專利名稱：高精度氣浮電主軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超精密機床應(yīng)用的電主軸，具體涉及一種高精度氣浮電主軸。
背景技術(shù)：
工件主軸在加工過程中直接影響工件的運動，所以工件主軸的回轉(zhuǎn)精度直接影響到工件的加工精度，其精度和特性可以評價機床本身的精度，傳動滾動支承與氣浮軸承相比誤差環(huán)節(jié)多、精度不高，另外滾動支撐的發(fā)熱量遠遠大于氣浮軸承。當(dāng)加工對象為精密自由曲面光學(xué)元件時，很難滿足對加工件的面形精度和表面光潔度的要求。氣浮軸承引起機床主軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的熱變形小，具有良好的回轉(zhuǎn)精度，軸承中支撐回轉(zhuǎn)軸的壓力膜可以起均化作用，另外空氣軸承主軸還具有動特性良好，精度壽命長，不產(chǎn)生振動等優(yōu)點，所以空氣靜壓軸承的剛度雖低，但是對于微量切削的超精密機床卻很適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠減少主軸熱伸長，提高主軸的回轉(zhuǎn)精度，降低各零件的加工和裝配調(diào)整難度，同時具有結(jié)構(gòu)緊湊、動態(tài)性能好的高精度氣浮電主軸。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括主軸箱體以及通過軸承壓板固定于主軸箱體內(nèi)的氣浮軸承，在氣浮軸承的一端固定有轉(zhuǎn)子軸和電機外套，氣浮軸承另一端固定有位于主軸箱體外的夾具或吸盤，在電機外套內(nèi)固定有水套，電機壓板將電機定子固定在水套內(nèi)，在電機定子內(nèi)安裝有電機轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子軸固定于電機轉(zhuǎn)子內(nèi)，電機外套上還安裝有用于封裝水套、電機定子和電機轉(zhuǎn)子的過渡盤，在過渡盤外側(cè)還設(shè)置有套裝在轉(zhuǎn)子軸上的轉(zhuǎn)接件，角度編碼器固定在轉(zhuǎn)接件上。所述的過渡盤上還安裝有電機腔蓋板。所述的主軸箱體上還安裝有防塵蓋。所述的水套通過螺釘固定在電機外套內(nèi)部的凸臺上。所述的轉(zhuǎn)子軸為中空結(jié)構(gòu)與氣浮軸承的空腔聯(lián)通。所述的轉(zhuǎn)子軸通過漲緊套與電機轉(zhuǎn)子連接。本發(fā)明采用氣浮軸承支撐，直驅(qū)電機驅(qū)動，將電機轉(zhuǎn)子直接安裝在轉(zhuǎn)子軸上，有效的降低主要零件的加工和裝配調(diào)整難度，還配合采用旋轉(zhuǎn)編碼器反饋和計算機數(shù)字控制的實現(xiàn)方式，保證了回轉(zhuǎn)工作臺的精度；該氣浮主軸通過將轉(zhuǎn)子軸和電機外套聯(lián)接在氣浮軸承一端，另一端與軸承壓板聯(lián)接，軸承壓板固定在主軸箱體上，使主軸的前端固定，后端自由，減少主軸熱伸長，電機外部設(shè)置水套進行冷卻，減少了熱源。該氣浮主軸具有結(jié)構(gòu)緊湊，動特性好，熱穩(wěn)定性好的特點。所述的氣浮主軸設(shè)計精度為定位精度2. 5角秒，重復(fù)定位精度1角秒，回轉(zhuǎn)誤差彡O. 3 μ m。


圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖中，主軸箱體I，過渡盤2，水套3，電機外套4，氣浮軸承5，軸承壓板6，轉(zhuǎn)子軸7，轉(zhuǎn)接件8，角度編碼器9，電機腔蓋板10，防塵蓋11，電機壓板12，電機定子13，漲緊套14，電機轉(zhuǎn)子15，夾具或吸盤16。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進一步詳細說明。參見圖1，本發(fā)明的氣浮主軸通過將轉(zhuǎn)子軸7和電機外套4聯(lián)接在氣浮軸承5 —端，另一端通過軸承壓板6固定在主軸箱體I上，且在該端固定有位于主軸箱體I外的夾具或吸盤16。在電機外套4內(nèi)部的凸臺上固定有水套3，電機壓板12將電機定子13固定在水套3內(nèi)，在電機定子13內(nèi)安裝有電機轉(zhuǎn)子15，轉(zhuǎn)子軸7通 過漲緊套14與電機轉(zhuǎn)子15連接，電機外套4上還安裝有用于封裝水套3、電機定子13和電機轉(zhuǎn)子15的過渡盤2，在過渡盤2外側(cè)還設(shè)置有套裝在轉(zhuǎn)子軸7上的轉(zhuǎn)接件8，角度編碼器9固定在轉(zhuǎn)接件8上，電機腔蓋板10固定在過渡盤2上，防塵蓋11固定在主軸箱體I上。本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)子軸7為中空結(jié)構(gòu)，與氣浮軸承5的空腔聯(lián)通，吸盤可實現(xiàn)真空夾緊。本發(fā)明可應(yīng)用于四軸或五軸聯(lián)動高精度數(shù)控機床，尤其可應(yīng)用于所述四軸或五軸聯(lián)動高精度數(shù)控機床的工件主軸。采用氣浮軸承支撐，直驅(qū)電機驅(qū)動，將電機轉(zhuǎn)子直接安裝轉(zhuǎn)子軸上，有效的降低主要零件的加工和裝配調(diào)整難度，還配合采用旋轉(zhuǎn)編碼器反饋和計算機數(shù)字控制的實現(xiàn)方式，保證了回轉(zhuǎn)工作臺的精度；該氣浮主軸通過將轉(zhuǎn)子軸和電機外套聯(lián)接在氣浮軸承一端，另一端與軸承壓板聯(lián)接，軸承壓板固定在主軸箱體上，使主軸的前端固定，后端自由，減少主軸熱伸長，電機外部設(shè)置水套進行冷卻，減少了熱源。該氣浮主軸還可以實現(xiàn)真空裝夾，具有結(jié)構(gòu)緊湊，動特性好，熱穩(wěn)定性好的特點。所述的氣浮主軸設(shè)計精度為定位精度2. 5角秒，重復(fù)定位精度1角秒，回轉(zhuǎn)誤差< O. 3 μ m。本發(fā)明以氣浮軸承5為裝配基礎(chǔ)件，將轉(zhuǎn)子軸7用螺釘固定在氣浮軸承5的端面上。將水套3推入電機外套4中，水套3通過電機外套4內(nèi)部的凸臺進行軸向定位，兩者使用螺釘聯(lián)接，電機定子13的外圓與水套3的內(nèi)圓配合，電機定子13通過水套3內(nèi)部的凸臺進行軸向定位,用電機壓板12壓緊。將漲套14推入電機轉(zhuǎn)子15。將電機外套4與氣浮軸承5 (已經(jīng)裝好轉(zhuǎn)子軸)的端面連接，將軸承壓板6與氣浮軸承5的另一端面連接，將已經(jīng)裝好的這部分裝配體推入主軸箱體I中，用螺釘聯(lián)接軸承壓板6和主軸箱體I。調(diào)整轉(zhuǎn)子軸7和電機同軸后，用漲套14將轉(zhuǎn)子軸7和電機轉(zhuǎn)子15緊固。將過渡盤2安裝在電機外套4上，將轉(zhuǎn)接件8安裝在轉(zhuǎn)子軸7上，角度編碼器9安裝在轉(zhuǎn)接件8上，調(diào)整同軸后，用螺釘緊固，將電機腔蓋板10安裝在過渡盤2上，采用螺釘緊固。將防塵蓋11安裝在主軸箱體I上。
權(quán)利要求
1.一種高精度氣浮電主軸，其特征在于包括主軸箱體(I)以及通過軸承壓板(6)固定于主軸箱體(I)內(nèi)的氣浮軸承(5)，在氣浮軸承(5)的一端固定有轉(zhuǎn)子軸(7)和電機外套(4)，氣浮軸承(5)另一端固定有位于主軸箱體(I)外的夾具或吸盤(16)，在電機外套(4)內(nèi)固定有水套(3)，電機壓板(12)將電機定子(13)固定在水套(3)內(nèi)，在電機定子(13)內(nèi)安裝有電機轉(zhuǎn)子(15 )，轉(zhuǎn)子軸(7 )固定于電機轉(zhuǎn)子(15 )內(nèi)，電機外套(4)上還安裝有用于封裝水套(3 )、電機定子(13 )和電機轉(zhuǎn)子(15 )的過渡盤(2 )，在過渡盤(2 )外側(cè)還設(shè)置有套裝在轉(zhuǎn)子軸(7 )上的轉(zhuǎn)接件(8 )，角度編碼器(9 )固定在轉(zhuǎn)接件(8 )上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度氣浮電主軸，其特征在于所述的過渡盤(2)上還安裝有電機腔蓋板(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度氣浮電主軸,其特征在于所述的主軸箱體(I)上還安裝有防塵蓋(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度氣浮電主軸，其特征在于所述的水套(3)通過螺釘固定在電機外套(4)內(nèi)部的凸臺上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度氣浮電主軸，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子軸(7)為中空結(jié)構(gòu)與氣浮軸承(5)的空腔聯(lián)通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度氣浮電主軸，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子軸(7)通過漲緊套(14)與電機轉(zhuǎn)子(15)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高精度氣浮電主軸，該氣浮主軸將轉(zhuǎn)子軸安裝在氣浮軸承的一端，電機轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子軸連接，定子通過水套固定在電機外套上，氣浮軸承的一端固定在電機外套上，另一端固定在軸承壓板上，將軸承壓板固定在主軸箱體上。轉(zhuǎn)子軸與氣浮軸承連接。采用直驅(qū)電機驅(qū)動、旋轉(zhuǎn)編碼器反饋和計算機數(shù)字控制的實現(xiàn)方式。本發(fā)明可以使主軸一端固定，令主軸熱伸長朝向遠離工件的方向伸長，且本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，降低了各零件的加工和裝配調(diào)整難度，安裝方便。氣浮主軸設(shè)計精度為定位精度:2.5角秒，重復(fù)定位精度1角秒，回轉(zhuǎn)誤差≤0.3μm。
文檔編號B23B19/02GK103008694SQ201210559650
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者陳耀龍, 柳小婷, 張從學(xué) 申請人:西安瑞特快速制造工程研究有限公司