高精密动静油压永磁伺服可编程定位多功能电主轴制造技术

本申请公开了一种高精密动静油压永磁伺服可编程定位多功能电主轴，主要用于磨床或高端车床工件旋转轴，包括主轴心轴与伺服电机心轴同轴一体化结构、三个铜套轴承、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；本申请创新在于整合传统静压机械主轴与动压机械主轴为动静油压一体化，优化整合了传统的动静压主轴的动力电机用皮带传动的结构，采用伺服电机心轴与动静油压主轴心轴为同一轴心的结构，提高了传动平稳性，减去了皮带轮、皮带所产生的震动源，在永磁伺服电机的驱动下体积更小，动力更强，可在中空编码器反馈过程中实现在线调整旋转定位，负载由驱动器在线实时闭环控制，达到节能高效精确定位的输出结果。

High precision dynamic and static oil pressure permanent magnet servo programmable positioning multi-functional motorized spindle

【技术实现步骤摘要】
高精密动静油压永磁伺服可编程定位多功能电主轴
本申请涉及高精密动静油压电主轴
，尤其涉及一种高精密动静油压永磁伺服可编程定位多功能电主轴。
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。
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精密动静油压永磁伺服可编程定位多功能电主轴，可包括：主轴心轴、主轴永磁伺服电机、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腔体供油；所述主轴壳体上设置有进油口和出油口；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锡青铜套、箱体轴前盖、径向止推锡青铜套和径向内支撑锡青铜套；所述径向止推锡青铜套和径向内支撑锡青铜套的外部设置有主轴壳体；所述主轴心轴的输出部的前端连接有主轴前端输出转接法兰；所述止推锡青铜套的轴承后端设置有主轴心轴止推法兰，径向止推锡青铜套的轴承位于主轴心轴止推法兰的后端；所述止推锡青铜套的径向外侧设置有法兰面；所述径向内支撑锡青铜套的轴承位于主轴心轴的输出部一侧的外表面上；所述径向止推锡青铜套轴承和径向锡青铜套轴承均位于主轴壳体的壳体内侧；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，所述主轴心轴为中空结构，用于穿过拉杆或接通加工生产切削液。进一步地，所述止推锡青铜套、径向止推锡青铜套、径向内支撑锡青铜套，均设有多道油密封环，密封环为耐磨耐高温材料，铜套的材质为优质耐磨锡青铜。进一步地，所述箱体轴前盖设有密封环，用于密封止推锡青铜套轴承。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或莫氏结构的内锥孔。进一步地，所述的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，本专利技术实现了动静油压机械主轴与主轴转定子及伺服数控闭环编码器及主轴高精度安装壳体“四合为一”整机结构，精简整合中间许多复杂环节，提高了传动精度，提高了主轴整体稳定性，减少动力传动过程中的能耗，提高整体到机床上的应用精度，减少了整体重量，减小整体轴体积。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请实施例提供的整体结构立体图；图2是图1的截面结构示意图；图3是主轴心轴的截面结构示意图；图4是主轴的界面结构示意图；图5是主轴安装箱体的剖面结构示意图；图6-8分别是本主轴的输出端分别在不同场景下的加装结构示意图。图中附图标记的含义：100-主轴心轴，200-主轴永磁伺服电机，300-主轴安装箱体，A-输出部，B-输入部，501-螺栓，101-止推锡青铜套,102-箱体轴前盖,103-主轴心轴止推法兰,104-径向止推锡青铜套,105-径向内支撑锡青铜套,106-紧固螺栓，107-主轴前端输出转接法兰,108-主轴心锥孔，109-主轴壳体，111-永磁吸盘，112-顶尖，113-液压卡盘，114-卡爪，201A-伺服电机冷却水进油口，201B-伺服电机冷却水出油口，202-油管接头，203-永磁伺服电机冷却水套，204-主轴永磁伺服电机转子，205-主轴永磁伺服电机定子，206-中空伺服永磁电机绝对值编码器，207-后拉油压缸联接法兰，208-密封端盖，209-中控编码器密封端盖，210-壳体，211-永磁伺服本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精密动静油压永磁伺服可编程定位多功能电主轴，安装于磨床或高端车床工件旋转轴上，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腔体供油；所述主轴壳体上设置有进油口和出油口；/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锡青铜套、箱体轴前盖、径向止推锡青铜套和径向内支撑锡青铜套；所述径向止推锡青铜套和径向内支撑锡青铜套的外部设置有所述主轴壳体的套轴；所述主轴心轴的输出部的前端连接有主轴前端输出转接法兰；所述止推锡青铜套的轴承后端设置有主轴心轴止推法兰，径向止推锡青铜套的轴承位于主轴心轴止推法兰的后端；所述止推锡青铜套的径向外侧设置有法兰面；所述径向内支撑锡青铜套的轴承位于主轴心轴的输出部一侧的外表面上；所述径向止推锡青铜套轴承和径向锡青铜套轴承均位于主轴壳体的壳体内侧；/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】
1.一种高精密动静油压永磁伺服可编程定位多功能电主轴，安装于磨床或高端车床工件旋转轴上，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腔体供油；所述主轴壳体上设置有进油口和出油口；
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锡青铜套、箱体轴前盖、径向止推锡青铜套和径向内支撑锡青铜套；所述径向止推锡青铜套和径向内支撑锡青铜套的外部设置有所述主轴壳体的套轴；所述主轴心轴的输出部的前端连接有主轴前端输出转接法兰；所述止推锡青铜套的轴承后端设置有主轴心轴止推法兰，径向止推锡青铜套的轴承位于主轴心轴止推法兰的后端；所述止推锡青铜套的径向外侧设置有法兰面；所述径向内支撑锡青铜套的轴承位于主轴心轴的输出部一侧的外表面上；所述径向止推锡青铜套轴承和径向锡青铜套轴承均位于主轴壳体的壳体内侧；
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所述的高精密动静油压永磁伺服可编程定位多功能电主轴，其特征在于：
所述主轴心轴为中空结构，用于穿过拉杆或接通加工生产切削液。


3.根据权利要求1所述的高精密动静油压永磁伺服可编程定位多功能电主轴，其特征在于：
所述止推锡青铜套、径向止推锡青铜套、径向内支撑锡青铜套，均设...

【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