一种加工中心机用高速高精度主轴机构，包括主轴、内置电动机、偏心补偿组件、螺旋冷却套；所述主轴的前、后端外圆上分别设置前轴承组、后轴承组，所述内置电动机安装在前轴承组与后轴承组之间；所述内置电动机为异步电机并且由内至外由转子、定子、机壳组成，所述转子通过热压方式装配在主轴上。本实用新型专利技术所述的加工中心机用高速高精度主轴机构，结构设计合理，通过偏心补偿组件对主轴的偏心进行识别以及补偿改善，避免偏心影响主轴的回转精度，通过设置螺旋冷却套配合机壳内的冷却流道，对前轴承组、后轴承组、定子进行冷却散热，避免主轴机构温度升高引起的主轴热伸长和热变形导致的加工精度降低，应用前景广泛。应用前景广泛。应用前景广泛。
【技术实现步骤摘要】
一种加工中心机用高速高精度主轴机构
[0001]本技术涉及主轴
，具体涉及一种加工中心机用高速高精度主轴机构。
技术介绍
[0002]加工中心机的主轴机构是加工中心机的核心零部件。加工中心机的主轴机构分为机械主轴单元和电主轴单元。从加工场景上来看，机械主轴单元更加适合重载切削，电主轴更适合于高速切削，如磨削和雕铣加工。
[0003]电主轴单元采用电机内置的形式，简化了主轴的传动系统，实现了机床主轴的零传动，这种配置也使得高速电主轴具有结构紧凑，安装方便，动态响应特性好等优点，制造业对高速高精度加工的需求推动了电主轴的飞速发展。但是，电主轴单元具有2个很明显的缺点，一是由于制造、装配等误差，有可能导致电主轴单元内置电机定子和转子的回转中心不重合，在高速运行过程中，随着转速的提高，转子在径向方向受到的电磁力不再保持平衡，因此转子表面将产生不平衡磁拉力，同时转子热膨胀逐渐加剧，在两者的共同作用下，内置电机定子和转子的回转中心在原有的静偏心的基础上，又进一步加剧了偏心，影响高速电主轴单元的回转精度；二是电机定转子和轴承发热难以在有限的空间内有效散发，电主轴单元的温度升高， 会引起主轴热伸长和热变形，导致加工精度降低。
[0004]中国专利申请号为CN210702604U公开了一种散热效果好的高速电主轴，电主轴本体的内部开设有腔体，腔体的外侧固定安装有散热层，散热层和电主轴本体内部相通，腔体内设置有主轴，电主轴本体的外侧固定安装有外壳，电主轴本体的顶部外表面固定安装有轴承，轴承和散热层为上下位关系，提高了电主轴的散热性能，没有解决电主轴的偏心问题。
技术实现思路
[0005]技术目的：为了克服以上不足，本技术的目的是提供一种加工中心机用高速高精度主轴机构，结构设计合理，通过偏心补偿组件对主轴的偏心进行识别以及补偿改善，避免偏心影响主轴的回转精度，通过设置螺旋冷却套配合机壳内的冷却流道，对前轴承组、后轴承组、定子进行冷却散热，避免主轴机构温度升高引起的主轴热伸长和热变形导致的加工精度降低，应用前景广泛。
[0006]技术方案：一种加工中心机用高速高精度主轴机构，包括主轴、内置电动机、偏心补偿组件、螺旋冷却套；所述主轴的前、后端外圆上分别设置前轴承组、后轴承组，所述内置电动机安装在前轴承组与后轴承组之间；所述内置电动机为异步电机并且由内至外由转子、定子、机壳组成，所述转子通过热压方式装配在主轴上；所述偏心补偿组件包括位移传感器组、电磁铁组、悬浮力绕组，所述位移传感器组由若干个位移传感器组成，若干个所述位移传感器均匀设置在前轴承组和/或后轴承组端的轴截面位置，所述电磁铁组由若干个所述电磁铁组成，若干个所述电磁铁均匀设置在前轴承组和/或后轴承组端的轴截面处，所
述悬浮力绕组设置在定子中；所述定子、机壳之间设置有螺旋冷却套，所述机壳内设置有冷却流道，所述螺旋冷却套与冷却流道连通。
[0007]本技术所述的加工中心机用高速高精度主轴机构，结构设计合理，通过偏心补偿组件对主轴的偏心进行识别以及补偿改善，避免偏心影响主轴的回转精度，通过设置螺旋冷却套配合机壳内的冷却流道，对前轴承组、后轴承组、定子进行冷却散热，避免主轴机构温度升高引起的主轴热伸长和热变形导致的加工精度降低。
[0008]其中，本技术将内置电动机安装在前轴承组与后轴承组之间，降低了主轴机构的轴向尺寸，提高了主轴机构的整体刚性， 适用于高转速、大功率且刚度需求较高的磨削这类应用场景。
[0009]所述偏心补偿组件的工作原理如下：前轴承组和/或后轴承组的位移传感器对主轴的偏心位移进行检测并且将该偏心位移数据反馈给加工中心机的控制系统，然后加工中心机的控制系统再分别控制电磁铁组、悬浮力绕组对主轴进行偏心补偿。
[0010]具体地，当位移传感器均未加检测到主轴的偏心位移时，所有的电磁铁通入的电流大小都相同，当位移传感器检测到主轴的偏心位移时，该偏心位移数据实时反馈给加工中心机的控制系统，根据位移传感器检测到的偏心位移数据，加工中心机的控制系统控制各电磁铁通入的电流大小，使所有的电磁铁产生一个径向电磁合力，起到补偿主轴轴承端偏心的作用，与此同时，加工中心机的控制系统还控制悬浮力绕组通入的电流方向和大小，改变转子的悬浮力，从而控制作用于转子的径向补偿力和方向，起到了抑制转子偏心振动的作用。
[0011]进一步的，上述的加工中心机用高速高精度主轴机构，所述前轴承组的外圈由前端盖、机壳前端进行固定；所述后轴承组的外圈可以沿主轴作轴向移动。
[0012]进一步的，上述的加工中心机用高速高精度主轴机构，所述机壳后端设置有直线轴承总成，所述直线轴承总成内套装有后轴承座，所述后轴承组设置于后轴承座内，所述后轴承座周向均布 6 个弹簧52以来对后轴承组的外圈施加预紧力。
[0013]后轴承座周向均布 6 个弹簧，可以对后轴承外圈施加预紧力，以补偿主轴运转过程中产生的热伸长，从而降低温度对主轴机构加工精度和效率的影响。
[0014]进一步的，所述的加工中心机用高速高精度主轴机构，所述前轴承组的内圈与主轴通过过盈配合方式安装，并且由前轴承锁紧螺母14限制前轴承组的轴向移动；所述后轴承组的内圈与主轴通过过盈配合方式安装，并且由后轴承锁紧螺母限制后轴承组的轴向移动。
[0015]进一步的，上述的加工中心机用高速高精度主轴机构，所述位移传感器组的位移传感器的数量为2或者4个，所有的位移传感器构成一个圆形结构并且与主轴1同心，相邻2个位移传感器与所述圆形结构的圆心构成的角度为180
°
或者90
°
；每个所述位移传感器均与加工中心机的控制系统相连接。
[0016]当主轴与圆心同心时，位移传感器测得的位移量均为零；当主轴发生偏心时，各位移传感器会测出不同的位移量，各位移传感器将这些偏心位移量数据传送给加工中心机的控制系统，加工中心机的控制系统会计算、分析出主轴与圆心的偏移量e及偏心方向，进而计算出不平衡力。
[0017]进一步的，上述的加工中心机用高速高精度主轴机构，所述电磁铁的数量为6或者
12个；所有的所述电磁铁构成一个圆形结构并且与主轴1同心，相邻2个电磁铁与所述圆形结构的圆心构成的角度为30
°
或者60
°
；每个所述电磁铁设置有一个独立电路并且与电源相连接。
[0018]加工中心机的控制系统根据各位移传感器传输的偏心位移量数据，计算、分析出主轴与圆心的偏移量e及偏心方向，以及计算、分析不平衡力，然后加工中心机的控制系统通过控制每个的电磁铁的电源、独立电路，改变各个电磁铁中电流大小，使所有的电磁铁产生一个和不平衡力方向相反的补偿力，即所有的电磁铁产生一个径向电磁合力，起到补偿主轴轴承端偏心的作用。
[0019]进一步的，上述的加工中心机用高速高精度主轴机构，所述冷却流道包括冷却进流道、前轴承组冷却流道、螺旋冷却套冷却进流道、螺旋冷却套冷却出流道、后轴承组冷却流道、冷却出流道，冷却系统的进本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种加工中心机用高速高精度主轴机构，其特征在于，包括主轴（1）、内置电动机（2）、偏心补偿组件（3）、螺旋冷却套（4）；所述主轴（1）的前、后端外圆上分别设置前轴承组（11）、后轴承组（12），所述内置电动机（2）安装在前轴承组（11）与后轴承组（12）之间；所述内置电动机（2）为异步电机并且由内至外由转子（21）、定子（22）、机壳（23）组成，所述转子（21）通过热压方式装配在主轴（1）上；所述偏心补偿组件（3）包括位移传感器组（31）、电磁铁组（32）、悬浮力绕组，所述位移传感器组（31）由若干个位移传感器（311）组成，若干个所述位移传感器（311）均匀设置在前轴承组（11）和/或后轴承组（12）端的轴截面位置，所述电磁铁组（32）由若干个所述电磁铁（321）组成，若干个所述电磁铁（321）均匀设置在前轴承组（11）和/或后轴承组（12）端的轴截面处，所述悬浮力绕组设置在定子（22）中；所述定子（22）、机壳（23）之间设置有螺旋冷却套（4），所述机壳（23）内设置有冷却流道（231），所述螺旋冷却套（4）与冷却流道（231）连通。2.根据权利要求1所述的加工中心机用高速高精度主轴机构，其特征在于，所述前轴承组（11）的外圈由前端盖（13）、机壳（23）前端进行固定；所述后轴承组（12）的外圈可以沿主轴（1）作轴向移动。3.根据权利要求1所述的加工中心机用高速高精度主轴机构，其特征在于，所述机壳（23）后端设置有直线轴承总成（5），所述直线轴承总成（5）内套装有后轴承座（51），所述后轴承组（12）设置于后轴承座（51）内，所述后轴承座（51）周向均布 6 个弹簧（52）以来对后轴承组（12）的外圈施加预紧力。4.根据权利要求1所述的加工中心机用高速高精度主轴机构，其特征在于，所述前轴承组（11）的内圈与主轴（1）通过过盈配合方式安装，并且由前轴承锁紧螺母（14）限制前轴承组（11）的轴向移动；所述后轴承组（...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏孝武，
申请(专利权)人：哈硕永业精密机械苏州有限公司，
类型：新型
国别省市：
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