[發明專利]一種具備自動預緊的自平衡電主軸

在審

• 申請號: 202110008818.8
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112775447A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 王展;祁登紅;王子男;張珂
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: B23B19/02
• 分類號: B23B19/02;B23Q11/12
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李梁

本發明一種具備自動預緊的自平衡電主軸，由主軸組件、殼體組件、上平衡頭組件、碟簧與下平衡頭組件、軸承預緊力自動調節及軸承組件、冷卻水系統、軸承潤滑系統組成；電主軸隨著運轉的時間、負載的大小、冷卻強度、軸承磨損及潤滑狀態的變化而發生過熱、震動現象，從而影響機械設備的加工精度、產品質量；本發明采用震動傳感器、溫度傳感器、軸承預緊力自動調節機構、上平衡頭組件、下平衡頭組件、螺旋電纜和自動控制儀及冷卻水系統、軸承潤滑系統協同對傳動部件產生的過熱、松動狀態跟蹤監測并自動調整冷卻強度的大小、自動調整軸承預緊力、自動調整潤滑狀態，延長了電主軸的使用壽命，避免了停止設備運行來維修故障，提高了產品質量和生產力。

技術領域

本發明屬于機床電主軸技術領域，具體涉及一種具備自動預緊的自平衡電主軸。

背景技術

電主軸是將機床主軸與主軸電動機融為一體的新技術，近年來越來越多的高速機床采用電主軸使其結構緊湊、重量輕、慣性小、噪聲低、響應快、轉速高及功率大等優點得到充分發揮。

由于機床的加工精度直接決定了零件的加工質量，因此，要保證零件的加工質量，就必須保證電主軸的運行精度；而電主軸的質量不平衡是最常見的故障之一，目前大多采用動平衡技術來解決電主軸質量不平衡振動問題；電主軸在長時間高速運轉溫度升高導致電主軸的運行精度降低而造成機床的加工精度下降，通常傳統的調節預緊力只是利用彈簧調節且必需要停機檢修調節，這不僅影響加工質量，還影響加工進度，降低生產力；綜上所述，在電主軸的軸承發生變形時如何能使用自動調節預緊力的方式來保證電主軸正常的運轉是要解決的關鍵問題。

發明內容

一種具備自動預緊的自平衡電主軸，由主軸組件、殼體組件、上平衡頭組件、碟簧與下平衡頭組件、軸承預緊力自動調節機構及軸承組件、自動平衡裝置、冷卻水系統、軸承潤滑系統組成；所述的主軸組件包括主軸、第一角接觸軸承、第二角接觸軸承、軸承內擋油環、軸承潤滑套、上端蓋、轉接套筒、軸承外擋油環、轉子線圈、轉子固定螺母；將第一角接觸軸承、第二角接觸軸承從主軸的大直徑端安裝至主軸的凸臺處，第一角接觸軸承、第二角接觸軸承的內環與主軸為過盈配合，第一角接觸軸承、第二角接觸軸承的外環與第一、二軸承固定套為過盈配合，第一、二軸承固定套與轉接套筒為過盈配合，在第一角接觸軸承、第二角接觸軸承之間安裝有軸承內擋油環、軸承潤滑套，由螺釘將上端蓋、軸承外擋油環安裝固定在主軸上，再將轉子線圈從主軸的另一端安裝至主軸上，并由轉子固定螺母固定；所述的殼體組件包括殼體、轉接套筒、第一、二軸承固定套、定轉子擋油環、定子線圈、第三、四軸承固定套；將第一、二軸承固定套安裝在轉接套筒的內壁，將定轉子擋油環、第三、四軸承固定套安裝在殼體的內壁；所述的上平衡頭組件包括主軸組件、緊固螺釘、上平衡頭部件，將主軸組件裝入殼體組件后由緊固螺釘將上平衡頭組件與主軸的端部固定連接；所述的碟簧與下平衡頭組件包括碟簧、碟簧固定套、碟簧緊固螺釘、下平衡頭部件、下平衡頭部件緊固螺釘、電主軸接線端口、下端蓋、主軸；將碟簧裝在主軸上，由碟簧緊固螺釘將碟簧固定套、下端蓋與殼體下端筒口固定安裝，在下端蓋上設置有電主軸接線端口；所述的軸承預緊力自動調節及軸承組件包括第三角接觸軸承、第四角接觸軸承、軸承內擋油環，軸承潤滑套，彈簧、壓電陶瓷柱、壓電陶瓷柱固定座、壓電陶瓷柱徑向定位盤、第一傳力盤、第二傳力盤、溫度傳感器、軸承軸向限位螺母；將第三角接觸軸承、軸承內擋油環、軸承潤滑套、第四角接觸軸承依次裝入主軸與第三、四軸承固定套之間，第三角接觸軸承、第四角接觸軸承的內環與主軸為過盈配合，而其外環與第三、四軸承固定套為過盈配合，將溫度傳感器、第二傳力盤、彈簧、第一傳力盤、壓電陶瓷柱徑向定位盤、壓電陶瓷柱固定座依次裝入主軸與第三、四軸承固定套之間，并由軸承軸向限位螺母與主軸連接限位；壓電陶瓷柱安裝在壓電陶瓷柱固定座中,并由壓電陶瓷柱徑向定位盤固定定位，在軸承預緊力自動調節機構中第一傳力盤和第二傳力盤之間安裝有彈簧，壓電陶瓷柱的一端與第一傳力盤孔軸配合連接，壓電陶瓷柱的另一端穿過開設有壓電陶瓷柱定位孔的壓電陶瓷柱徑向定位盤與壓電陶瓷柱固定座上孔軸配合連接，在第二傳力盤上安裝有溫度傳感器，用來實時監測第三、四角接觸軸承溫度，并將實時監測到的軸承溫度數據反饋給自動控制設備，再通過設備輸出控制信號進行預緊力調節；所述的彈簧、壓電陶瓷柱的數量均為三個，在主軸的周向均布；所述的自動平衡裝置由振動傳感器、自動控制設備、上平衡頭部件、下平衡頭部件組成，在殼體定轉子線圈對應的位置安裝有振動傳感器，振動傳感器將振動幅值的變化傳遞給自動控制設備，自動平衡裝置的監測設備接收到信息后啟動自動平衡裝置的平衡頭組件和下平衡組件來調整該不平衡量直至達到平衡；控制儀通過電連接對電主軸的自動預緊和自平衡進行自動控制；所述的冷卻水系統包括定轉子冷卻水系統和軸承冷卻水系統，所述的定轉子冷卻水系統由定轉子冷卻水道、定轉子冷卻水道環形槽出口及殼體內壁與定轉子對應位置的冷卻水環形槽組成，定轉子冷卻水道與定轉子冷卻水環形槽相連通，定轉子的三個冷卻水環形槽設置有連通通道，可通過外部供給冷卻系統自動調整定轉子冷卻水系統的供水強度對定轉子進行水冷降溫；所述的軸承冷卻水系統由轉接套筒、軸承冷卻水通道、軸承固定套上的冷卻環形槽、下端蓋組成，在轉接套筒和殼體上設置有軸承冷卻通道，在第一、二軸承固定套和第三、四軸承固定套的外周設置有軸承冷卻環形槽，轉接套筒上的軸承冷卻通道與第一、二軸承固定套上的冷卻環形槽相連通，殼體上的軸承冷卻通道與第三、四軸承固定套上的軸承冷卻環形槽相連通，軸承固定套上的冷卻環形槽設置有連通通道，可通過外部供給冷卻系統自動調整軸承冷卻水系統的供水強度對軸承進行水冷降溫；在下端蓋上設置有冷卻水道進水口和出水口及冷卻水接嘴；所述的軸承潤滑系統包括轉接套筒、殼體、第一、二軸承潤滑道、第一、二軸承潤滑套，在轉接套筒、殼體上設置有軸承潤滑道，在轉接套筒上的軸承潤滑道直達第一、二軸承潤滑套的位置，在殼體上的軸承潤滑道直達第三軸承與第四軸承間的潤滑套位置。