專利名稱：一種高速電主軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電主軸，特別是涉及一種高速電主軸。
背景技術(shù)：
高速主軸單元是高速加工機床最為關(guān)鍵的部件。高速主軸單元的類型主要有電主軸、氣動主軸、水動主軸。不同類型輸出功率相差較大,高速加工機床主軸需在極短的時間內(nèi)實現(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)，不僅會在高速狀態(tài)打滑、產(chǎn)生振動和噪音，而且增加轉(zhuǎn)動慣量，給機床快速準(zhǔn)停造成很大困難。目前，多數(shù)高速機床主軸采用內(nèi)裝 式主軸電機一體化的主軸單元，即所謂內(nèi)裝式電機主軸(Build-in MotorSpindle),簡稱“電主軸”。它采用無外殼電機，將帶有冷卻套的電機定子裝配在電主軸單元的殼體內(nèi)，轉(zhuǎn)子和機床主軸的旋轉(zhuǎn)部件做成一體，主軸的變速范圍完全由變頻交流電機控制，使變頻電機和機床主軸合二為一。由于不平衡質(zhì)量是以主軸的轉(zhuǎn)速二次方影響主軸動態(tài)性能的，所以主軸的轉(zhuǎn)速越高，主軸不平衡量引起的動態(tài)問題越嚴(yán)重。對于電主軸來說，由于電機轉(zhuǎn)子直接過盈固定在主軸上，增加了主軸的轉(zhuǎn)動質(zhì)量，使主軸的極限頻率下降，因此超高速電主軸的動平衡精度應(yīng)嚴(yán)格要求，一般應(yīng)達到Gl GO. 4級(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)。對于這種等級的動平衡要求，采用常規(guī)的方法僅在裝配前對主軸的每個零件分別進行動平衡是不夠的，還需在裝配后進行整體精確動平衡，甚至還要設(shè)計專門的自動平衡系統(tǒng)來實現(xiàn)主軸在線動平衡，以確保主軸高速平穩(wěn)運行。有鑒于此，本發(fā)明人對此進行研究，專門開發(fā)出一種高速電主軸，本案由此產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用增重法進行主軸動平衡的高速電主軸。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是
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行主軸動平衡。所述平衡盤為一中空的圓柱體，其外徑沿圓周方向設(shè)有若干個均勻分布的螺紋孔，平衡盤還設(shè)有若干個與螺紋孔相配套的螺釘。當(dāng)轉(zhuǎn)子安裝到主軸上后，先進行主軸組件整體動平衡，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。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。本發(fā)明的冷卻液為水，電機工作時,水從冷卻液入口進入,通過冷卻管,流入螺旋水槽，再從冷卻管和冷卻液出口流出，用循環(huán)冷卻水吸收和帶走電機產(chǎn)生的熱量，保持電主軸單元殼體均勻的溫度分布。為加強冷卻效果，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。所述高速電主軸采用油霧潤滑，油霧潤滑具有潤滑和冷卻雙重作用，它以壓縮空氣為動力，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滑的地方。當(dāng)電主軸高速旋轉(zhuǎn)時，油霧可在軸承溝道內(nèi)形成流體動力潤滑油膜。所述軸承采用角接觸球軸承、磁懸浮軸承、水基動靜壓軸承或空氣動靜壓軸的其中一種。上述高速電主軸工作原理高速電主軸電機的繞組相位互差120°，通以三相交流電后，三相繞組各自形成一個正弦交變磁場，這三個對稱的交變磁場互相迭加，合成一個強度不變，磁極朝一定方向恒速旋轉(zhuǎn)的磁場，磁場轉(zhuǎn)速就是電主軸的同步轉(zhuǎn)速.異步電動機 的同步轉(zhuǎn)速η由輸入電機定子繞組電流的頻率f和電機定子的極對數(shù)P決定(n=60f/p)。電主軸就是利用變換輸入電動機定子繞組的電流的頻率和激磁電壓來獲得各種轉(zhuǎn)速。在加速和制動過程中，通過改變頻率進行加減速，以免電機溫升過高.由于電機旋轉(zhuǎn)磁場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。由于高速電主軸各組件對動平衡要求非常高，采用增重法對高速電主軸進行動平衡，不僅結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活，更能保證主軸高速平穩(wěn)的運行。
以下結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述。


圖I為本實施例的高速電主軸結(jié)構(gòu)示意 圖2為本實施例的平衡盤安裝示意圖。
具體實施例方式如圖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行主軸動平衡。在本實施例中，所述平衡盤8為一中空的圓柱體，其外徑沿圓周方向設(shè)有若干個均勻分布的螺紋孔81，平衡盤8還設(shè)有若干個與螺紋孔81相配套的螺釘82。當(dāng)轉(zhuǎn)子4安裝到主軸2上后，先進行主軸2組件整體動平衡，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。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。本發(fā)明的冷卻液為水，電機工作時，水從冷卻液入口 64進入，通過冷卻管63，流入螺旋水槽62，再從冷卻管63和冷卻液出口 65流出，用循環(huán)冷卻水吸收和帶走電機產(chǎn)生的熱量，保持電主軸單元殼體均勻的溫度分布。為加強冷卻效果，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。所述高速電主軸采用油霧潤滑，油霧潤滑具有潤滑和冷卻雙重作用，它以壓縮空氣為動力，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需要潤滑的地方。當(dāng)電主軸高速旋轉(zhuǎn)時，油霧可在軸承溝道內(nèi)形成流體動力潤滑油月旲。在本實施例中，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，部分解決了普通動、靜壓軸承發(fā)熱嚴(yán)重的問題，主要用在低速重載場合?？諝鈩屿o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，價格低廉，目前90%的主軸組件采用這種類型的軸承。上述實施例和圖式并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。
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行主軸動平衡。
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)有若干個均勻分布的螺紋孔，平衡盤還設(shè)有若干個與螺紋孔相配套的螺釘；當(dāng)轉(zhuǎn)子安裝到主軸上后，先進行主軸組件整體動平衡，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。
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，水從冷卻液入口進入，通過冷卻管，流入螺旋水槽，再從冷卻管和冷卻液出口流出。
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、水基動靜壓軸承或空氣動靜壓軸的其中一種。
全文摘要
本發(fā)明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行主軸動平衡，不僅結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活，更能保證主軸高速平穩(wěn)的運行。
文檔編號B23B19/02GK102794468SQ20121031658
公開日2012年11月28日 申請日期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 申請人:紹興文理學(xué)院