明的进一步描述，所述编码器以及编码器的线路均为绝磁材料。
[0010] 对于本发明的进一步描述，所述刹车装置包括
控制器、安装座、阻尼刹车
块和刹车盘；刹车盘安装在后置式电机右侧且与主轴紧配；所述安装座安装在机械主轴组件的壳体上且与阻尼刹车块固定连接；所述阻尼刹车块可张紧地设置在刹车盘上；所述控制器控制所述刹车盘的张紧。
[0011] 对于本发明的进一步描述，所述阻尼刹车块为扇形；扇形角度为100～150°，本设计中采用120°。
[0012] 对于本发明的进一步描述，所述刹车盘的右侧开设有腔体；所述刹车盘的左侧设有套设在主轴上的隔套；所述腔体内设有背母。
[0013] 对于本发明的进一步描述，还包括回转缸和罩子；所述回转缸内部与主轴连接，左端面与刹车盘通过螺丝固定连接；所述罩子套设在回转缸右侧。
[0014] 对于本发明的进一步描述，所述后置式电机包括定子外壳、外罩、定子和转子；所述定子外壳的左端与法兰盘固定连接；所述定子外壳上设有绕其外表面螺旋设置的螺旋导流槽；所述外罩固定在定子外壳外表面；所述外罩上设有与螺旋导流槽的两端相对应的进气口和出
风口；所述定子安装在定子外壳内；所述转子设置在定子内与主轴传动连接。
[0015] 本发明的有益效果为：
[0016] 本发明通过法兰盘连接机械主轴组件和后置式电机，并在法兰盘上避开轴心和转子干扰设置了编码器的安装位以及在安装位上设置隐藏编码器走线的槽位，将编码器安装在法兰盘的安装位上，再将法兰盘与后置式电机的定子安装固定，编码器以及编码器的线路均采用绝磁材料，将编码器安装在了法兰盘内，槽位隐藏了编码器的走线，并采用绝磁材料，可以有效地防止信号的干扰；此外，还设置了刹车装置，将刹车盘设置在后置式电机右侧并与主轴紧配连接，刹车盘会随着主轴旋转，再通过阻尼刹车块来夹紧或松开刹车盘来进行刹车盘的运动，阻尼刹车块安装在安装座上，安装座固定在机械主轴组件的壳体上进行固定，从而对阻尼刹车块的位置进行固定，阻尼刹车块再通过控制器来控制器控制与刹车盘的夹紧度，与刹车盘形成三个状态的控制，第一种是松开状态，松开状态为非工作状态；第二种是半刹紧状态，在后置式电机工作时，需要将阻尼刹车块控制在与刹车盘
接触，但不影响主轴的运转，防止主轴的摆动，提高稳定性；第三种状态时刹紧状态，刹紧状态是后置式电机停止工作，需要制动主轴转动时的状态，控制器控制阻尼刹车块压紧刹车盘从而快速停止；控制效果好，稳定性高。
附图说明
[0017] 图1是本发明的整体结构图；
[0018] 图2是本发明法兰盘的左侧结构图；
[0019] 图3是本发明法兰盘的右侧结构图；
[0020] 图4是本发明法兰盘与编码器的装配图；
[0021] 图5是本发明机械主轴组件和刹车装置的装配图；
[0022] 图6是本发明后置式电机的爆炸结构图。
具体实施方式
[0023] 以下结合附图对本发明进行进一步说明：
[0024] 如图1-6所示，一种具有刹车功能的尾置式电主轴结构，包括机械主轴组件1、法兰盘2和后置式电机3；所述机械主轴组件1通过法兰盘2与后置式电机3固定连接，还包括刹车装置4；所述法兰盘2内设有编码器安装位23；所述编码器安装位23上开设有隐藏编码器5走线的槽位231；所述编码器安装位23上安装编码器5；所述刹车装置4对所述机械主轴组件1上的主轴12具有松开、半刹和刹紧功能。
[0025] 所述法兰盘2包括圆环形的法兰外壳21和设置在法兰外壳21内侧的凸环22；所述安装位设置在凸环22上与凸环22形成“D”形的通孔26；所述凸环22将法兰外壳21内部分割成左凹部24和右凹部25；所述凸环22上设有与机械主轴组件1的壳体11相固定的螺丝沉孔221；所述法兰外壳21的右端面设有与后置式电机3相固定的螺孔212；所述槽位231设置在右凹部25的安装位上；所述编码器5安装在右凹部25的安装位上；所述法兰外壳21对应右凹部25的一侧设有过线孔；所述槽位231的形状为长条形且垂直于通孔26的“D”形面设置；所述槽位231的末端贯穿至通孔26位置处且设有外扩的倒角；机械主轴组件1的壳体11的左端伸入法兰盘2的左凹部24内，通过螺丝将其锁紧固定在凸环22上，编码器5通过螺丝固定安装在右凹部25的安装位上，通过槽位231的设置隐藏编码器5的走线，然后再通过通过螺丝将法兰外壳21的右端面与后置式电机3连接固定，完成该部分的装配。
[0026] 法兰盘2承载了动力源，主轴12的动平衡传导中介，设计要求止口安装位平面磨精磨，平面度在0.002mm，内外圆使用外圆磨精磨，同心度在0.002mm，垂直度在0.002mm，将最大限度抑制从连接位上造成的偏向和振动。
[0027] 所述编码器5以及编码器5的线路均为绝磁材料；采用绝磁材料可以有效避免编码器5受到的磁干扰。
[0028] 本设计中，编码器5的齿数设计为512齿，模数为0.3模，分度圆直径为153.6mm，其输出原始信号为512，最大限度提供了大分辨的
基础保障。同时编码器5设计为方波和余弦一体式，适配市场绝大多数驱动和系统。
[0029] 所述刹车装置4包括控制器、安装座41、阻尼刹车块42和刹车盘43；刹车盘43安装在后置式电机3右侧且与主轴12紧配；所述安装座41安装在机械主轴组件1的壳体11上且与阻尼刹车块42固定连接；所述阻尼刹车块42可张紧地设置在刹车盘43上；所述控制器控制所述刹车盘43的张紧；阻尼刹车块42再通过控制器来控制器控制与刹车盘43的夹紧度，与刹车盘43形成三个状态的控制，第一种是松开状态，松开状态为非工作状态，完全松开时阻尼刹车块42与刹车盘43之间的距离约为3mm；第二种是半刹紧状态，在后置式电机3工作时，需要将阻尼刹车块42控制在与刹车盘43接触，但不影响主轴12的运转，防止主轴12的摆动，提高稳定性，该状态下阻尼刹车块42与刹车盘43之间的夹持力度为30g；第三种状态时刹紧状态，刹紧状态是后置式电机3停止工作，需要制动主轴12转动时的状态，控制器控制阻尼刹车块42压紧刹车盘43从而快速停止。
[0030] 其中编码器5读取后置式电机3的分度值，将数据传输至控制系统，控制系统再将
信号传输给控制器，通过控制器控制刹车装置3的刹车状态，从而实现快速精准的制动。
[0031] 所述阻尼刹车块42为扇形；扇形角度为100～150°；本设计中采用120°。
[0032] 所述刹车盘43的右侧开设有腔体；所述刹车盘43的左侧设有套设在主轴12上的隔套；所述腔体内设有背母431；刹车盘43通过背母431将其锁紧固定。
[0033] 还包括回转缸6和罩子7；所述回转缸6内部与主轴12连接，左端面与刹车盘43通过螺丝固定连接；所述罩子7套设在回转缸6右侧。
[0034] 所述后置式电机3包括定子外壳31、外罩32、定子33和转子34；所述定子外壳31的左端与法兰盘2固定连接；所述定子外壳31上设有绕其外表面螺旋设置的螺旋导流槽311；所述外罩32固定在定子外壳31外表面；所述外罩32上设有与螺旋导流槽311的两端相对应的进气口321和出风口322；所述定子33安装在定子外壳31内；所述转子34设置在定子33内与主轴12传动连接；本电机定子外壳31上设置螺旋导流槽311，将外罩32安装在定子外壳31上，外罩32上的进气口321与螺旋导流槽311的端始311-1连通，出风口322与螺旋导流槽311的尾端311-2连通，用空压机输出的气体通过进气口321注入，高速气体通过螺旋导流槽311带走后置式电机3产生的热量从出风口322将气体排出，出风口322设计消音器，降低风噪。
本后置式电机3的高温退磁
温度零界点为温升35℃，通过本设计，后置式电机3在额定转速下温升可控制在5℃，极限转速持续输出状态下温升为14℃；本后置式电机3无需外挂油冷机或水冷机单独冷却电机，没有油路水路的密封防锈等一系列弊端，机床必备的空压机输出气体直接使用，结构简单易用，无额外成本；本设计中螺旋导流槽311的总体积为27cm2；
螺旋导流槽311内气体的流速为6.0795m/s；在额定的转速下电机的温升为5℃，极限转速下温升为11℃，本后置式电机3安全温升耐受为28℃。
[0036] 本发明通过法兰盘2连接机械主轴组件1和后置式电机3，并在法兰盘2上避开轴心和转子干扰设置了编码器5的安装位以及在安装位上设置隐藏编码器5走线的槽位231，将编码器5安装在法兰盘2的安装位上，再将法兰盘2与后置式电机3的定子安装固定，编码器5以及编码器5的线路均采用绝磁材料，将编码器5安装在了法兰盘2内，槽位231隐藏了编码器5的走线，并采用绝磁材料，可以有效地防止信号的干扰；此外，还设置了刹车装置4，将刹车盘43设置在后置式电机3右侧并与主轴12紧配连接，刹车盘43会随着主轴12旋转，再通过阻尼刹车块42来夹紧或松开刹车盘43来进行刹车盘43的运动，阻尼刹车块42安装在安装座41上，安装座41固定在机械主轴组件1的壳体11上进行固定，从而对阻尼刹车块42的位置进行固定，阻尼刹车块42再通过控制器来控制器控制与刹车盘43的夹紧度，与刹车盘43形成三个状态的控制，第一种是松开状态，松开状态为非工作状态；第二种是半刹紧状态，在后置式电机3工作时，需要将阻尼刹车块42控制在与刹车盘43接触，但不影响主轴12的运转，防止主轴12的摆动，提高稳定性；第三种状态时刹紧状态，刹紧状态是后置式电机3停止工作，需要制动主轴12转动时的状态，控制器控制阻尼刹车块42压紧刹车盘43从而快速停止；
实际使用中，编码器5读取后置式电机3的分度值，将数据传输至控制系统，达到预定分度值后，控制系统再将信号传输给控制器，通过控制器控制刹车装置3的刹车状态，从而实现快速精准的制动。
[0037] 以上所述并非对本发明的技术范围作任何限制，凡依据本发明技术实质对以上的实施例所作的任何
修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
