一种超高速磨头制造技术

本发明专利技术公开一种超高速磨头，包括依次连接的超高速主轴部、转速放大部和动力部，其中，转速放大部包括与超高速主轴部输入端相契合的一组大行星摩擦轮，与动力部输出端相契合的一组小行星摩擦轮，以及一组连接大、小行星摩擦轮的放大器子轴；大、小行星摩擦轮组均包括多个位于同一平面，且结构相同、直径相等的大、小行星摩擦轮；大、小行星摩擦轮个数相等且两两相对，分别固定在放大器子轴的两端，构成行星轮放大器；从动力部传递来的转速经行星轮放大器传递给超高速主轴部后被放大。通过本发明专利技术所公开的超高速磨头，可采用气动马达作为低速动力源,经行星轮放大器后，再连接超高速主轴头，转速被放大后可达到15万转甚至更高。

Super high speed grinding head

The invention discloses an ultra high speed grinding head comprises ultra high speed spindle speed, and power amplification, the amplification speed comprises a plurality of planets and ultra high speed spindle input end fit friction wheel, fit with the power output end of a group of small star friction wheel, and a group of the connection of big and small friction wheel shaft sub amplifier; big and small friction wheel group comprises a plurality of in the same plane, and the same structure, the equivalent diameter of big and small friction wheel; and the friction wheel is equal to the number of asteroids and 22 relatively, are respectively fixed on the amplifier sub shaft, a planetary wheel amplifier from the Department of power transfer; to speed the planetary wheel transfer to the ultra high speed spindle amplifier is magnified. The high-speed grinding head disclosed by the invention can be used pneumatic motor as low power source, the star amplifier, with ultra high speed spindle speed is amplified, can reach 150 thousand or even higher.

【技术实现步骤摘要】
一种超高速磨头
本专利技术属于轴承制造
，具体涉及一种超高速磨头。
技术介绍
“马达”在机械行和制造业不可缺少的主要部件之一涉及所有行业，按动力源的种类分为电动马达、气动马达、液压马达三大类。目前市场所见到的用气作为动力源的15万转磨头(气动主轴)了了无几，即使是电驱动的也不多见，因为12万转以上的电主轴和电动磨头制造工艺较为复杂，制造成本也价格非常高，一般有需求的厂商无法承受。12万转以上电动磨头、气动磨头、电主轴属高速切削的机械加工领域。超高速加工比常规高得多的切削速度和进给速度对工件进行磨削和切削加工先进制造技术。近20年末，特别是进入90年代以来，超高速加工技术的进展非常迅速，一批又一批的超高速加工中心和超高速加工设备投放国际市场，标志着这一高新技术从理论研究进入工业应用的新阶段。如果说奠定了柔性制造自动化基础的数控技术，由于节省了大量的辅助工时，使传统的制造技术发生第一次革命性变革，成为现代制造技术的第一个里程碑的说；那么，大幅度地节省切削工时并实现高效精密生产的高速加工技术，则是现代制造技术的第二个里程碑，是国际公认的四大先进制造技术之一，也是面向21世纪的一项系统工程。与常规加工相比，超高速加工的主要特点是主轴的转速特别高达到每分钟十几万转到几十万转。由此带来了如下的许多优点：单位时间内材料的荨麻磨削量和切除量可增加3～6倍，进给速度可提高5～10倍，磨削力或切削力减小30％。特别是径向切削力和磨削力得到了大幅度减小，从而有利于提高薄壁工件和细长杆件等分刚性差的工件的加工精度，95％以上的切削热和磨削热被切屑迅速带走，工件基本保持冷态，因而特别适合于加工易产生热变形的零件。此外，超高速加工的激振频率特别高，远离工业系统的固有频率范围，工作稳定、振动小，能加工出非常精密的薄壁零件，其表面质量接近达到磨削水平，故通常情况下还可省去铣削加工后的精密加工工序等。除机械加工领域外，超高速加工技术还广泛应用于半导体集成电路的加工制造中。国内外所见超高速主轴(磨头)由于超高速运转一般情况都采用中频电动机进行传动，用变频调速的方法实现调速，主轴的支撑有以下三种：角接触轴承、电磁悬浮和气膜悬浮。以角轴承为例，其极限转速只能在十万左右。滚珠在旋转中产生的离心力FC为：式中，P为滚珠材料密度(Kg/m2)，Db为滚珠直径(m)dm为滚珠轴承节园直径(m)，ωn为滚珠公转角速度(rad/s)。由于故在超高速运行时，FC将很大，可能达到甚至超过载荷的量值。由于滚珠自转轴在空间的不断变化，还将产生绕水平轴y的陀螺力矩Mgy。若滚珠绕水平轴y的角速度ωy≠ο时,则还将产生绕垂直轴z的陀螺力矩Mgz。其中，式中，J为滚珠的转动惯量，ωo为滚珠的角速度(rad/s)，β为滚珠自转轴与坐标平面的夹角，β’为滚珠自转轴在水平面内的投影与x轴的夹角如图1所示。Mgy和Mgz将分别使滚珠绕y和Z轴旋转，从而使滚珠沿套圈的滑道滑动。在超高速条件下这种滑动使轴承急剧磨损并升温。以71905C型角接触轴承为例，当转速由10000r/min上升到40000/min时，其FC将增大38倍，Mgy增大12倍，轴承动摩擦损耗将增大7.6倍，一般只能使用寿命只有几十小时。可见，超高速磨头(主轴)中不合适用传统的角接触轴承，15万转以上的超高速磨头(主轴)旋转轴的支撑只能有二种形式，即，电动磁悬浮和压缩气体悬浮。但，电动磁悬浮方式因为电驱动所产生的热量需要排出机外故需要一套完整复杂的冷却系统，制作工艺相当复杂，制作的磨头体积很大，能量的利用率低。压缩气体悬浮方式因为其结构所置，同样存在前者所有的问题。因此，目前市售大都以进口为主电机与主轴一体化设计制造(称电主轴)由于技术门槛高工艺复杂价格昂贵,很多有需求的厂商望而却步，而国内的生产厂商也寥寥无几，不利于规模生产，也很难普及到加工领域。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种由动力部、转速放大部和超高速主轴部构成的超高速磨头，其中的转速放大部是通过特殊设计的行星轮放大器实现。动力部输出的低转速经行星轮放大器后，在超高速主轴输入端放大，从而实现超高速的转速。具体技术方案是：本专利技术公开一种超高速磨头，包括依次连接的超高速主轴部、转速放大部和动力部，其中，转速放大部包括与超高速主轴部输入端相契合的一组大行星摩擦轮，与动力部输出端相契合的一组小行星摩擦轮，以及一组连接大、小行星摩擦轮的放大器子轴；作为转速放大部输入端的大行星摩擦轮组包括多个位于同一平面，且结构相同、直径相等的大行星摩擦轮；作为转速放大部输出端的小行星摩擦轮组包括多个位于同一平面，且结构相同、直径相等的小行星摩擦轮，小行星摩擦轮的个数与大行星摩擦轮的个数相等；大行星摩擦轮与小行星摩擦轮两两相对，分别固定在放大器子轴的两端，构成行星轮放大器；从动力部传递来的转速经行星轮放大器传递给超高速主轴部后被放大。进一步的，大行星摩擦轮和小行星摩擦轮的个数均为三个，且各大行星摩擦轮两两相切，小行摩擦轮两两相切。进一步的，动力部输出端包括一动力部主轴及一套设于动力部主轴输出端的主动轮，超高速主轴部包括一超高速主轴，所有小行星摩擦轮均与主动轮相切，所有大行星摩擦轮均与超高速主轴的输入端相切。进一步的，小行星摩擦轮的直径不大于主动轮的直径，大行星摩擦轮的直径大于超高速主轴的直径。进一步的，超高速主轴的输入端和大行星摩擦轮的径向面均为相契合的小锥度形状。进一步的，主动轮和小行星摩擦轮的径向面均为相契合的小锥度形状。进一步的，动力主轴的输出端套设有一段弹簧，用于主动轮与动力部主轴接触面的契合。进一步的，在动力主轴的两端均设有限制主轴轴向穿动的限位机构。进一步的，行星轮放大器外套设有一转速放大器外壳，转速放大器外壳的前端与超高速主轴部相连，后端与动力部相连，转速放大器外壳内设有相互独立的多个子轴固定腔，子轴固定腔的位置和结构与子轴的位置和结构相匹配，大、小行星摩擦轮分别位于子轴固定腔外的前后两端；各放大器子轴通过子轴轴承穿设于相应的子轴固定腔内以支撑两端的大小行星摩擦轮旋转。进一步的，超高速主轴部包括至少一个套设于超高速主轴的悬浮叶轮，超高速磨头内具有用于压缩气体流通的第一气流通道；压缩气体从力部作功后，先经行星轮放大器，再进入超高速主轴部，并通过超高速主轴部的悬浮叶轮形成气膜以支撑超高速主轴悬浮。进一步的，悬浮叶轮前后两端分别装有套设在超高速主轴上的悬浮叶轮盖板，悬浮叶轮、前后两端的悬浮叶轮盖板以及超高速主轴构成超高速主轴主体，在超高速主轴主体的前端设有一导气板，超高速磨头内具有用于压缩气体流通并与导气板连通的第二气流通道，压缩气体经第二气流通道进入导气板，并在超高速主轴主体的超高速旋转作用下通过导气板所具有导气结构在其背对悬浮叶轮盖板的端面形成一层气膜以轴向固定超高速主轴，限制其轴向穿动。进一步的，导气结构指的是在导气板背对悬浮叶轮盖板的端面中间位置开有一圈导气槽及均匀分布在导气槽外围的多个导气孔，导气槽和导气孔并不穿透导气板；导气结构与第二气流通道连通，压缩气体经第二气流通道进入导气槽和导气孔，在超高速主轴主体超高速旋转时，通过导气结构的作用(即导气槽和导气孔)在导气板的端面形成气膜，该气膜给予超高速主轴主体一股向内的力，以限制超高速主轴主体的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高速磨头，其特征在于，包括依次连接的超高速主轴部、转速放大部和动力部，其中，转速放大部包括与超高速主轴部输入端相契合的一组大行星摩擦轮，与动力部输出端相契合的一组小行星摩擦轮，以及一组连接大、小行星摩擦轮的放大器子轴；作为转速放大部输入端的大行星摩擦轮组包括多个位于同一平面，且结构相同、直径相等的大行星摩擦轮；作为转速放大部输出端的小行星摩擦轮组包括多个位于同一平面，且结构相同、直径相等的小行星摩擦轮，小行星摩擦轮的个数、大行星摩擦轮的个数以及放大器子轴的个数均相等；大行星摩擦轮与小行星摩擦轮两两相对，分别固定在放大器子轴的两端，构成行星轮放大器，从动力部传递来的转速经行星轮放大器传递给超高速主轴部后被放大。

【技术特征摘要】
1.一种超高速磨头，其特征在于，包括依次连接的超高速主轴部、转速放大部和动力部，其中，转速放大部包括与超高速主轴部输入端相契合的一组大行星摩擦轮，与动力部输出端相契合的一组小行星摩擦轮，以及一组连接大、小行星摩擦轮的放大器子轴；作为转速放大部输入端的大行星摩擦轮组包括多个位于同一平面，且结构相同、直径相等的大行星摩擦轮；作为转速放大部输出端的小行星摩擦轮组包括多个位于同一平面，且结构相同、直径相等的小行星摩擦轮，小行星摩擦轮的个数、大行星摩擦轮的个数以及放大器子轴的个数均相等；大行星摩擦轮与小行星摩擦轮两两相对，分别固定在放大器子轴的两端，构成行星轮放大器，从动力部传递来的转速经行星轮放大器传递给超高速主轴部后被放大。2.如权利要求1所述的超高速磨头，其特征在于，大行星摩擦轮和小行星摩擦轮的个数均为三个，且各大行星摩擦轮两两相切，小行摩擦轮两两相切。3.如权利要求1或2所述的超高速磨头，其特征在于，动力部输出端包括一动力部主轴及一套设于动力部主轴输出端的主动轮，超高速主轴部包括一超高速主轴，所有小行星摩擦轮均与主动轮相切，所有大行星摩擦轮均与超高速主轴的输入端相切。4.如权利要求3所述的超高速磨头，其特征在于，小行星摩擦轮的直径小于或等于主动轮的直径，大行星摩擦轮的直径大于超高速主轴的直径。5.如权利要求3所述的超高速磨头，其特征在于，超高速主轴的输入端和大行星摩擦轮的径向面均为相契合的小锥度形状。6.如权利要求3所述的超高速磨头，其特征在于，主动轮和小行星摩擦轮的径向面均为相契合的小锥度形状。7.如权利要求3所述的超高速磨头，其特征在于，动力主轴的输出端套设有一段弹簧，用于主动轮与动力部主轴接触面的契合。8.如权利要求3所述的超高速磨头，其特征在于，在动力主轴的两端均设有限制主...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志义，
申请(专利权)人：无锡市海鸿精工机械制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32