高速心轴内冷动静油压永磁伺服电主轴制造技术

本申请公开了一种高速心轴内冷动静油压永磁伺服电主轴，主要用于磨床砂轮轴或高端车床动力轴上，包括主轴心轴与伺服电机心轴同轴一体化结构、三个钨钢套(硬质合金)轴承、主轴壳体、安装主轴箱体、伺服电机转子、定子、伺服电机中空编码器和供油管路；本申请创新在于应用了钨钢套(硬质合金)轴承，有效控制热胀系数，提高耐磨性，加入了主轴心轴中空制冷回流循环装置，加入恒温控制器，有效控制心轴的升温变形，使已知的动静油压永磁伺服电主轴转速度调速范围得到拓宽，在不丢失高精度，高刚性的情况下，达到更高的转速。

High speed spindle with internal cooling, dynamic, static and hydraulic permanent magnet servo motor

【技术实现步骤摘要】
高速心轴内冷动静油压永磁伺服电主轴
本申请涉及高精密动静油压电主轴
，尤其涉及一种高速心轴内冷动静油压永磁伺服电主轴。
技术介绍
液体动静压机械主轴是我国80年代发展起来具有世界先进水平的高新技术产品，动静油压主轴现有最常用公知的主要是以机械结构的单元组成，动力来源主要以电动机，通过皮带轮这个公知方法联接。也有把动静压机械主轴与电动机直联的，也有把电动机的转子、定子拆解之后装在动静油压机械轴中间的，现有公开的技术有很多，都有待提升及完善。如重量、体积、刚性、精度、热稳定性、可编程数控定位分度旋转等一系列的技术难题。在已公开的专利中虽有提出主轴可以达到高速或有更宽的调速范围，但在实际应用并未达到其所述的对结果，其最大的技术病颈在于无法处理主轴在高转速中产生的热量及金属的热胀性，如要得到更高的转速及调速范围，方法只有控制应用材料的温升热胀或扩大轴心与轴承的配合间隙，如配合间隙大了，当然可以得到更高的转速，但油若被外力负载过载时则会失去旋转精度，使轴心与轴承接触到，从而加速损坏主轴，以丢失高刚性，丢失高精度为代价，则失去了油压动静主轴专利技术的目的。如不断提高油压的泵入的压力，则无法用机械方法去密封，导至漏油，并使所有的机械部承受高压内胀力后产生应力，使所有的轴机械配件形变而丢失精度。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种高速心轴内冷动静油压永磁伺服电主轴，安装于磨床砂轮轴或高端车床动力轴上，包括主轴心轴、主轴永磁伺服电机、主轴壳体、主轴安装箱体和主轴油压站机构；所述主轴油压站机构向安装在主轴安装箱体内的主轴壳体腔内供油；所述主轴壳体上设置有进油口、出油口以及密封件；所述主轴心轴分为输出部和输入部；所述主轴心轴的输入部位于伺服电机的转子内孔心轴内，所述伺服电机与主轴心轴之间形成同轴一体化心轴结构；所述主轴心轴的输出部外侧上，沿输出端向输入端方向依次设置有止推钨钢套(硬质合金)轴承、主轴心轴止推法兰、径向止推钨钢套(硬质合金)轴承和径向内支撑钨钢套(硬质合金)轴承；所述径向止推钨钢套(硬质合金)轴承和径向内支撑钨钢套(硬质合金)轴承的外部设置有所述主轴壳体的套轴；所述止推钨钢套(硬质合金)轴承的径向外侧设置有法兰面；所述径向内支撑钨钢套(硬质合金)轴承的轴承位于主轴心轴的输出部一侧的外表面上；所述径向止推钨钢套(硬质合金)轴承和径向钨钢套(硬质合金)轴承均位于主轴壳体的壳体内侧；所述主轴壳体在主轴心轴的输出端一侧设置有箱体轴前盖；所述箱体轴前盖的内侧与止推钨钢套(硬质合金)轴承相配合进行密封；所述主轴壳体穿过主轴安装箱体并与主轴安装箱体的前端固定；所述伺服电机的壳体通过螺栓与主轴安装箱体的后端固定；所述伺服电机包括：主轴永磁伺服电机转子、主轴永磁伺服电机定子、永磁伺服电机冷却水套、中空伺服永磁电机绝对值编码器、后拉油压缸联接法兰和后置式油压旋转缸或气压缸；其中，所述主轴永磁伺服电机转子、主轴永磁伺服电机定子、永磁伺服电机冷却水套和伺服电机的壳体依次由内至外位于主轴心轴的输入部外壁上；所述主轴永磁伺服电机转子通过内衬套与主轴心轴联接，通过胀套、压盖紧固螺栓方式安装固定；所述永磁伺服电机的壳体为圆筒状，安装端为法兰形，另一端为电源线出线端，设有密封端盖，密封端盖外侧安装固定中空伺服永磁电机绝对值编码器；所述密封端盖上安装有中控编码器密封端盖；所述中空伺服永磁电机绝对值编码器位于中控编码器密封端盖内，并通过永磁伺服电机出线密封接头与外部连接；所述主轴心轴的输入部伸出永磁伺服电机的壳体的后端密封端盖，端部通过螺栓连接液压油缸安装法兰；所述液压油缸安装法兰通过螺栓连接后拉油压缸联接法兰；所述主轴心轴、主轴安装箱体和伺服电机及编码器形成全密封三防结构；所述后置式油压旋转缸或气压缸作为主轴工件快速夹持固定机构。进一步地，所述主轴心轴的输入部为中空结构，输出部为实心结构；所述主轴心轴的输出部的输出端采用平端结构，用于联接输出砂轮法兰；所述主轴心轴的输出部的输出端采用外锥形结构，用于联接内锥形砂轮法法兰盘；所述砂轮法兰盘带有在线动平衡调节块及多个调节螺栓。所述主轴心轴的输出部的输出端设置反牙外螺纹，用于安装法兰紧固螺母或转接小直径砂轮轴杆或镗刀或铣刀盘，所述砂轮杆外周设有多个动平衡调节螺栓，所述砂轮杆锁紧螺母设置有多个动平衡调节螺栓；所述砂轮轴杆用于磨削工件内孔、内壁；所述主轴心轴的中空结构部分通入冷却回流循环装置，主轴心轴的输入部的输入端设置高压进油孔，与主轴壳体腔室共用出油口，形成一个封密的液流循环内腔；所述进油口设有转接滚动密封轴承和转接法兰，在主轴心轴高速转时，接入的液压管接头及管路不动；所述主轴心轴内设有多个用于制冷回流的小孔。进一步地，所述止推钨钢套轴承、径向止推钨钢套轴承、径向内支撑钨钢套轴承，均设有进油槽以及多道油密封环，密封环为耐磨耐高温材料。进一步地，所述箱体轴前盖设有密封环，用于密封止推钨钢套轴承轴承。进一步地，所述主轴安装箱体为多面体空腔结构，其中箱内内部为空腔；所述主轴安装箱体的两端用于支撑主轴的固定；所述主轴安装箱体的安装底面采用小方格腔体避空设置加强筋，底座中间设有导向滑动槽；所述主轴安装箱体的前后两端，在底部与主轴壳体孔下方设有多个避重孔，孔与孔壁间设有加强筋，箱体底部两侧设有回油口螺纹孔，箱体上部设有进油口螺纹孔，箱体顶部设有封盖板，用螺栓锁入安装。进一步地，所述主轴永磁伺服电机定子的绝缘等级为F级，定子内置温度传感器和130℃以内的常闭热保护器；所述主轴永磁伺服电机转子和主轴永磁伺服电机定子均采用电压等级为400V高压输入，采用6极或4极的高转矩绕阻定子，定子外壳设有冷却水套，用于冷却运行产生的温度，通过外部液冷却使其能在恒定的温度平稳运行。进一步地，所述永磁伺服电机的壳体与主轴安装箱体联接，永磁伺服电机的壳体套设在永磁伺服电机冷却水套的外圆上；所述永磁伺服电机的壳体一端设有冷却液入口接头，另一端设有回液出口，通过循环液流通带走主轴旋转时产生的热量。进一步地，所述中空伺服永磁电机绝对值编码器由外磁环与内磁环及编码器读数头组成，其中内磁环固定在主轴心轴上，外磁环与编码器读数头固定在密封端盖外侧。进一步地，所述主轴心轴内孔设置有BT或莫氏结构的外锥型并带有反牙螺纹螺杆。进一步地，所述主轴油压站机构包括油站容油箱，油压泵，油压阀，压力表，高压管路和恒温制冷油冷机；所述油站容油箱的液压油采用5-10#液压主轴油，主轴油的使用温度定为20-25℃之间，油压站在静压情况下的压力为1.8-3.5mpa；所述主轴油通过所述油压站泵入主轴壳体的腔体内，由回油口回流至油压站，再由油压站泵入主轴壳体的腔体内，主轴油通过恒温制冷油冷机控制油温度进液流循环制冷达到恒温效果。在本申请实施例中，本专利技术应用了钨钢套轴承，有效控制热胀系数，提高耐磨性，加入了主轴心轴中空制冷回流循环装置，加入恒温控制器，有效控制心轴的升温变形。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速心轴内冷动静油压永磁伺服电主轴，安装于磨床砂轮轴或高端车床动力轴上，其特征在于：包括主轴心轴、主轴永磁伺服电机、主轴壳体、主轴安装箱体和主轴油压站机构；所述主轴油压站机构向安装在主轴安装箱体内的主轴壳体腔内供油；所述主轴壳体上设置有进油口、出油口及密封件；/n所述主轴心轴分为输出部和输入部；所述主轴心轴的输入部位于伺服电机的转子内孔心轴内，所述伺服电机与主轴心轴之间形成同轴一体化心轴结构；/n所述主轴心轴的输出部外侧上，沿输出端向输入端方向依次设置有止推钨钢套轴承、主轴心轴止推法兰、径向止推钨钢套轴承和径向内支撑钨钢套轴承；所述径向止推钨钢套轴承和径向内支撑钨钢套轴承的外部设置有所述主轴壳体的套轴；所述止推钨钢套轴承的径向外侧设置有法兰面；所述径向内支撑钨钢套轴承的轴承位于主轴心轴的输出部一侧的外表面上；所述径向止推钨钢套轴承和径向钨钢套轴承均位于主轴壳体的壳体内侧；所述主轴壳体在主轴心轴的输出端一侧设置有箱体轴前盖；所述箱体轴前盖的内侧与止推钨钢套轴承相配合进行密封；/n所述主轴壳体穿过主轴安装箱体并与主轴安装箱体的前端固定；所述伺服电机的壳体通过螺栓与主轴安装箱体的后端固定；/n所述伺服电机包括：主轴永磁伺服电机转子、主轴永磁伺服电机定子、永磁伺服电机冷却水套、中空伺服永磁电机绝对值编码器、后拉油压缸联接法兰和后置式油压旋转缸或气压缸；/n其中，所述主轴永磁伺服电机转子、主轴永磁伺服电机定子、永磁伺服电机冷却水套和伺服电机的壳体依次由内至外位于主轴心轴的输入部外壁上；所述主轴永磁伺服电机转子通过内衬套与主轴心轴联接，通过胀套、压盖紧固螺栓方式安装固定；/n所述永磁伺服电机的壳体为圆筒状，安装端为法兰形，另一端为电源线出线端，设有密封端盖，密封端盖外侧安装固定中空伺服永磁电机绝对值编码器；所述密封端盖上安装有中控编码器密封端盖；所述中空伺服永磁电机绝对值编码器位于中控编码器密封端盖内，并通过永磁伺服电机出线密封接头与外部连接；所述主轴心轴的输入部伸出永磁伺服电机的壳体的后端密封端盖，端部通过螺栓连接液压油缸安装法兰；所述液压油缸安装法兰通过螺栓连接后拉油压缸联接法兰；/n所述主轴心轴、主轴安装箱体和伺服电机及编码器形成全密封三防结构；所述后置式油压旋转缸或气压缸作为主轴工件快速夹持固定机构。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高速心轴内冷动静油压永磁伺服电主轴，安装于磨床砂轮轴或高端车床动力轴上，其特征在于：包括主轴心轴、主轴永磁伺服电机、主轴壳体、主轴安装箱体和主轴油压站机构；所述主轴油压站机构向安装在主轴安装箱体内的主轴壳体腔内供油；所述主轴壳体上设置有进油口、出油口及密封件；
所述主轴心轴分为输出部和输入部；所述主轴心轴的输入部位于伺服电机的转子内孔心轴内，所述伺服电机与主轴心轴之间形成同轴一体化心轴结构；
所述主轴心轴的输出部外侧上，沿输出端向输入端方向依次设置有止推钨钢套轴承、主轴心轴止推法兰、径向止推钨钢套轴承和径向内支撑钨钢套轴承；所述径向止推钨钢套轴承和径向内支撑钨钢套轴承的外部设置有所述主轴壳体的套轴；所述止推钨钢套轴承的径向外侧设置有法兰面；所述径向内支撑钨钢套轴承的轴承位于主轴心轴的输出部一侧的外表面上；所述径向止推钨钢套轴承和径向钨钢套轴承均位于主轴壳体的壳体内侧；所述主轴壳体在主轴心轴的输出端一侧设置有箱体轴前盖；所述箱体轴前盖的内侧与止推钨钢套轴承相配合进行密封；
所述主轴壳体穿过主轴安装箱体并与主轴安装箱体的前端固定；所述伺服电机的壳体通过螺栓与主轴安装箱体的后端固定；
所述伺服电机包括：主轴永磁伺服电机转子、主轴永磁伺服电机定子、永磁伺服电机冷却水套、中空伺服永磁电机绝对值编码器、后拉油压缸联接法兰和后置式油压旋转缸或气压缸；
其中，所述主轴永磁伺服电机转子、主轴永磁伺服电机定子、永磁伺服电机冷却水套和伺服电机的壳体依次由内至外位于主轴心轴的输入部外壁上；所述主轴永磁伺服电机转子通过内衬套与主轴心轴联接，通过胀套、压盖紧固螺栓方式安装固定；
所述永磁伺服电机的壳体为圆筒状，安装端为法兰形，另一端为电源线出线端，设有密封端盖，密封端盖外侧安装固定中空伺服永磁电机绝对值编码器；所述密封端盖上安装有中控编码器密封端盖；所述中空伺服永磁电机绝对值编码器位于中控编码器密封端盖内，并通过永磁伺服电机出线密封接头与外部连接；所述主轴心轴的输入部伸出永磁伺服电机的壳体的后端密封端盖，端部通过螺栓连接液压油缸安装法兰；所述液压油缸安装法兰通过螺栓连接后拉油压缸联接法兰；
所述主轴心轴、主轴安装箱体和伺服电机及编码器形成全密封三防结构；所述后置式油压旋转缸或气压缸作为主轴工件快速夹持固定机构。


2.根据权利要求1所述的高速心轴内冷动静油压永磁伺服电主轴，其特征在于：
所述主轴心轴的输入部为中空结构，输出部为实心结构；
所述主轴心轴的输出部的输出端采用平端结构，用于联接输出砂轮法兰；
所述主轴心轴的输出部的输出端采用外锥形结构，用于联接内锥形砂轮法法兰盘；所述砂轮法兰盘带有在线动平衡调节块及多个调节螺栓。
所述主轴心轴的输出部的输出端设置反牙外螺纹，用于安装法兰紧固螺母或转接小直径砂轮轴杆或镗刀或铣刀盘，所述砂轮杆外周设有多个动平衡调节螺栓，所述砂轮杆锁紧螺母设置有多个动平衡调节螺栓；所述砂轮轴杆用于磨削工件内孔、内壁；
所述主轴心轴的中空结构部分通入冷却回流循环装置，主轴心轴的输入部的输入端设置高压进油孔，与主轴壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡功明，
申请(专利权)人：胡功明，
类型：发明
国别省市：安徽;34