CN104551981A - 精密磨削与检测一体化电主轴 - Google Patents

Abstract

一种精密磨削与检测一体化电主轴，包括电主轴箱体、线圈定子、转子、中空主轴、第一滚动轴承组、第二滚动轴承组、圆筒砂轮、圆筒砂轮连接轴、中空接长杆、第三滚动轴承组、第四滚动轴承组、压力弹簧、直线位移驱动器安装座、直线位移驱动器、精密位移传感器和气管；其中，中空主轴带动圆筒砂轮高速旋转进行磨削加工，直线位移驱动器驱动中空接长杆向下滑移，精密位移传感器接触到工件表面时发出信号并停止移动，控制系统记录下当前坐标位置数据，压缩空气通过气管输送到工件表面并吹除磨屑及水迹，完成在磨削过程中的一次实时检测。本发明集检测和磨削功能于一体，实现了在磨削加工过程中对工件尺寸的实时在位精密检测，从而实现了磨削过程的智能化和自动化。

Description

精密磨削与检测一体化电主轴

技术领域

本发明涉及一种精密磨削机床的动力部件，具体涉及一种精密磨削与检测一体化电主轴，属于精密机床技术领域。

背景技术

机床主轴是机床的重要部件，传统的机床主轴是通过如皮带、齿轮等中间传动装置带动主轴旋转进行工作。电主轴又称内置式电机主轴单元，就是将高速电机置于机床主轴部件内部，通过交流变频控制系统，使主轴获得所需的工作速度和扭矩，实现电机、主轴的一体化功能。电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等优点，其应用改善了机床的动平衡，在高速加工机床中得到了广泛应用。按适用于不同机床中的应用情况电主轴可分为：钻铣主轴、加工中心主轴、雕刻机主轴、磨床用电主轴等。随着高速加工技术的迅速发展和广泛应用，各工业部门特别是航天、航空、汽车、摩托车和模具加工等行业，对高速度、高精度数控机床的需求与日俱增，这迫切需要开发出性能更加优越的电主轴。

在很多场合，需要在电主轴上安装圆筒形或杯形砂轮，并应用砂轮的旋转端面来进行磨削，由于砂轮的磨损量是很难预测的，因此需要不时间歇地进行停机检测、对砂轮反复修整，这就使磨削效率受到很大的影响。经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号为：2013207640866，名称为：工具磨削特种电主轴，该专利主要介绍了电主轴的结构、轴承安装方式等发明内容，属于专用的磨削电主轴，但其缺乏精密检测功能和结构。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的缺陷，提供一种精密磨削与检测一体化电主轴，其具有磨削过程中的实时在位自动精密检测功能，从而在磨削过程中实现对砂轮磨损量的实时补偿，减少磨削过程中的反复检测和反复修整的时间，以达到提高磨削精度和磨削效率的效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种精密磨削与检测一体化电主轴，其包括：电主轴箱体、线圈定子、转子、中空主轴、第一滚动轴承组、第二滚动轴承组、圆筒砂轮、圆筒砂轮连接轴、中空接长杆、第三滚动轴承组、第四滚动轴承组、压力弹簧、直线位移驱动器安装座、直线位移驱动器和精密位移传感器；其中，

线圈定子固定安装在电主轴箱体中部，转子固定安装在中空主轴上，该中空主轴通过第一滚动轴承组和第二滚动轴承组滚动地安装在电主轴箱体的内腔中，圆筒砂轮通过圆筒砂轮连接轴固定安装在中空主轴的下端且与中空主轴同轴线；中空主轴由于线圈定子与转子的作用进行高速旋转，并且带动圆筒砂轮高速旋转进行磨削加工；

第三滚动轴承组安装在中空主轴内，第四滚动轴承组安装在圆筒砂轮连接轴内，中空接长杆贯穿于中空主轴、圆筒砂轮连接轴和圆筒砂轮的内腔中且轴向滑动地安装在第三滚动轴承组和第四滚动轴承组内，压力弹簧设置于中空主轴内且使中空接长杆处于上端固定位置，直线位移驱动器通过直线位移驱动器安装座固定安装在电主轴箱体的顶端，直线位移驱动器与中空接长杆的上端固定连接且驱动中空接长杆沿轴向滑动，精密位移传感器固定安装在中空接长杆的下端；直线位移驱动器驱动中空接长杆向下滑移，精密位移传感器接触到工件表面时发出信号并停止移动，控制系统记录下当前坐标位置数据，之后直线位移驱动器在压力弹簧的共同作用下，带动中空接长杆及其下端的精密位移传感器向上离开工件表面返回初始位置，完成在磨削过程中的一次实时检测。

作为进一步改进，在所述中空接长杆的上端还连接有一插入所述中空接长杆内腔的气管，压缩空气通过该气管和该中空接长杆的内腔输送到被磨削的工件表面，吹除掉工件表面被磨削部位上的磨屑及水迹，以保证检测的准确性。

本发明所述精密磨削与检测一体化电主轴的工作原理如下：

在磨削过程中，支撑在电主轴箱体内第一滚动轴承组和第二滚动轴承组中的中空主轴高速旋转，并且带动圆筒砂轮高速旋转；直线位移驱动器驱动中空接长杆在第三滚动轴承组和第四滚动轴承组中滑动向下移动；压缩空气通过气管输送到被磨削的工件表面，吹除掉工件表面被磨削部位上的磨屑及水迹；当固定安装在中空接长杆下端的精密位移传感器接触到工件表面时，精密位移传感器发出信号，直线位移驱动器停止移动，控制系统记录下当前坐标位置数据；然后，直线位移驱动器向上移动、带动中空接长杆下端的精密位移传感器离开工件表面，在压力弹簧的共同作用下中空接长杆返回初始位置，于是完成一次在磨削过程中的实时检测。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

应用本发明所述的精密磨削与检测一体化电主轴，实现了在磨削加工过程中对工件尺寸的实时在位精密检测，从而实现了磨削过程的智能化和自动化。

附图说明

图1为本发明的结构装配图。

图中，1电主轴箱体，2线圈定子，3转子，4中空主轴，5中空接长杆，6第一滚动轴承组，7直线位移驱动器安装座，8直线位移驱动器，9气管，10第三滚动轴承组，11第二滚动轴承组，12压力弹簧，13圆筒砂轮连接轴，14第四滚动轴承组，15精密位移传感器，圆筒砂轮16。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例作详细说明，通过参照附图阅读以下对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的特征、目的和优点将会变得更明显。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，其都应属于本发明的保护范围。

请参阅图1，图示精密磨削与检测一体化电主轴包括：电主轴箱体1、线圈定子2、转子3、中空主轴4、第一滚动轴承组6、第二滚动轴承组11、圆筒砂轮16、圆筒砂轮连接轴13、中空接长杆5、第三滚动轴承组10、第四滚动轴承组14、压力弹簧12、直线位移驱动器安装座7、直线位移驱动器8、精密位移传感器15和气管9。

所述线圈定子2固定安装在所述电主轴箱体1中部的内壁上，所述转子3固定安装在所述中空主轴4的外圆上，该中空主轴4通过所述第一滚动轴承组6和第二滚动轴承组11滚动地安装在所述电主轴箱体1的内腔中，所述圆筒砂轮16通过所述圆筒砂轮连接轴13固定安装在所述中空主轴4的下端，并且与该中空主轴4同轴线。所述中空主轴4由于所述线圈定子2与转子3的作用进行高速旋转，并且带动所述圆筒砂轮16高速旋转进行磨削加工。

所述第三滚动轴承组10安装在所述中空主轴4的内腔壁上，所述第四滚动轴承组14安装在所述圆筒砂轮连接轴13的中心孔内，所述中空接长杆5贯穿于所述中空主轴4、圆筒砂轮连接轴13和圆筒砂轮16的内腔，并且轴向滑动地安装在所述第三滚动轴承组10和第四滚动轴承组14的内孔中。所述压力弹簧12设置于所述中空主轴4的内腔中，其弹簧力的作用使所述中空接长杆5处于上端的固定位置。所述直线位移驱动器8通过所述直线位移驱动器安装座7固定安装在所述电主轴箱体1的顶端，所述直线位移驱动器8与所述中空接长杆5的上端固定连接在一起，并且该直线位移驱动器8驱动所述中空接长杆5沿轴向滑动。所述精密位移传感器15固定安装在该中空接长杆5的下端。所述气管9连接在所述中空接长杆5的上端，并且插入所述中空接长杆5的内腔。所述直线位移驱动器8驱动所述中空接长杆5向下滑移，所述精密位移传感器15伸出所述圆筒砂轮16前端面，一旦接触到被磨削工件的表面时，立即发出信号并停止向下移动，所述电主轴的控制系统记录下当前坐标位置数据，压缩空气通过所述气管9和中空接长杆5的内腔输送到被磨削的工件表面，吹除掉工件表面被磨削部位上的磨屑及水迹，以保证检测的准确性；之后，在所述直线位移驱动器8与所述压力弹簧12的共同作用下，该直线位移驱动器8带动所述中空接长杆5及其下端的精密位移传感器15向上，离开工件表面并且返回初始位置，从而完成在磨削过程中的一次实时检测。

本发明所述的精密磨削与检测一体化电主轴应用在磨削过程中时，支撑在电主轴箱体1内第一滚动轴承组6和第二滚动轴承组11中的中空主轴4高速旋转并带动圆筒砂轮16高速旋转；直线位移驱动器8驱动中空接长杆5在第三滚动轴承组10和第四滚动轴承组14中滑动向下移动；压缩空气通过气管9输送到被磨削的工件表面，吹除掉工件表面被磨削部位上的磨屑及水迹；当固定安装在中空接长杆5下端的精密位移传感器15接触到工件表面时，精密位移传感器15发出信号，直线位移驱动器8停止移动，控制系统记录下当前坐标位置数据。然后，直线位移驱动器8向上移动，带动中空接长杆5下端的精密位移传感器15离开工件表面，在直线位移驱动器8和压力弹簧12的共同作用下，中空接长杆5返回初始位置，于是完成一次在磨削过程中的实时检测。

应用本发明所述的精密磨削与检测一体化电主轴，可以实现在磨削加工过程中工件尺寸的实时在位精密检测，从而实现磨削过程的智能化和自动化。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (2)

1.一种精密磨削与检测一体化电主轴，其特征在于，所述电主轴包括：电主轴箱体、线圈定子、转子、中空主轴、第一滚动轴承组、第二滚动轴承组、圆筒砂轮、圆筒砂轮连接轴、中空接长杆、第三滚动轴承组、第四滚动轴承组、压力弹簧、直线位移驱动器安装座、直线位移驱动器和精密位移传感器；其中，

线圈定子固定安装在电主轴箱体中部，转子固定安装在中空主轴上，该中空主轴通过第一滚动轴承组和第二滚动轴承组滚动地安装在电主轴箱体的内腔中，圆筒砂轮通过圆筒砂轮连接轴固定安装在中空主轴的下端且与中空主轴同轴线；中空主轴由于线圈定子与转子的作用进行高速旋转，并且带动圆筒砂轮高速旋转进行磨削加工；

第三滚动轴承组安装在中空主轴内，第四滚动轴承组安装在圆筒砂轮连接轴内，中空接长杆贯穿于中空主轴、圆筒砂轮连接轴和圆筒砂轮的内腔中且轴向滑动地安装在第三滚动轴承组和第四滚动轴承组内，压力弹簧设置于中空主轴内且使中空接长杆处于上端固定位置，直线位移驱动器通过直线位移驱动器安装座固定安装在电主轴箱体的顶端，直线位移驱动器与中空接长杆的上端固定连接且驱动中空接长杆沿轴向滑动，精密位移传感器固定安装在中空接长杆的下端；直线位移驱动器驱动中空接长杆向下滑移，精密位移传感器接触到工件表面时发出信号并停止移动，控制系统记录下当前坐标位置数据，之后直线位移驱动器在压力弹簧的共同作用下，带动中空接长杆及其下端的精密位移传感器向上离开工件表面返回初始位置，完成在磨削过程中的一次实时检测。

2.根据权利要求1所述的精密磨削与检测一体化电主轴，其特征在于，在所述中空接长杆的上端还连接有一插入所述中空接长杆内腔的气管，压缩空气通过该气管和该中空接长杆的内腔输送到被磨削的工件表面，吹除掉工件表面被磨削部位上的磨屑及水迹，以保证检测的准确性。