在工具夹持设备中用于沿轴向移动一可旋转主轴的装置制造方法及图纸

一种在工具夹持设备中用于沿轴向移动一可旋转主轴（１）的装置，该主轴（１）在第一端（４）承载用于在上述主轴旋转过程中进行加工的装置，该装置包括一用于上述旋转的电机（３），及至少一个轴承（５，６），该轴承（５，６）径向支承该主轴（１）并允许该主轴（１）沿轴向移动。根据本发明专利技术，该主轴（１）具有一自由第二端（７），电磁装置用来作用于上述第二端，并克服沿相反轴向作用于上述第二端的压力的影响，将上述主轴沿轴向从第一端（４）拉到第二端（７），设置装置（１５）用来控制上述电磁装置，从而在该主轴旋转过程中实现该主轴（１）的上述轴向运动。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在工具夹持设备中用于沿轴向移动一可旋转主轴的装置，该主轴在其第一端承载用于在上述主轴旋转过程中进行加工的装置，该装置包括一驱动装置，如一用于上述旋转的电机，及至少一个轴承，该轴承径向支承该主轴并允许该主轴沿轴向移动。在研磨孔的机器中，为了质量的缘故有利的是，砂轮在旋转加工过程中还能够沿轴向前后移动。与非摆动主轴相比，其质量，即表面光洁度及孔的直线度都得到了提高。砂轮的磨损也更均匀，而需要的修理也少了。在这种常规机器中结构是这样的，整个主轴箱必须与心轴和砂轮一起沿轴向移动，从而沿轴向移动旋转主轴。由于此目的须很快完成且轴向位移很短，这些常规机器不能令人满意。主轴箱、心轴以及砂轮都必须快速移动，这就要求轴承结构刚度很大且无间隙，还需要大功率的驱动电机。主轴箱和驱动机构的磨损严重，这意味着需要很多维修工作。在当今的制造工艺中生产速度很高，旋转速度经常高于100000转/分，这意味着在常规机器中，可旋转主轴不能以令人满意的高速度，即生产的高速度轴向移动或摆动，而为了使所完成工件获得高质量，轴向移动的高速度是必须的。常规机器中必须移动的大质量在50-100千克范围，该质量导致振动并限制了摆动速度从而也限制了生产速度。很长时间以来，对于上述问题的满意的解决方案就有很强的商业需求。上面结合砂轮对该问题进行了描述。但在其它带有可旋转主轴的机器中也存在同样问题，该主轴支承用于在该主轴旋转过程中完成加工的装置。一个这种例子是如用于制造电路板的钻床，该钻床将完成非常小而快速的轴向运动。在德国专利公开DE3123199A1中，示出了一种用于轴向摆动一旋转主轴的结构，在该主轴上设置了一加工工具，如一砂轮。这种摆动是借助于两个弹簧而实现的，该两弹簧设置在位于该主轴上的一圆盘的相对侧，该两弹簧相互作用并被带入与该主轴沿轴向摆动的共振中。基于上述德国公开的装置有几个缺点。带入振动的质量非常大，如上所述，这是一严重的问题。另一个大的缺点是，摆动的速度被限制在弹簧系统的共振频率。日本专利公开1-240266中描述了另一种解决方案。在该结构中可旋转主轴上设置了一个径向延伸的转子，在上述转子的每一侧设置了一个电磁体。通过控制每个电磁体中的电流强度并从而控制转子上的磁力，该主轴被轴向摆动。这种结构的一个缺点是，设置在主轴上的转子非常重，使旋转轴更重，这就限制了主轴的旋转速度。另一个缺点是，带有两个电磁体的结构非常昂贵。根据上述日本公开的该结构的另一个严重缺点是，电磁体和转子需要许多空间。通过本专利技术获得一种装置，其中所有上述问题都被解决。根据本专利技术的装置特征在于，主轴具有一自由的第二端，电磁装置设置用来作用于上述第二端，并克服沿相反轴向作用于上述第二端的压力的效应，将上述主轴沿轴向从第一端拉到第二端，及设置装置用来控制上述电磁装置，从而在该主轴旋转过程中实现该主轴的上述轴向运动。根据本专利技术的一优选实施例，其特征在于，上述电磁装置包括一轴颈，该轴颈设置成使其自由端靠近主轴的上述第二端，一磁性线圈环绕上述轴颈设置，用于在上述轴颈的轴向产生一磁场，上述轴颈，磁性线圈以及主轴环绕该第二端的一端部都封闭在一外壳中，该外壳设置用来在封闭回路中对上述磁场进行导向，该封闭回路包括上述端部，上述轴颈，及一位于主轴第二端与轴颈自由端之间的间隙，从而该磁场以一与轴颈的自由端相反方向的力作用在主轴的上述端部。在根据本专利技术的装置中，只有可旋转主轴在轴向被移动或摆动。在根据本专利技术的装置中移动(摆动)的小的质量提高了高的加速度和最佳运动方式的可能性。因此主轴的轴向运动并不局限于正弦形式。下面将参照附图中所示例子对本专利技术进行详细描述。附图说明图1表示本专利技术第一实施例的示意性剖视图。图2表示第二实施例的示意性剖视图。图3是一示意图，用于表示一着陆轴承的一个例子的原理，该轴承用于承受在主轴轴向的力。文中公开了本专利技术的实施例，在一静止机械单元2，如一磨床的主轴箱中向一可旋转主轴1的提供轴向运动和高精度定位。设置一电机3向该可旋转主轴提供电能以在旋转过程中完成加工。主轴1设计成在主轴的一第一端4承载一工具，如一砂轮(未示出)。该主轴1由两个轴承支承，一个滚动轴承5，如以商标CARB销售的滚动轴承，和一气润滑轴承6。这些轴承设置成可在轴向方向移动，如以轴向轴承游隙移动。轴承5和6可以是具有密封功能并允许轴向移动的流体静力轴承或流体动力轴承。轴承6是非磁性的或环绕主轴包含一定厚度的非磁性材料，以减小由磁场产生的作用在主轴上的径向力。主轴具有一第二端部7。一轴颈8设置成使其自由端靠近主轴1的第二端7，一磁性线圈9环绕上述轴颈设置，用于在上述轴颈的轴向产生一磁场。该磁场在附图中以B表示。轴颈8，磁性线圈9以及主轴1环绕该第二端7的一端部都封闭在一外壳10中，该外壳10设置成在封闭回路中对由线圈9产生的磁场进行导向，该封闭回路包括上述端部，上述轴颈8和位于主轴第二端与轴颈自由端之间的间隙11。磁场以一与轴颈8的自由端相反方向的力作用在主轴的上述端部。外壳10环绕一空间12，该空间12包括位于主轴第二端7与轴颈自由端之间的间隙11。从气润滑轴承6漏出来的气体进入密封的上述空间12中，这样在上述空间中产生一过压。上述过压的强度由一阀(未示出)调节。主轴通过磁场克服作用在主轴第二端7上的过压的效应而沿轴向从第一端拉到第二端。在图1所示实施例中一位置检测装置13设置在穿过轴颈8的孔14中。该位置检测装置设置用来检测主轴1的轴向位置并向一控制装置15发出一相应的信号。控制装置15设置用来响应来自该位置检测装置的信号对电磁线圈9中的电流进行控制，从而控制主轴1的运动。该控制装置设计用来控制电磁线圈9中的电流强度，以一最佳方式移动或摆动主轴1和砂轮，从而以高质量进行磨削，该高质量涉及表面粗糙度、孔直线度、均匀磨损以及砂轮修整之间的较长间隔。如上所述，上述过压调节阀还用作一安全装置，当磁场由于失效而消失时该调节阀打开从而消除过压。优选地，上述安全装置是一由上述控制装置15控制的磁阀。根据本专利技术的装置的较大优点是，用于在主轴的轴向移动/摆动砂轮而必须移动的质量极小。只有主轴1和砂轮被移动。这种很小的可移动质量使得能够对控制装置进行设计以导引主轴完成最佳方式的运动。这种运动并不局限于正弦形式，且能够沿主轴的轴向使主轴1和砂轮产生一高的加速度。当上述端部之间的距离减小时，主轴1的第二端7与轴颈8的自由端之间的磁力将增大。根据一优选实施例，在主轴自由端的端部表面和/或轴颈自由端的端部表面设置一着陆轴承。在图1所示实施例中，该着陆轴承包括一涂在轴颈自由端的端部表面上的一石墨夹层或涂层16，用于在磁力控制失灵情况下防止该主轴的第二端与轴颈的自由端直接接触。上述石墨必须具有一定的厚度或者必须涂在一由非磁性材料制成的夹层或垫片上，使组合的厚度足够大。加工旋转过程中上述端部之间直接接触或上述端部之间距离太短将导致在调节系统失效情况下心轴损坏。该石墨夹层用作耐磨表面，并能够设置成与其它非磁性材料相结合，从而对磁力进行限制。有了该石墨夹层以及可能的与另一非磁性材料夹层或垫片的组合，上述两端部可至少在一短时间内接触，而没有心轴被损坏的危险。该着陆轴承可以不是石墨夹层或涂层，而是由石墨制成的垫片。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在工具夹持设备中用于沿轴向移动一可旋转主轴（１）的装置，该主轴（１）在第一端（４）承载用于在上述主轴旋转过程中进行加工的装置，包括一驱动装置，如一用于上述旋转的电机（３），及至少一个轴承（５，６），该轴承（５，６）径向支承该主轴（１）并允许该主轴（１）沿轴向移动，其特征在于，该主轴（１）具有一自由的第二端（７），设置电磁装置以作用于上述第二端，并克服沿相反轴向作用于上述第二端的压力的影响，将上述主轴沿轴向从第一端（４）拉到第二端（７），及设置装置（１５）以控制上述电磁装置，从而在该主轴旋转过程中实现该主轴（１）的上述轴向运动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：布约兰松，
申请(专利权)人：SKF诺瓦股份公司，
类型：发明
国别省市：SE[]