專利名稱：一種高速電主軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種高速電主軸技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種電主軸，特別是涉及一種高速電主軸。
背景技術(shù)：
[0002]高速主軸單元是高速加工機(jī)床最為關(guān)鍵的部件。高速主軸單元的類型主要有電主軸、氣動(dòng)主軸、水動(dòng)主軸。不同類型輸出功率相差較大,高速加工機(jī)床主軸需在極短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)升降速，并在指定位置快速準(zhǔn)停。這就要求主軸有很高的角減速度和角加速度。如果通過皮帶等中間環(huán)節(jié)，不僅會(huì)在高速狀態(tài)打滑、產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，而且增加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，給機(jī)床快速準(zhǔn)停造成很大困難。目前，多數(shù)高速機(jī)床主軸采用內(nèi)裝式主軸電機(jī)一體化的主軸單元，即所謂內(nèi)裝式電機(jī)主軸(Build-in MotorSpindle),簡(jiǎn)稱“電主軸”。它采用無外殼電機(jī)，將帶有冷卻套的電機(jī)定子裝配在電主軸單元的殼體內(nèi)，轉(zhuǎn)子和機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)部件做成一體，主軸的變速范圍完全由變頻交流電機(jī)控制，使變頻電機(jī)和機(jī)床主軸合二為一。[0003]由于不平衡質(zhì)量是以主軸的轉(zhuǎn)速二次方影響主軸動(dòng)態(tài)性能的，所以主軸的轉(zhuǎn)速越高，主軸不平衡量引起的動(dòng)態(tài)問題越嚴(yán)重。對(duì)于電主軸來說，由于電機(jī)轉(zhuǎn)子直接過盈固定在主軸上，增加了主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量，使主軸的極限頻率下降，因此超高速電主軸的動(dòng)平衡精度應(yīng)嚴(yán)格要求，一般應(yīng)達(dá)到Gl GO. 4級(jí)(G = e，e為質(zhì)量中心與回轉(zhuǎn)中心之間的位移，即偏心量；為角速度)。對(duì)于這種等級(jí)的動(dòng)平衡要求，采用常規(guī)的方法僅在裝配前對(duì)主軸的每個(gè)零件分別進(jìn)行動(dòng)平衡是不夠的，還需在裝配后進(jìn)行整體精確動(dòng)平衡，甚至還要設(shè)計(jì)專門的自動(dòng)平衡系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)主軸在線動(dòng)平衡，以確保主軸高速平穩(wěn)運(yùn)行。[0004]有鑒于此，本發(fā)明人對(duì)此進(jìn)行研究，專門開發(fā)出一種高速電主軸，本案由此產(chǎn)生。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種采用增重法進(jìn)行主軸動(dòng)平衡的高速電主軸。[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是[0007]一種高速電主軸，包括軸殼，以及安裝在軸殼內(nèi)的主軸,主軸的兩端分別套設(shè)有軸承，主軸的中間套有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的兩端分別套有一平衡盤，軸殼內(nèi)還設(shè)有與轉(zhuǎn)子相對(duì)應(yīng)的定子，油霧管一端連接在軸承上，另一端與設(shè)置在軸殼上的油霧入口相連；所述高速電主軸的軸殼內(nèi)還設(shè)有冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)包括冷卻套，冷卻套安裝在定子外側(cè)，冷卻套外側(cè)環(huán)設(shè)有螺旋水槽，螺旋水槽連接冷卻管，冷卻管與安裝在軸殼的底端和頂端的冷卻液入口和冷卻液出口相連；所述高速電主軸采用增重法進(jìn)行主軸動(dòng)平衡。[0008]所述平衡盤為一中空的圓柱體，其外徑沿圓周方向設(shè)有若干個(gè)均勻分布的螺紋孔，平衡盤還設(shè)有若干個(gè)與螺紋孔相配套的螺釘。當(dāng)轉(zhuǎn)子安裝到主軸上后，先進(jìn)行主軸組件整體動(dòng)平衡，然后將螺釘擰入平衡盤螺紋孔，以螺釘擰入的深度和周向位置來平衡主軸組件的偏心量。[0009]所述定子由具有高磁導(dǎo)率的矽鋼片迭壓而成，定子內(nèi)腔帶有沖制嵌線槽。[0010]本實(shí)用新型的冷卻液為水，電機(jī)工作時(shí)，水從冷卻液入口進(jìn)入，通過冷卻管，流入螺旋水槽，再?gòu)睦鋮s管和冷卻液出口流出，用循環(huán)冷卻水吸收和帶走電機(jī)產(chǎn)生的熱量，保持電主軸單元?dú)んw均勻的溫度分布。為加強(qiáng)冷卻效果，冷卻水的入口溫度應(yīng)嚴(yán)格控制，并有一定的壓力和流量。[0011]所述高速電主軸采用油霧潤(rùn)滑，油霧潤(rùn)滑具有潤(rùn)滑和冷卻雙重作用，它以壓縮空氣為動(dòng)力，通過油霧器將油液霧化并混入空氣流中，然后通過油霧入口和油霧管輸送到軸承需要潤(rùn)滑的地方。當(dāng)電主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，油霧可在軸承溝道內(nèi)形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑油膜。[0012]所述軸承采用角接觸球軸承、磁懸浮軸承、水基動(dòng)靜壓軸承或空氣動(dòng)靜壓軸的其中一種。[0013]上述高速電主軸工作原理高速電主軸電機(jī)的繞組相位互差120°，通以三相交流電后，三相繞組各自形成一個(gè)正弦交變磁場(chǎng)，這三個(gè)對(duì)稱的交變磁場(chǎng)互相迭加，合成一個(gè)強(qiáng)度不變，磁極朝一定方向恒速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速就是電主軸的同步轉(zhuǎn)速.異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速η由輸入電機(jī)定子繞組電流的頻率f和電機(jī)定子的極對(duì)數(shù)P決定(n=60f/p)。 電主軸就是利用變換輸入電動(dòng)機(jī)定子繞組的電流的頻率和激磁電壓來獲得各種轉(zhuǎn)速。在加速和制動(dòng)過程中，通過改變頻率進(jìn)行加減速，以免電機(jī)溫升過高.由于電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向取決于輸入定子三相交流電的相序，故改變電主軸輸入電流的相序，便可改變電主軸的旋轉(zhuǎn)方向。[0014]由于高速電主軸各組件對(duì)動(dòng)平衡要求非常高，采用增重法對(duì)高速電主軸進(jìn)行動(dòng)平衡，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活，更能保證主軸高速平穩(wěn)的運(yùn)行。[0015]
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述。


[0016]圖I為本實(shí)施例的高速電主軸結(jié)構(gòu)示意圖；[0017]圖2為本實(shí)施例的平衡盤安裝示意圖。
具體實(shí)施方式
[0018]如圖I和圖2所示，一種高速電主軸，包括軸殼1，以及安裝在軸殼I內(nèi)的主軸2， 主軸2的兩端分別套設(shè)有軸承5，主軸2的中間套有轉(zhuǎn)子4，轉(zhuǎn)子4的兩端分別套有一平衡盤8，軸殼I內(nèi)還設(shè)有與轉(zhuǎn)子4相對(duì)應(yīng)的定子3，油霧管7 —端連接在軸承5上，另一端與設(shè)置在軸殼I上的油霧入口 71相連；所述高速電主軸的軸殼I內(nèi)還設(shè)有冷卻系統(tǒng)6，冷卻系統(tǒng)6包括冷卻套61，冷卻套61安裝在定子3外側(cè)，冷卻套61外側(cè)環(huán)設(shè)有螺旋水槽62，螺旋水槽62連接冷卻管63，冷卻管63與安裝在軸殼I的底端和頂端的冷卻液入口 64和冷卻液出口 65相連；所述高速電主軸采用增重法進(jìn)行主軸動(dòng)平衡。[0019]在本實(shí)施例中，所述平衡盤8為一中空的圓柱體，其外徑沿圓周方向設(shè)有若干個(gè)均勻分布的螺紋孔81，平衡盤8還設(shè)有若干個(gè)與螺紋孔81相配套的螺釘82。當(dāng)轉(zhuǎn)子4安裝到主軸2上后，先進(jìn)行主軸2組件整體動(dòng)平衡，然后將螺釘82擰入平衡盤螺紋孔81，以螺釘82擰入的深度和周向位置來平衡主軸2組件的偏心量。[0020]所述定子3由具有高磁導(dǎo)率的矽鋼片迭壓而成，定子3內(nèi)腔帶有沖制嵌線槽。[0021]本實(shí)用新型的冷卻液為水，電機(jī)工作時(shí)，水從冷卻液入口 64進(jìn)入，通過冷卻管63， 流入螺旋水槽62，再?gòu)睦鋮s管63和冷卻液出口 65流出，用循環(huán)冷卻水吸收和帶走電機(jī)產(chǎn)生的熱量，保持電主軸單元?dú)んw均勻的溫度分布。為加強(qiáng)冷卻效果，冷卻水的入口溫度應(yīng)嚴(yán)格控制，并有一定的壓力和流量。[0022]所述高速電主軸采用油霧潤(rùn)滑，油霧潤(rùn)滑具有潤(rùn)滑和冷卻雙重作用，它以壓縮空氣為動(dòng)力，通過油霧器將油液霧化并混入空氣流中，然后通過71油霧入口和油霧管7輸送到軸承5需要潤(rùn)滑的地方。當(dāng)電主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，油霧可在軸承溝道內(nèi)形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑油月旲。[0023]在本實(shí)施例中，所述軸承5采用角接觸球軸承，磁懸浮軸承控制系統(tǒng)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，發(fā)熱問題難解決，一般在高速電主軸上應(yīng)用較少。水基靜壓軸承具有熱容量較大、軸承溫升較小的特點(diǎn)，部分解決了普通動(dòng)、靜壓軸承發(fā)熱嚴(yán)重的問題，主要用在低速重載場(chǎng)合。 空氣動(dòng)靜壓軸承徑向剛度低并有沖擊，但高速性能好，一般用在超高速、輕載、精密主軸上。 角接觸球軸承主要應(yīng)用在dn值在2. OX IO6以下的高速主軸中，無論是速度極限、承載能力、剛度、精度等各方面均能很好地滿足要求并已標(biāo)準(zhǔn)化，價(jià)格低廉，目前90%的主軸組件采用這種類型的軸承。[0024]上述實(shí)施例和圖式并非限定本實(shí)用新型的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本實(shí)用新型的專利范疇。
權(quán)利要求1.一種高速電主軸，其特征在于包括軸殼，以及安裝在軸殼內(nèi)的主軸，主軸的兩端分別套設(shè)有軸承，主軸的中間套有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的兩端分別套有一平衡盤，軸殼內(nèi)還設(shè)有與轉(zhuǎn)子相對(duì)應(yīng)的定子，油霧管一端連接在軸承上，另一端與設(shè)置在軸殼上的油霧入口相連；所述高速電主軸的軸殼內(nèi)還設(shè)有冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)包括冷卻套，冷卻套安裝在定子外側(cè)，冷卻套外側(cè)環(huán)設(shè)有螺旋水槽，螺旋水槽連接冷卻管，冷卻管與安裝在軸殼的底端和頂端的冷卻液入口和冷卻液出口相連。
2.如權(quán)利要求I所述的一種高速電主軸,其特征在于所述平衡盤為一中空的圓柱體, 其外徑沿圓周方向設(shè)有若干個(gè)均勻分布的螺紋孔，平衡盤還設(shè)有若干個(gè)與螺紋孔相配套的螺釘。
3.如權(quán)利要求I所述的一種高速電主軸，其特征在于所述定子由具有高磁導(dǎo)率的矽鋼片迭壓而成，定子內(nèi)腔帶有沖制嵌線槽。
4.如權(quán)利要求I所述的一種高速電主軸，其特征在于冷卻系統(tǒng)的冷卻液為水。
5.如權(quán)利要求I所述的一種高速電主軸，其特征在于所述高速電主軸采用油霧潤(rùn)滑。
6.如權(quán)利要求I所述的一種高速電主軸，其特征在于所述軸承采用角接觸球軸承、磁懸浮軸承、水基動(dòng)靜壓軸承或空氣動(dòng)靜壓軸的其中一種。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種高速電主軸，屬于電主軸技術(shù)領(lǐng)域。包括軸殼，以及安裝在軸殼內(nèi)的主軸，主軸的兩端分別套設(shè)有軸承，主軸的中間套有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的兩端分別套有一平衡盤，軸殼內(nèi)還設(shè)有與轉(zhuǎn)子相對(duì)應(yīng)的定子，油霧管一端連接在軸承上，另一端與設(shè)置在軸殼上的油霧入口相連；所述高速電主軸的軸殼內(nèi)還設(shè)有冷卻系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)包括冷卻套，冷卻套安裝在定子外側(cè)，冷卻套外側(cè)環(huán)設(shè)有螺旋水槽，螺旋水槽連接冷卻管，冷卻管與安裝在軸殼的底端和頂端的冷卻液入口和冷卻液出口相連；所述高速電主軸采用增重法進(jìn)行主軸動(dòng)平衡，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作靈活，更能保證主軸高速平穩(wěn)的運(yùn)行。
文檔編號(hào)B23B19/02GK202741752SQ20122043973
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者張新華, 張若煜 申請(qǐng)人:紹興文理學(xué)院