專利名稱：無軸承無電機(jī)磁動(dòng)力數(shù)控機(jī)床電主軸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)，更具體地指一種能夠?qū)崿F(xiàn)高轉(zhuǎn)速、大功率、大扭矩的無軸承、無電機(jī)磁動(dòng)力數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
機(jī)床的主軸系統(tǒng)是機(jī)床實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件，它承受切削力、進(jìn)給力，驅(qū)動(dòng)力及系統(tǒng)自重等，并保證與機(jī)床其它有關(guān)組件有精確的相對(duì)位置。傳統(tǒng)的機(jī)床主軸系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、帶傳動(dòng)單元、齒輪傳動(dòng)單元和主軸組成，零部件多，傳動(dòng)鏈長，傳動(dòng)效率比較低，不能滿足高速、高效和高精度的加工要求。
為提高主軸轉(zhuǎn)速，目前高速大功率主軸單元基本采用集成內(nèi)裝式電主軸，這種結(jié)構(gòu)基本上取消了帶傳動(dòng)、齒輪及聯(lián)軸節(jié)等中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，其主軸由內(nèi)裝式電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，從而把機(jī)床主傳動(dòng)鏈的長度縮短為零，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床主軸的“零傳動(dòng)”。這種結(jié)構(gòu)具有機(jī)械效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲低、振動(dòng)小和精度高等特點(diǎn)，但由于其支撐采用機(jī)械軸承，在高速運(yùn)行時(shí)壽命比較短，目前即使采用最新的陶瓷軸承可以將最高轉(zhuǎn)速提高20％～30％，但這種軸承的壽命最多也只有數(shù)千小時(shí)。
隨著對(duì)主軸轉(zhuǎn)速和功率的進(jìn)一步提高，功率和轉(zhuǎn)速越來越大，傳統(tǒng)的機(jī)械軸承難以滿足主軸所需要的超高速、大功率要求。通常采用氣浮、液浮和磁懸浮軸承作為主軸的支撐，但氣浮和液浮軸承需要配套的氣壓、液壓系統(tǒng)，造成主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗大、效率低。磁懸浮軸承的應(yīng)用使得這種超高速、大功率的主軸成為可能，使得主軸具有轉(zhuǎn)速高、剛度好、可靠性高、動(dòng)態(tài)特性可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。但是由于磁懸浮軸承本身體積較大，而且在主軸的軸向分布有兩個(gè)徑向軸承、一個(gè)軸向軸承、高速電機(jī)和兩個(gè)輔助軸承，因此，一方面主軸的軸向尺寸比較長，使得主軸轉(zhuǎn)子剛度小，限制了其臨界轉(zhuǎn)速的提高；另一方面，也限制了高速電機(jī)的功率輸出。
專利文件CN1528548A中公開了一種工業(yè)應(yīng)用型主動(dòng)磁懸浮機(jī)床電主軸，但該發(fā)明中采用了驅(qū)動(dòng)電機(jī)，從而使主軸的長度大大增加，對(duì)主軸剛性要求較高；同時(shí)該發(fā)明中的磁浮軸承也只能起到徑向懸浮作用，并不能驅(qū)動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種新型數(shù)控機(jī)床電主軸系統(tǒng)，其具有自懸浮和自驅(qū)動(dòng)能力，實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸無磨損、高轉(zhuǎn)速、高精度、大功率的運(yùn)行。
為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的機(jī)床主軸系統(tǒng)采用了磁懸浮軸承和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)技術(shù)，舍棄了傳統(tǒng)的高速電機(jī)和機(jī)械軸承，取而代之的是兩個(gè)自主設(shè)計(jì)開發(fā)的磁動(dòng)力部件，實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、軸向位置控制和徑向位置控制功能。這里將實(shí)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)和徑向位置控制的部件簡(jiǎn)稱為“徑向部件”，將軸向控制部件稱為“軸向部件”。
本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案一種無軸承無電機(jī)磁動(dòng)力數(shù)控機(jī)床電主軸系統(tǒng)，包括殼體、主軸、套壓在主軸中間和兩端的推力圓盤及兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯，其特征在于主軸兩端的轉(zhuǎn)子鐵芯與其相對(duì)應(yīng)的定子構(gòu)成主軸的懸浮和旋轉(zhuǎn)，并設(shè)有主軸的懸浮和旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)。推力圓盤與兩側(cè)的電磁鐵構(gòu)成主軸的軸向磁懸浮軸承，并設(shè)有軸向位置控制系統(tǒng)。
上述的主軸懸浮和旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是主軸端部裝有磁碼盤，其附近安裝轉(zhuǎn)速檢測(cè)探頭，其輸出的轉(zhuǎn)速信號(hào)與數(shù)字控制器DSP相連接，數(shù)字控制器DSP的輸出信號(hào)由變頻逆變裝置送給4極轉(zhuǎn)矩控制繞組，實(shí)現(xiàn)主軸的轉(zhuǎn)速控制；安裝在主軸兩端的4個(gè)電渦流位移傳感器經(jīng)A/D與數(shù)字控制器DSP相連，有數(shù)字控制器DSP輸出的信號(hào)由變頻逆變裝置送給2極懸浮控制繞組，實(shí)現(xiàn)主軸的懸浮控制。
上述的主軸軸向位置控制系統(tǒng)是主軸端面裝有電渦流傳感器，電渦流傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)字控制器DSP相連，數(shù)字控制器DSP的輸出信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器由開關(guān)功率放大器控制電磁鐵的磁懸浮力，實(shí)現(xiàn)主軸的軸向位置控制。
本無軸承、無電機(jī)磁動(dòng)力數(shù)控機(jī)床電主軸系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)為機(jī)殼包容著主軸、徑向部件和軸向部件，主軸的兩端部套裝著徑向部件的轉(zhuǎn)子鐵芯，而其外安裝著徑向部件的定子部分，由硅鋼片沖壓而成，內(nèi)部繞有4極轉(zhuǎn)速控制繞組線圈和2極懸浮控制繞組線圈，位于兩徑向部件中間，在主軸上固定套裝推力盤，推力盤兩側(cè)安裝有推力磁軸承，合稱軸向部件。在兩端蓋處，主軸外圓附近安裝了4個(gè)徑向電渦流位移傳感器，其中兩兩相對(duì)安裝，實(shí)現(xiàn)差動(dòng)測(cè)量；在主軸的末端的端面上安裝1個(gè)軸向電渦流位移傳感器。在主軸突出后端蓋的部分，套裝有磁碼盤，并安裝有轉(zhuǎn)速檢測(cè)探頭，連接固定在機(jī)床床身。機(jī)殼壁中通有冷卻水管，并接有水管接頭。機(jī)殼兩端安裝前后兩個(gè)端蓋，各安裝一個(gè)徑向輔助保護(hù)軸承，在主軸末端安裝有軸向輔助保護(hù)軸承。
本發(fā)明同時(shí)給出一種實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)無軸承無電機(jī)的方法，該方法是在數(shù)控機(jī)床上安裝殼體、主軸，在主軸中間套壓推力圓盤及兩端的兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯，兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯分別設(shè)置在推力圓盤的兩側(cè)位置，為轉(zhuǎn)子鐵芯設(shè)置相對(duì)應(yīng)的定子，定子中分別設(shè)置具有懸浮和旋轉(zhuǎn)功能的兩組線圈，并配置主軸的懸浮控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。該方法還包括以下技術(shù)措施推力圓盤的兩側(cè)加裝電磁鐵構(gòu)成主軸的軸向磁懸浮軸承，并配置軸向位置控制系統(tǒng)；機(jī)殼壁中安裝冷卻水管，并接水管接頭；機(jī)殼前后兩個(gè)端蓋各安裝一個(gè)徑向輔助保護(hù)軸承，在主軸末端安裝有軸向輔助保護(hù)軸承。
綜上所述，本發(fā)明的技術(shù)方案主要針對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸的高精度、大功率的切削加工而設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)主軸的懸浮、轉(zhuǎn)速等控制，大大的超出了電機(jī)的簡(jiǎn)單功能范圍。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于與直接應(yīng)用磁懸浮軸承支撐和高頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)床電主軸系統(tǒng)相比較，主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，縮短了主軸的軸向長度，即提高了主軸的剛性，又提高了主軸的輸出功率。同時(shí)取消了電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，將其功能融入了徑向部件之中，并成對(duì)使用，使輸出功率成倍增加。


附圖1為徑向部件懸浮力產(chǎn)生示意圖。
附圖2為軸向部件懸浮力產(chǎn)生示意圖。
附圖3為無軸承無電機(jī)磁動(dòng)力數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖4為無軸承無電機(jī)磁動(dòng)力數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)技術(shù)方案示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
本發(fā)明所述的主軸系統(tǒng)懸浮原理如圖1所示，當(dāng)懸浮繞組中沒有通入電流時(shí)，轉(zhuǎn)矩繞組電流產(chǎn)生的4極磁場(chǎng)均勻?qū)ΨQ，磁場(chǎng)中氣隙磁通密度處處相等，轉(zhuǎn)子上無懸浮力。當(dāng)懸浮繞組通入某一方向的電流時(shí)，產(chǎn)生如圖1所示的2極磁場(chǎng)與，原來的4極磁場(chǎng)疊加，使得氣隙中某個(gè)區(qū)域磁場(chǎng)增強(qiáng)，而其對(duì)稱區(qū)域磁場(chǎng)減弱，不平衡的氣隙磁通密度使轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生出沿Y軸正方向的磁拉力。相反，如果在懸浮繞組上通入反方向電流，合成的氣隙磁場(chǎng)將產(chǎn)生沿Y軸負(fù)方向的磁力。這樣，通過控制懸浮繞組電流大小及方向可在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生任意方向的可控懸浮力，用以抵消由于轉(zhuǎn)子偏心而產(chǎn)生的單邊磁拉力。由磁懸浮力表達(dá)式F＝k·I4m·I2m·sin(4-2)可知只需控制4極轉(zhuǎn)矩繞組和2極懸浮繞組的電流強(qiáng)度及相位差，就可以在任意時(shí)刻控制磁場(chǎng)合力的大小和方向，通過控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主軸的穩(wěn)定懸浮。這里k為與定、轉(zhuǎn)子參數(shù)有關(guān)的一個(gè)系數(shù)，可以通過計(jì)算求得。
參見圖3，由圖可見，本發(fā)明無軸承無電機(jī)磁動(dòng)力數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)，包括主軸2，徑向部件和軸向部件，主軸的兩端套裝著徑向部件的轉(zhuǎn)子鐵芯5，而其外安裝著徑向部件的定子部分6，由硅鋼片沖壓而成，內(nèi)部繞有4極轉(zhuǎn)速控制繞組線圈12和2極懸浮控制繞組線圈13，位于兩徑向部件中間，在主軸上固定套裝推力盤8，推力盤兩側(cè)安裝有電磁鐵7，合稱軸向部件。在兩端蓋1、9處，主軸2外圓附近安裝了4個(gè)徑向電渦流位移傳感器11；在主軸2的末端端面上安裝1個(gè)軸向電渦流位移傳感器17。在主軸2突出后端蓋1的部分，套裝有磁碼盤15，并安裝有轉(zhuǎn)速檢測(cè)探頭14，連接固定在機(jī)床床身。機(jī)殼壁中通有冷卻水管，并接有水管接頭。機(jī)殼兩端安裝前后兩個(gè)端蓋1、9，各安裝一個(gè)徑向輔助保護(hù)軸承10，在主軸末端安裝有軸向輔助保護(hù)軸承16。
結(jié)合附圖1，附圖2和附圖3對(duì)本系統(tǒng)以及其中的徑向部件和軸向部件的工作原理作如下解釋分布于主軸兩端的“徑向部件”結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的感應(yīng)式電機(jī)結(jié)構(gòu)相似，有轉(zhuǎn)子5和定子6兩部分，其全部用硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子5采用異步電機(jī)的鼠籠式結(jié)構(gòu)，而定子6中的繞組則包括一套4極繞組線圈12和一套2極繞組線圈13。根據(jù)其作用不同，分別為轉(zhuǎn)矩繞組和懸浮繞組，其中4極繞組線圈12，即轉(zhuǎn)矩繞組。與傳統(tǒng)的異步電機(jī)作用相似，產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩，通過系統(tǒng)中的變頻逆變裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速及輸出轉(zhuǎn)矩控制。而2極繞組線圈13，即懸浮繞組，其作用則是與轉(zhuǎn)矩繞組相互作用，產(chǎn)生可控的懸浮力。
而中間位置的“軸向部件”，控制主軸轉(zhuǎn)子的軸向位置，從圖4中可以看到，任意時(shí)刻當(dāng)推力圓盤8偏離平衡位置時(shí)，由軸向電渦流位移傳感器17檢測(cè)出推力圓盤8偏離平衡位置的位移，傳感器的檢測(cè)信號(hào)與給定的參考信號(hào)比較后得到位置誤差信號(hào)，數(shù)字控制器19根據(jù)給定的控制算法計(jì)算出轉(zhuǎn)子回復(fù)到原平衡位置所需要的控制信號(hào)，經(jīng)功率放大器20變換成電流或電壓輸出，驅(qū)動(dòng)電磁鐵7產(chǎn)生相應(yīng)的電磁恢復(fù)力，使推力圓盤8回復(fù)到其平衡位置，從而實(shí)現(xiàn)主軸的軸向位置控制。圖2中向量合力F＝F1-F2，即為軸向控制力，通過改變繞組中的電流強(qiáng)度，從而改變磁場(chǎng)中的兩處氣隙的強(qiáng)度，控制磁場(chǎng)內(nèi)部的拉力F1、F2，來實(shí)現(xiàn)控制目的。
參見附圖3，當(dāng)系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)時(shí)，制動(dòng)裝置3將主軸轉(zhuǎn)子緊緊地固定，避免主軸在外界干擾下任意擺動(dòng)。
當(dāng)系統(tǒng)開始工作時(shí)，首先根據(jù)轉(zhuǎn)速要求，轉(zhuǎn)矩控制繞組通入啟動(dòng)電流。同時(shí)，電渦流位移傳感器11和17檢測(cè)主軸水平方向和豎直方向的位移，電渦流位移傳感器11和17將檢測(cè)到的位移信號(hào)送入數(shù)字控制器19，與給定信號(hào)比較得到主軸的位置偏差，由數(shù)字控制器19計(jì)算出主軸回復(fù)到中心平衡位置所需的徑向和軸向回復(fù)力，由所得到的回復(fù)力計(jì)算出懸浮繞組和軸向控制繞組中所需的電流，經(jīng)變頻逆變裝置輸入懸浮控制繞組，以控制主軸的徑向位移和軸向位移，實(shí)現(xiàn)主軸的懸浮控制。此時(shí)制動(dòng)裝置3打開，主軸轉(zhuǎn)子將完全懸浮，僅受磁場(chǎng)作用力，向平衡位置移動(dòng)，這即為啟動(dòng)的過程。同時(shí)啟動(dòng)磁碼盤15檢測(cè)出實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)速，按照傳統(tǒng)異步電機(jī)調(diào)速方法實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。
在主軸系統(tǒng)的工作過程中，轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)力和懸浮支撐力，完全由徑向部件和軸向部件所承擔(dān)，檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)刻監(jiān)測(cè)主軸轉(zhuǎn)子的位置偏移和轉(zhuǎn)速變化，并將結(jié)果反饋于控制系統(tǒng)。當(dāng)主軸受到徑向或軸向的載荷時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)主軸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速及位置的變化相應(yīng)的調(diào)整所有繞組中的電流的強(qiáng)度和頻率以及相位，提供相應(yīng)的承載力保證主軸的在工作過程中的位置及轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
系統(tǒng)的制動(dòng)過程與傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)相似，分為正常制動(dòng)，緊急制動(dòng)，超載保護(hù)制動(dòng)，以及突然停電保護(hù)制動(dòng)四個(gè)方式，其中前兩種由操作者輸入命令通過對(duì)繞組電流的控制得以實(shí)現(xiàn)，后兩者則是在工作過程中由檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)主軸轉(zhuǎn)子的工作狀態(tài)進(jìn)行回饋，通過制動(dòng)裝置強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，可能產(chǎn)生對(duì)系統(tǒng)不利的影響，應(yīng)盡量避免。
權(quán)利要求
1.一種無軸承無電機(jī)磁動(dòng)力數(shù)控機(jī)床電主軸系統(tǒng)，包括殼體(4)、主軸(2)、套壓在主軸中間的推力圓盤(8)及兩端的兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯(5)，其特征在于主軸(2)兩端的轉(zhuǎn)子鐵芯(5)與其相對(duì)應(yīng)的定子(6)構(gòu)成主軸的懸浮和旋轉(zhuǎn)裝置，并設(shè)有主軸的懸浮控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)；推力圓盤(8)與兩側(cè)的電磁鐵(7)構(gòu)成主軸的軸向磁懸浮軸承，并設(shè)有軸向位置控制系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的無軸承無電機(jī)磁動(dòng)力數(shù)控機(jī)床電主軸系統(tǒng)，其特征在于所述定子(6)是由硅鋼片沖壓而成，其內(nèi)部繞有4極轉(zhuǎn)速控制繞組線圈(12)和2極懸浮控制繞組線圈(13)。
3.如權(quán)利要求2所述的無軸承無電機(jī)磁動(dòng)力數(shù)控機(jī)床電主軸系統(tǒng)，其特征在于所述主軸轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)按如下方式構(gòu)造和工作主軸(2)的端部裝有磁碼盤(15)，磁碼盤(15)附近安裝轉(zhuǎn)速檢測(cè)探頭(14)，磁碼盤(15)輸出的轉(zhuǎn)速信號(hào)與數(shù)字控制器DSP(19)相連接，數(shù)字控制器DSP(19)的輸出信號(hào)由變頻逆變裝置(18)送給4極轉(zhuǎn)矩控制繞組(12)，實(shí)現(xiàn)主軸的轉(zhuǎn)速控制。
4.如權(quán)利要求2所述的無軸承無電機(jī)磁動(dòng)力數(shù)控機(jī)床電主軸系統(tǒng)，其特征在于所述主軸懸浮控制系統(tǒng)按如下方式構(gòu)造和工作主軸(2)兩端安裝有4個(gè)電渦流位移傳感器(11)構(gòu)成測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)到的位移信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)字控制器DSP(19)相連，數(shù)字控制器DSP(19)輸出的信號(hào)由變頻逆變裝置(18)送給2極懸浮控制繞組(13)，實(shí)現(xiàn)主軸的懸浮控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無軸承無電機(jī)磁動(dòng)力數(shù)控機(jī)床電主軸系統(tǒng)，其特征在于所述的由電渦流位移傳感器構(gòu)成的測(cè)量系統(tǒng)按如下方式構(gòu)造和工作4個(gè)電渦流位移傳感器(11)兩兩相對(duì)安裝，實(shí)現(xiàn)差動(dòng)測(cè)量。
6.如權(quán)利要求1所述的無軸承無電機(jī)磁動(dòng)力數(shù)控機(jī)床電主軸系統(tǒng)，其特征在于所述的主軸軸向位置控制系統(tǒng)按如下方式構(gòu)造和工作主軸(2)末端的端面裝有電渦流傳感器(17)，電渦流傳感器(17)的輸出信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器與數(shù)字控制器DSP(19)相連，數(shù)字控制器DSP(19)的輸出信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器由開關(guān)功率放大器(20)控制電磁鐵(7)的磁懸浮力，實(shí)現(xiàn)主軸的軸向位置控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無軸承無電機(jī)磁動(dòng)力數(shù)控機(jī)床電主軸系統(tǒng)，其特征在于所述的主軸系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)為機(jī)殼(4)包容著主軸(2)、徑向部件和軸向部件，主軸的兩端套裝著徑向部件的轉(zhuǎn)子鐵芯(5)，而其外安裝著徑向部件的定子部分(6)；位于兩徑向部件中間，在主軸上固定套裝推力盤(8)，推力盤兩側(cè)安裝有電磁鐵(7)；在兩端蓋(1)、(9)處，主軸(2)兩端附近安裝了4個(gè)徑向電渦流位移傳感器(11)；在主軸(2)的末端的端面上安裝1個(gè)軸向電渦流位移傳感器(17)；在主軸(2)突出后端蓋(1)的部分，套裝有磁碼盤(15)，并安裝有轉(zhuǎn)速檢測(cè)探頭(14)，連接固定在機(jī)床床身；機(jī)殼壁中通有冷卻水管，并接有水管接頭；機(jī)殼前后兩個(gè)端蓋(1)、(9)各安裝一個(gè)徑向輔助保護(hù)軸承(10)，在主軸末端安裝有軸向輔助保護(hù)軸承(16)。
8.一種數(shù)控機(jī)床，其特征在于使用了如權(quán)利要求1至7中所述的任意一種無軸承無電機(jī)磁動(dòng)力電主軸系統(tǒng)。
9.一種實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)無軸承無電機(jī)的方法，該方法是在數(shù)控機(jī)床上安裝殼體、主軸，在主軸中間套壓推力圓盤及兩端的兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯，兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯分別設(shè)置在推力圓盤的兩側(cè)位置，為轉(zhuǎn)子鐵芯設(shè)置相對(duì)應(yīng)的定子，定子中分別設(shè)置具有懸浮和旋轉(zhuǎn)功能的兩組線圈，并配置主軸的懸浮控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求9所述的實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)無軸承無電機(jī)的方法，其特征在于該方法還包括以下技術(shù)措施推力圓盤的兩側(cè)加裝電磁鐵構(gòu)成主軸的軸向磁懸浮軸承，并配置軸向位置控制系統(tǒng)；機(jī)殼壁中安裝冷卻水管，并接水管接頭；機(jī)殼前后兩個(gè)端蓋各安裝一個(gè)徑向輔助保護(hù)軸承，在主軸末端安裝有軸向輔助保護(hù)軸承。
全文摘要
為使數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)具有自懸浮和自驅(qū)動(dòng)能力，實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸無磨損、高轉(zhuǎn)速、高精度、大功率的運(yùn)行。提供了一種無軸承無電機(jī)磁動(dòng)力數(shù)控機(jī)床電主軸系統(tǒng)，其中包括殼體(4)、主軸(2)、套壓在主軸中間的推力圓盤(8)及兩端的兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯(5)，主軸(2)兩端的轉(zhuǎn)子鐵芯(5)與其相對(duì)應(yīng)的定子(6)構(gòu)成主軸的懸浮和旋轉(zhuǎn)裝置，并設(shè)有主軸的懸浮控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)；推力圓盤(8)與兩側(cè)的電磁鐵(7)構(gòu)成主軸的軸向磁懸浮軸承，并設(shè)有軸向位置控制系統(tǒng)。主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，縮短了主軸的軸向長度，既提高了主軸的剛性，又提高了主軸的輸出功率；并取消了電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，將其功能融入了徑向部件之中，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床主軸的懸浮和旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)B23Q5/04GK1907607SQ20061004751
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2006年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月23日
發(fā)明者葛研軍, 蔣成勇, 張連東, 沙智華, 張生芳, 湯武初, 楊君悅 申請(qǐng)人:大連交通大學(xué)