一种数控磨床用大扭矩皮带主轴制造技术

本发明专利技术公开了一种数控磨床用大扭矩皮带主轴，包括：电主轴箱、运动主轴、控制主缸、内置电机组件和轴稳定组件，电主轴箱的底面设有支撑座，电主轴箱的内侧设有风冷空腔，控制主缸固定安装于电主轴箱的一侧且输出端与运动主轴的一端活动连接，运动主轴转动套接于电主轴箱的内侧且一端设有离合连轴器。本发明专利技术中，通过采用内置式驱动结构，利用运动主轴外套永磁环座和永磁块与磁轭定子表面给定的交变电流形成转子和定子结构，比重大的钢制主轴在快速加速和快速减速时利用磁轭定子表面线圈电流的改变从而直接作用于主轴限制或增大主轴运动偏向力，对加减速阶段进行额外动能补充和动能溃退限制从而保证主轴在加工中的稳定动能输出。输出。输出。

A high torque belt spindle for CNC grinding machine

【技术实现步骤摘要】
一种数控磨床用大扭矩皮带主轴


[0001]本专利技术涉及机床
，具体为一种数控磨床用大扭矩皮带主轴。

技术介绍

[0002]为了提高如机械加工中心那样的机床的切削速度，就希望固定刀具并向刀具传递转动力的主轴高速转动。为实现主轴的高速转动，就必须考虑例如轴承的润滑及冷却，和包含主轴的转动部分的动态平衡；并且提高主轴的静态刚性和动态刚性，及减小其热变形和惯性力也是重要的。
[0003]在现有技术中，主轴的换刀时，由于没有换刀信号感应装置，在拉刀和卸刀时，拉杆的位移往往不容易操控，无论是人手换刀或自动换刀都会造成位移过大或过小的结果，位移过大拉杆则容易损坏，位移过小则换不了刀。气压卸刀机构中的气缸，结构复杂，密封性能低，传动也不平稳，频繁换刀则容易损坏或漏气，使用寿命短，需要频繁更换液气缸。换刀装置均构造复杂，换刀过程繁琐，然而拉紧力又不足，通常主轴的所有部分或者大部分是由碳素钢和合金钢制成的，比重大的钢制主轴在快速加速和快速减速时受到较大的惯性力的限制，因此，为减小惯性力就希望在不牺牲强度的情况下减小主轴的重量，导致主轴扭矩下降。
[0004]在各类高档数控机床的精密加工和超精密加工中，热误差的影响占比非常大，最大可占机床总误差的70％。如何有效的改善热特性，从而有效的降低机床热误差产生的不利影响，已经成为我国制造行业设备研发急需解决的技术瓶颈。传统的高档精密数控机床消除热误差产生的影响，其一是采用误差补偿模型嵌入到数控系统中，被动的接受传感器发来的检测值来进行误差补偿，但是由于热变形非线性时变的过程，一般的模型很难准确跟踪实时热变形，其二是建立恒温室，将数控机床置于恒温室里用大型空调对温度进行主动调节，但是前期投入和后期运行维护成本极高。
[0005]有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供一种数控磨床用大扭矩皮带主轴，来解决目前存在的机床主轴惯性质量降低导致扭矩减弱，以及高温热膨胀影响的问题，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0007]为此，本专利技术所采用的技术方案为：一种数控磨床用大扭矩皮带主轴，包括：电主轴箱、运动主轴、控制主缸、内置电机组件和轴稳定组件，所述电主轴箱的底面设有支撑座，所述电主轴箱的内侧设有风冷空腔，所述控制主缸固定安装于电主轴箱的一侧且输出端与运动主轴的一端活动连接，所述运动主轴转动套接于电主轴箱的内侧且一端设有离合连轴器，所述运动主轴的外侧啮合套接有主轴驱动套管，所述电主轴箱的一端转动安装有与离合连轴器另一端固定连接的皮带传动轮，所述内置电机组件和轴稳定组件固定安装于电主轴箱的内侧；所述轴稳定组件包括第一稳定环座、第二稳定环座和配重环套，所述配重环套
转动套接于主轴驱动套管的外侧，所述配重环套的外周和第二稳定环座内侧设有液流间隙，所述液流间隙的外侧与第二稳定环座的内侧设有间隙，所述配重环套的外侧固定套接有轴承环，所述第二稳定环座固定套接于轴承环的外侧，所述第一稳定环座固定套接于第二稳定环座的外侧，所述第一稳定环座的内侧开设有环流槽，所述环流槽的一侧与第二稳定环座的内侧间隙相连通；所述内置电机组件包括磁轭定子、永磁环座和永磁块，所述永磁环座固定套接于主轴驱动套管的外侧，所述永磁块固定套接于永磁环座的外侧，所述磁轭定子的外侧设有电磁线圈，所述磁轭定子的外侧与电主轴箱的内侧相抵接，所述永磁块为永磁块结构且转动套接于磁轭定子的内侧。
[0008]本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述离合连轴器的外侧设有花键凸棱，所述主轴驱动套管的内侧开设有与所述花键凸棱相适配的啮合槽，所述花键凸棱的排布方向与控制主缸的输出方向相同，所述控制主缸为气动缸，所述控制主缸的输出端设有与运动主轴一端固定连接的轴承套。
[0009]通过采用上述技术方案，利用运动主轴外侧花键与主轴驱动套管的啮合套接进行传动，在主轴驱动套管转动中运动主轴同步转动，并在离合停机过程中通过控制主缸的驱动使运动主轴在主轴驱动套管内部回退从而断开与皮带传动轮的传动停止传动，避免外侧机床加工端头对运动主轴的反向驱动，便于实现快速停机。
[0010]本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主轴驱动套管为精钢材质构件，所述永磁环座和永磁块固定于主轴驱动套管的外侧，所述主轴驱动套管呈圆管状且圆心与运动主轴的圆心同心，所述主轴驱动套管的外侧与电主轴箱的内侧滑动抵接且主轴驱动套管的外侧固定套接有若干固定于电主轴箱内侧的滚珠轴承。
[0011]通过采用上述技术方案，利用大质量主轴驱动套管进行运动主轴的套接提高旋转主轴质量，从而提高其转动惯量，在电主轴箱的内部通过多轴承进行支撑转动输出更大扭矩动能且在内置电机的驱动下，保证大扭矩动能的稳定输出。
[0012]本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述电主轴箱的表面设有液冷进液管口和出液管口，所述进液管口和出液管口分别位于电主轴箱的两端并连通有位于电主轴箱内部的液冷流道，且液冷流道经过主轴驱动套管的外侧贯通至永磁环座的两端，且液冷流道与第二稳定环座的内侧间隙相连通，所述进液管口和出液管口的端部连通有循环泵。
[0013]通过采用上述技术方案，利用循环液冷系统进行冷却油液得泵送，在油液通过电主轴箱内部油道进行热量得导出避免运动主轴热膨胀导致配合间隙间的摩擦，且油液的循环输入导出主轴运动中磨损铁屑避免主轴废屑卡死，对主轴进行润滑。
[0014]本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述磁轭定子的外侧设有若干翅片槽，且磁轭定子的外侧套接有多股电磁线圈，电磁线圈的电极端电连接有电流发生器，所述磁轭定子和永磁环座为磁轭结构。
[0015]通过采用上述技术方案，利用电流发生器对磁轭定子表面电磁线圈进行电流的通入，且利用不断变化的电流在与磁轭定子形成变化的磁场与永磁块进行相互作用形成电机结构，将电机结构内置于主轴内部以缩小结构体积，提高传动效能。
[0016]本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主轴驱动套管、永磁环座和第一稳定环座的圆心位于同一直线上，所述永磁环座的两端设有位于永磁块内侧液流环槽，所述液流环槽沿主轴驱动套管表面与第二稳定环座的内腔相连通。
[0017]通过采用上述技术方案，利用位于主轴驱动套管外表面与各器件内侧的配合间隙进行油路传输，便于更快带走主轴驱动套管的运动热量降低膨胀率，且相互联通的油路结构更好的进行热量交换，整体降温。
[0018]本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第二稳定环座通过轴承环固定套接于配重环套的外侧，所述配重环套的表面设有支撑环座，所述支撑环座的一端贯穿至第二稳定环座的内侧，且支撑环座的外周与第一稳定环座的内侧滑动抵接。
[0019]进一步的，所述配重环套和支撑环座为合金钢或钨钢材质构件，所述支撑环座的外周做表面硬化处理，所述支撑环座的两侧与第二稳定环座的内侧设有流道间隙。
[0020]通过采用上述技术方案，利用各个流道将液流导入电主轴箱和轴稳定组件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数控磨床用大扭矩皮带主轴，其特征在于，包括：电主轴箱（100）、运动主轴（200）、控制主缸（300）、内置电机组件（400）和轴稳定组件（500），所述电主轴箱（100）的底面设有支撑座（110），所述电主轴箱（100）的内侧设有风冷空腔（101），所述控制主缸（300）固定安装于电主轴箱（100）的一侧且输出端与运动主轴（200）的一端活动连接，所述运动主轴（200）转动套接于电主轴箱（100）的内侧且一端设有离合连轴器（220），所述电主轴箱（100）的一端转动安装有与离合连轴器（220）另一端固定连接的皮带传动轮（210），所述运动主轴（200）的外侧啮合套接有主轴驱动套管（230），所述内置电机组件（400）和轴稳定组件（500）固定安装于电主轴箱（100）的内侧；所述轴稳定组件（500）包括第一稳定环座（510）、第二稳定环座（520）和配重环套（530），所述配重环套（530）转动套接于主轴驱动套管（230）的外侧，所述配重环套（530）的外周和第二稳定环座（520）内侧设有液流间隙（521），所述液流间隙（521）的外侧与第二稳定环座（520）的内侧设有间隙，所述配重环套（530）的外侧固定套接有轴承环（522），所述第二稳定环座（520）固定套接于轴承环（522）的外侧，所述第一稳定环座（510）固定套接于第二稳定环座（520）的外侧，所述第一稳定环座（510）的内侧开设有环流槽（511），所述环流槽（511）的一侧与第二稳定环座（520）的内侧间隙相连通。2.根据权利要求1所述的一种数控磨床用大扭矩皮带主轴，其特征在于，所述内置电机组件（400）包括磁轭定子（410）、永磁环座（420）和永磁块（430），所述永磁环座（420）固定套接于主轴驱动套管（230）的外侧，所述永磁块（430）固定套接于永磁环座（420）的外侧，所述磁轭定子（410）的外侧设有电磁线圈，所述磁轭定子（410）的外侧与电主轴箱（100）的内侧相抵接，所述永磁块（430）为永磁块结构且转动套接于磁轭定子（410）的内侧。3.根据权利要求1所述的一种数控磨床用大扭矩皮带主轴，其特征在于，所述离合连轴器（220）的外侧设有花键凸棱，所述主轴驱动套管（230）的内侧开设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，曾燚，刘涛，吴明刚，
申请(专利权)人：冈田精机常州有限公司，
类型：发明
国别省市：