CN103008694B - 高精度气浮电主轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高精度气浮电主轴，该气浮主轴将转子轴安装在气浮轴承的一端，电机转子与转子轴连接，定子通过水套固定在电机外套上，气浮轴承的一端固定在电机外套上，另一端固定在轴承压板上，将轴承压板固定在主轴箱体上。转子轴与气浮轴承连接。采用直驱电机驱动、旋转编码器反馈和计算机数字控制的实现方式。本发明可以使主轴一端固定，令主轴热伸长朝向远离工件的方向伸长，且本发明结构紧凑，降低了各零件的加工和装配调整难度，安装方便。气浮主轴设计精度为：定位精度:2.5角秒，重复定位精度：1角秒，回转误差≤0.3μm。

Description

高精度气浮电主轴
技术领域
本发明涉及一种超精密机床应用的电主轴，具体涉及一种高精度气浮电主轴。
背景技术
工件主轴在加工过程中直接影响工件的运动，所以工件主轴的回转精度直接影响到工件的加工精度，其精度和特性可以评价机床本身的精度，传动滚动支承与气浮轴承相比误差环节多、精度不高，另外滚动支撑的发热量远远大于气浮轴承。当加工对象为精密自由曲面光学元件时，很难满足对加工件的面形精度和表面光洁度的要求。气浮轴承引起机床主轴回转系统的热变形小，具有良好的回转精度，轴承中支撑回转轴的压力膜可以起均化作用，另外空气轴承主轴还具有动特性良好，精度寿命长，不产生振动等优点，所以空气静压轴承的刚度虽低，但是对于微量切削的超精密机床却很适用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够减少主轴热伸长，提高主轴的回转精度，降低各零件的加工和装配调整难度，同时具有结构紧凑、动态性能好的高精度气浮电主轴。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括主轴箱体以及通过轴承压板固定于主轴箱体内的气浮轴承，在气浮轴承的一端固定有转子轴和电机外套，气浮轴承另一端固定有位于主轴箱体外的夹具或吸盘，在电机外套内固定有水套，电机压板将电机定子固定在水套内，在电机定子内安装有电机转子，转子轴固定于电机转子内，电机外套上还安装有用于封装水套、电机定子和电机转子的过渡盘，在过渡盘外侧还设置有套装在转子轴上的转接件，角度编码器固定在转接件上。
所述的过渡盘上还安装有电机腔盖板。
所述的主轴箱体上还安装有防尘盖。
所述的水套通过螺钉固定在电机外套内部的凸台上。
所述的转子轴为中空结构与气浮轴承的空腔联通。
所述的转子轴通过涨紧套与电机转子连接。
本发明采用气浮轴承支撑，直驱电机驱动，将电机转子直接安装在转子轴上，有效的降低主要零件的加工和装配调整难度，还配合采用旋转编码器反馈和计算机数字控制的实现方式，保证了回转工作台的精度；该气浮主轴通过将转子轴和电机外套联接在气浮轴承一端，另一端与轴承压板联接，轴承压板固定在主轴箱体上，使主轴的前端固定，后端自由，减少主轴热伸长，电机外部设置水套进行冷却，减少了热源。该气浮主轴具有结构紧凑，动特性好，热稳定性好的特点。所述的气浮主轴设计精度为：定位精度：2.5角秒，重复定位精度：1角秒，回转误差≤0.3μm。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图中，主轴箱体1，过渡盘2，水套3，电机外套4，气浮轴承5，轴承压板6，转子轴7，转接件8，角度编码器9，电机腔盖板10，防尘盖11，电机压板12，电机定子13，涨紧套14，电机转子15，夹具或吸盘16。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
参见图1，本发明的气浮主轴通过将转子轴7和电机外套4联接在气浮轴承5一端，另一端通过轴承压板6固定在主轴箱体1上，且在该端固定有位于主轴箱体1外的夹具或吸盘16。在电机外套4内部的凸台上固定有水套3，电机压板12将电机定子13固定在水套3内，在电机定子13内安装有电机转子15，转子轴7通过涨紧套14与电机转子15连接，电机外套4上还安装有用于封装水套3、电机定子13和电机转子15的过渡盘2，在过渡盘2外侧还设置有套装在转子轴7上的转接件8，角度编码器9固定在转接件8上，电机腔盖板10固定在过渡盘2上，防尘盖11固定在主轴箱体1上。
本发明所述的转子轴7为中空结构，与气浮轴承5的空腔联通，吸盘可实现真空夹紧。
本发明可应用于四轴或五轴联动高精度数控机床，尤其可应用于所述四轴或五轴联动高精度数控机床的工件主轴。采用气浮轴承支撑，直驱电机驱动，将电机转子直接安装转子轴上，有效的降低主要零件的加工和装配调整难度，还配合采用旋转编码器反馈和计算机数字控制的实现方式，保证了回转工作台的精度；该气浮主轴通过将转子轴和电机外套联接在气浮轴承一端，另一端与轴承压板联接，轴承压板固定在主轴箱体上，使主轴的前端固定，后端自由，减少主轴热伸长，电机外部设置水套进行冷却，减少了热源。该气浮主轴还可以实现真空装夹，具有结构紧凑，动特性好，热稳定性好的特点。所述的气浮主轴设计精度为：定位精度：2.5角秒，重复定位精度：1角秒，回转误差≤0.3μm。本发明以气浮轴承5为装配基础件，将转子轴7用螺钉固定在气浮轴承5的端面上。将水套3推入电机外套4中，水套3通过电机外套4内部的凸台进行轴向定位，两者使用螺钉联接，电机定子13的外圆与水套3的内圆配合，电机定子13通过水套3内部的凸台进行轴向定位，用电机压板12压紧。将涨套14推入电机转子15。将电机外套4与气浮轴承5（已经装好转子轴）的端面连接，将轴承压板6与气浮轴承5的另一端面连接，将已经装好的这部分装配体推入主轴箱体1中，用螺钉联接轴承压板6和主轴箱体1。调整转子轴7和电机同轴后，用涨套14将转子轴7和电机转子15紧固。将过渡盘2安装在电机外套4上，将转接件8安装在转子轴7上，角度编码器9安装在转接件8上，调整同轴后，用螺钉紧固，将电机腔盖板10安装在过渡盘2上，采用螺钉紧固。将防尘盖11安装在主轴箱体1上。

Claims (6)

1.一种高精度气浮电主轴，其特征在于：包括主轴箱体(1)以及通过轴承压板(6)固定于主轴箱体(1)内的气浮轴承(5)，在气浮轴承(5)的一端固定有转子轴(7)和电机外套(4)，气浮轴承(5)另一端通过轴承压板(6)固定在主轴箱体(1)上，且在该端固定有位于主轴箱体(1)外的夹具或吸盘(16)，在电机外套(4)内固定有水套(3)，电机压板(12)将电机定子(13)固定在水套(3)内，在电机定子(13)内安装有电机转子(15)，转子轴(7)固定于电机转子(15)内，电机外套(4)上还安装有用于封装水套(3)、电机定子(13)和电机转子(15)的过渡盘(2)，在过渡盘(2)外侧还设置有套装在转子轴(7)上的转接件(8)，角度编码器(9)固定在转接件(8)上。
2.根据权利要求1所述的高精度气浮电主轴，其特征在于：所述的过渡盘(2)上还安装有电机腔盖板(10)。
3.根据权利要求1所述的高精度气浮电主轴，其特征在于：所述的主轴箱体(1)上还安装有防尘盖(11)。
4.根据权利要求1所述的高精度气浮电主轴，其特征在于：所述的水套(3)通过螺钉固定在电机外套(4)内部的凸台上。
5.根据权利要求1所述的高精度气浮电主轴，其特征在于：所述的转子轴(7)为中空结构与气浮轴承(5)的空腔联通。
6.根据权利要求1所述的高精度气浮电主轴，其特征在于：所述的转子轴(7)通过涨紧套(14)与电机转子(15)连接。
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