自消振電主軸制造技術

本發明專利技術公開了一種自消振電主軸，包括伺服電機和主軸，所述主軸與伺服電機的轉子集成為一體，伺服電機的轉子設置于主軸中段，主軸通過滾動軸承支撐定位于伺服電機的機座，位于主軸與伺服電機的機座之間還設置有用于消除主軸徑向顫振的交流二自由度磁軸承；所述交流二自由度磁軸承設置有可控制其徑向懸浮力的伺服控制系統；所述伺服控制系統為可感應主軸徑向顫振并產生與顫振強度相應的控制電流的閉環控制系統，本發明專利技術的自消振電主軸通過控制磁軸承的懸浮力大小可對主軸的定位精度及剛度進行調節，消除在高速切削過程中所產生的切削顫振，提高加工功率和品質，進而提高單位時間內的切削量，滿足高速切削技術的發展和實際應用的需要。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種旋轉機械，尤其涉及一種自消振電主軸。
技術介紹
電主軸是將主軸與電動機轉子結合為一體的零傳動結構，具有結構緊湊、重量輕、慣性小、噪音低和響應快等優點，而且轉速高、功率大，可簡化機床設計，易于實現主軸定位，電主軸最早是用在磨床上，后來發展到加工中心，隨著機床技術、高速切削技術的發展和實際應用的需要，人們對機床電主軸的性能也提出了越來越高的要求，電主軸向高速大功率、高精度、高剛度、精確定向和超高速方向發展，就必須保證其動態穩定性，特別是在重載高效切削時，加工穩定性的界限就表示為是否發生顫振，現有技術的電主軸，其主軸通過滾動軸承支撐定位于電機定子，受滾動軸承剛度及配合間隙的影響，在高效切削中，主軸受自激振動限制的轉速通常為2000(T30000r/min，加工質量和加工經濟性無法滿足高速切削技術的發展和實際應用的需要。因此，需對現有技術的電主軸結構加以改進，消除在高速切削過程中所產生的切削顫振，提高加工功率和品質，進而提高單位時間內的切削量，以滿足高速切削技術的發展和實際應用的需要。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的是提供一種自消振電主軸，可消除在高速切削過程中所產生的切削顫振，提高加工功率和品質，進而提高單位時間內的切削量，滿足高速切削技術的發展和實際應用的需要。本專利技術的自消振電主軸，包括伺服電機和主軸，所述主軸與伺服電機的轉子集成為一體，伺服電機的轉子設置于主軸中段，主軸通過滾動軸承支撐定位于伺服電機的機座，位于主軸與伺服電機的機座之間還設置有用于消除主軸徑向顫振的交流二自由度磁軸承；所述交流二自由度磁軸承設置有可控制其徑向懸浮力的伺服控制系統；所述伺服控制系統為可感應主軸徑向顫振并產生與顫振強度相應的控制電流的閉環控制系統。進一步，所述交流二自由度磁軸承近于主軸工作端設置；進一步，所述交流二自由度磁軸承包括軸承轉子、徑向控制線圈、徑向定子和永磁體；進一步，所述伺服控制系統包括徑向位移傳感器、DSP控制器和三相功率逆變器，其中徑向位移傳感器用于感應主軸的徑向顫振并產生電信號傳輸給所述DSP控制器，DSP控制器對所述電信號進行處理后輸出控制信號傳輸給三相功率逆變器控制交流二自由度磁軸承的徑向控制線圈；進一步，所述主軸通過過渡輪與伺服電機的轉子集成為一體，所述過渡輪的內圓與主軸固定配合，外圓與伺服電機的轉子固定配合；進一步,伺服電機的機座內圓周設置定子，機座與定子之間在伺服電機的圓周方向設置冷卻水夾套，冷卻水夾套的冷卻水進口和冷卻水出口設置在機座上。本專利技術的有益效果是本專利技術的自消振電主軸位于主軸與伺服電機定子之間設置有懸浮力可調的磁軸承，通過控制磁軸承的懸浮力大小可對主軸的定位精度及剛度進行調節，消除在高速切削過程中所產生的切削顫振，提高加工功率和品質，進而提高單位時間內的切削量，滿足高速切削技術的發展和實際應用的需要。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步描述圖1為本專利技術的結構示意圖。具體實施例方式圖1為本專利技術的結構示意圖，如圖所示本實施例的自消振電主軸，包括伺服電機和主軸1，所述主軸I與伺服電機的轉子2集成為一體，伺服電機的轉子2設置于主軸I中段,主軸I通過滾動軸承3支撐定位于伺服電機的機座10，位于主軸I與伺服電機的機座10之間還設置有用于消除主軸I徑向顫振的交流二自由度磁軸承4 ;所述交流二自由度磁軸承4設置有可控制其徑向懸浮力的伺服控制系統；所述伺服控制系統為可感應主軸I徑向顫振并產生與顫振強度相應的控制電流的閉環控制系統，通過給交流二自由度磁軸承4提供相應大小的控制電流使交流二自由度磁軸承4對主軸I的定位精度及剛度進行調節，消除在高速切削過程中所產生的切削顫振，提高電主軸的加工功率和品質，進而提高單位時間內的切削量，滿足高速切削技術的發展和實際應用的需要，采用閉環控制系統，控制精確，自動化程度高，另外交流二自由度磁軸承4具有轉速高、功耗低、無摩擦、無磨損、無需潤滑和密封以及壽命長等優點。本實施例中，所述交流二自由度磁軸承4近于主軸I工作端設置，如圖所示，交流二自由度磁軸承4挨于靠近主軸I工作端的滾動軸承3的內側設置，使由主軸I工作端產生的顫振易于被交流二自由度磁軸承4吸收消除，降低系統功耗。本實施例中，所述交流二自由度磁軸承4包括軸承轉子4a、徑向控制線圈4b、徑向定子4c和永磁體4d,徑向控制線圈4b和永磁體4d位于徑向定子4c內側沿圓周方向均勻相間分布形成多個凸極，永磁體4d米用徑向充磁產生靜態偏磁通,氣隙磁感應大小相等，在徑向控制線圈4b中通以三相交流電產生控制磁通，與靜態偏磁磁通在同一平面內，徑向控制線圈4b中產生旋轉的合成磁通來調節氣隙磁場的大小和方向，確保軸承轉子4a處于徑向懸浮的平衡位置，對主軸I進行徑向定位，通過改變徑向控制線圈4b中的電流可調節主軸I的定位精度和剛度。本實施例中，所述伺服控制系統包括徑向位移傳感器6、DSP控制器7和三相功率逆變器8，其中徑向位移傳感器6用于感應主軸I的徑向顫振并產生電信號傳輸給所述DSP控制器7，DSP控制器7對所述電信號進行處理后輸出控制信號傳輸給三相功率逆變器8控制交流二自由度磁軸承4的徑向控制線圈4b,形成自消振閉環控制系統,通過感應主軸I的徑向顫振形成相應大小的控制電流供給交流二自由度磁軸承4的徑向控制線圈4b產生可消除主軸I的徑向顫振的懸浮力，提高主軸I的定位精度及剛度，提高加工功率和品質，自動化程度高。本實施例中，所述主軸I通過過渡輪9與伺服電機的轉子2集成為一體，所述過渡輪9的內圓與主軸I固定配合，外圓與伺服電機的轉子2固定配合，通過設置過渡輪9使主軸I與伺服電機的轉子2不直接接觸配合，可有效防止因主軸I顫振而損壞伺服電機的轉子2的內圓結構，降低維修成本。本實施例中，伺服電機的機座10內圓周設置定子5,機座10與定子5之間在伺服電機的圓周方向設置冷卻水夾套11，冷卻水夾套11的冷卻水進口 Ila和冷卻水出口 Ilb設置在機座10上，通過向冷卻水夾套11注入循環冷卻水可降低伺服電機工作溫度，避免各部件在高溫狀態下發生變形而影響配合精度，利于提高電主軸的系統穩定性。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本專利技術的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本專利技術進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本專利技術的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本專利技術技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本專利技術的權利要求范圍當中。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自消振電主軸，包括伺服電機和主軸(1)，其特征在于：所述主軸(1)與伺服電機的轉子(2)集成為一體，伺服電機的轉子(2)設置于主軸(1)中段，主軸(1)通過滾動軸承(3)支撐定位于伺服電機的機座(10)，位于主軸(1)與伺服電機的機座(10)之間還設置有用于消除主軸(1)徑向顫振的交流二自由度磁軸承(4)；所述交流二自由度磁軸承(4)設置有可控制其徑向懸浮力的伺服控制系統；所述伺服控制系統為可感應主軸(1)徑向顫振并產生與顫振強度相應的控制電流的閉環控制系統。

【技術特征摘要】
1.一種自消振電主軸，包括伺服電機和主軸(1)，其特征在于所述主軸(I)與伺服電機的轉子(2)集成為一體，伺服電機的轉子(2)設置于主軸(I)中段，主軸(I)通過滾動軸承⑶支撐定位于伺服電機的機座(10)，位于主軸⑴與伺服電機的機座(10)之間還設置有用于消除主軸(I)徑向顫振的交流二自由度磁軸承(4);所述交流二自由度磁軸承(4) 設置有可控制其徑向懸浮力的伺服控制系統；所述伺服控制系統為可感應主軸(I)徑向顫振并產生與顫振強度相應的控制電流的閉環控制系統。2.根據權利要求1所述的自消振電主軸，其特征在于所述交流二自由度磁軸承(4) 近于主軸(I)工作端設置。3.根據權利要求2所述的自消振電主軸，其特征在于所述交流二自由度磁軸承(4) 包括軸承轉子(4a)、徑向控制線圈(4b)、徑向定子(4c)和永磁體(4d)。4.根據權利要求3所述的自消振電主...

【專利技術屬性】
技術研發人員：丁叢華，
申請(專利權)人：丁叢華，
類型：發明
國別省市：