CN105241608A - 一种主轴内置电磁驱动式动平衡装置 - Google Patents

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一种主轴内置电磁驱动式动平衡装置，属于高速主轴动平衡技术领域。包括屏蔽罩及屏蔽罩内依次沿固定轴设置的电磁驱动器I、配重盘I、动环、配重盘II、电磁驱动器II；动环与两配重盘之间及两配重盘与固定轴之间均通过轴承联接，配重盘与电磁驱动器之间由轴承固定套隔开，两电磁驱动器通过平键固定周向位置，屏蔽罩两端分别设置端盖，端盖与电磁驱动器之间设置隔套，动环与屏蔽罩固定连接；工作时，屏蔽罩与主轴连接相对固定，带动动环随主轴旋转。本发明实现主轴动不平衡状态的离线校正。可提高高速主轴的回转精度，从而实现高质量零件的加工。损耗低、效率高。

Description

一种主轴内置电磁驱动式动平衡装置
技术领域
本发明属于高速主轴动平衡技术领域，特别是涉及一种主轴内置电磁驱动式动平衡装置，用于动不平衡状态的离线校正。
背景技术
高速数控机床是装备制造业的技术基础和发展方向之一，高速数控机床的技术水平高低是衡量一个国家制造业水平高低的标志。主轴是所有旋转加工的数控机床中最为关键的部件之一，其性能对整台机床的加工精度、可靠性等都有至关重要的影响。旋转不平衡是影响主轴回转精度的主要因素之一，在主轴上实现动平衡已成为一项不可或缺的关键技术,它是以提高主轴的回转精度、可靠性及使用寿命为奋斗的终极目标。因此，设计一种主轴动平衡装置将是高速数控机床考虑的重要问题。采取内置式双面动平衡技术一直是行业内的难点。
首先，在主轴装配空间越来越紧凑的趋势使得主轴动平衡装置需要采取内置于主轴中心孔中。然而，内置式动平衡装置需要放置在主轴内部随主轴旋转，动平衡装置的任何设计的不合理都可能给主轴带来附加的动不平衡及其它影响，难以满足高速数控机床的要求和发展趋势。再者，由于一般主轴工艺孔空间狭小，而动平衡装置结构复杂，如何在狭小空间进行动平衡装置的固定、装置内部结构布置都具有挑战性。目前，国内外还未发现一种适合于高速主轴的、采用双平面动平衡方法的、内置的电磁驱动式主轴动平衡装置。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种主轴内置电磁驱动式动平衡装置，用于主轴动不平衡状态的离线校正。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明一种主轴内置电磁驱动式动平衡装置，包括屏蔽罩及屏蔽罩内依次沿固定轴设置的电磁驱动器I、配重盘I、动环、配重盘II、电磁驱动器II；动环与两配重盘之间及两配重盘与固定轴之间均通过轴承联接，配重盘与电磁驱动器之间由轴承固定套隔开，两电磁驱动器通过平键与固定轴联结，固定周向位置，屏蔽罩两端分别设置端盖，端盖与电磁驱动器之间设置隔套，动环与屏蔽罩固定连接；工作时，屏蔽罩与主轴连接相对固定，带动动环随主轴旋转。
进一步地，所述动环上在接近柱面位置沿周向均匀开贯通的小孔，孔内设置永磁体，相邻的孔内的永磁体极性相反布置。
进一步地，所述配重盘上在与动环开孔表面对应位置开小孔，小孔内设置永磁体，相邻的永磁体极性相反，使配重盘与动环相互吸引；在配重盘上开小孔位置内部，不均匀的开有贯通的大孔，使配重盘重心偏离回转中心，通过该质量偏心来进行不平衡量的调整。
进一步地，所述电磁驱动器由驱动盘、铁芯、线圈组成，驱动盘沿周向均匀开槽，开槽位置与配重盘上永磁体对应，数量为永磁体的一半，槽内设置铁芯，铁芯上绕制线圈，形成电磁铁；电磁铁的数量为配重盘小孔的一半，宽度为两个小孔的间距，在电磁铁通电时，同时作用于两个相邻的、极性相反的永磁体，产生相反的、增大的电磁力，推动配重盘克服与动环之间的吸引力产生相对旋转。
进一步地，所述动环、配重盘、驱动盘均采用不易导磁的材料。
进一步地，所述固定轴为空心轴，用于布置导线；轴的一端开有用于外部联接的槽口。
进一步地，所述轴承固定套和固定轴上相同位置均开有用于布置电磁铁导线的开孔。
进一步地，所述屏蔽罩为导磁性良好的金属圆筒，与主轴安装部分的筒壁带有与主轴内锥孔相配合的锥度。
进一步地，所述端盖采用导磁性良好的材料。
进一步地，所述铁芯采用导磁性良好的材料。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明的主轴内置电磁驱动式动平衡装置适合各种主轴运行工况，实现主轴动不平衡状态的校正。从所获特性可知该装置可提高高速主轴的回转精度，从而实现高质量零件的加工。
2.本发明的主轴内置电磁驱动式动平衡系统结构紧凑，可适应高速旋转状态，而且损耗低、效率高。动平衡调整功能全面，可实现刚性主轴、挠性主轴的在线动不平衡校正。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中动环结构示意图。
图3为图1中配重盘结构示意图。
图4为图1中电磁驱动器结构示意图。
其中，1-屏蔽罩，21-配重盘Ⅰ，22-配重盘Ⅱ，3-动环，41-电磁驱动器Ⅰ，42-电磁驱动器Ⅱ，5-固定轴，6-轴承固定套，7-隔套，8-端盖，9-平键，10-永磁体，11-大孔，12-驱动盘，13-线圈，14-铁芯，15-小孔。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步阐述。
实施例：本发明包括屏蔽罩1及屏蔽罩1内依次沿固定轴5设置的电磁驱动器I41、配重盘I21、动环3、配重盘II22、电磁驱动器II42；动环3与配重盘I21、配置盘II22之间及配重盘I21、配置盘II22与固定轴5之间均通过轴承联接，配重盘I21与电磁驱动器I41、配置盘II22与电磁驱动器II42之间由轴承固定套6隔开，电磁驱动器I41、电磁驱动器II42均通过平键与固定轴5连接，固定周向位置，屏蔽罩1两端分别设置端盖8，端盖由螺栓固定，端盖8与电磁驱动器I41、电磁驱动器II42之间设置隔套7，动环3与屏蔽罩1固定连接；工作时，屏蔽罩1与主轴连接相对固定，带动动环3随主轴旋转。
所述动环3上在接近柱面位置沿周向均匀开贯通的小孔15，小孔15内设置永磁体10，相邻的孔内的永磁体10极性相反布置。
所述两配重盘上在与动环3开孔表面对应位置开小孔15，小孔15内设置永磁体10，相邻的永磁体10极性相反，使两配重盘与动环3相互吸引；在两配重盘上开小孔位置内部，不均匀的开有贯通的大孔11，使配重盘重心偏离回转中心，通过该质量偏心来进行不平衡量的调整。
所述电磁驱动器由驱动盘12、铁芯14、线圈13组成，驱动盘12沿周向均匀开槽，开槽位置与配重盘上永磁体10对应，数量为永磁体10的一半，槽内设置铁芯14，铁芯14上绕制线圈13，形成电磁铁；电磁铁的数量为配重盘小孔15的一半，宽度为两个小孔15的间距，在电磁铁通电时，同时作用于两个相邻的、极性相反的永磁体，产生相反的、足够大的电磁力，推动配重盘克服与动环3之间的吸引力产生相对旋转。
所述动环3、两个配重盘、驱动盘12均采用不易导磁的材料。
所述固定轴5为空心轴，用于布置导线；轴的一端开有用于外部联接的槽口，使固定轴5相对地面固定。所述轴承固定套6和固定轴5上相同位置均开有用于布置电磁铁导线的开孔。
所述屏蔽罩1为导磁性良好的金属圆筒，与主轴安装部分的筒壁带有与主轴内锥孔相配合的锥度。用于配合主轴内锥孔进行安装，靠近主轴外端部由与主轴配合的法兰压住。
所述端盖8采用导磁性良好的材料，与电磁驱动器之间由隔套隔开。所述铁芯13采用导磁性良好的材料。
所述配重盘I21、配重盘II22初始安装时，使质量偏心相差180°，使合成的不平衡矢量为零。
本发明所述的动平衡装置安装于主轴内，工作时，由并列的两个配重盘I21、配重盘II22产生质量偏心，主轴旋转时，配重盘I21、配重盘II22在动环3的吸引下跟随主轴转动，由电磁驱动器调整配重盘的相角，由质量偏心产生与主轴自身产生的动不平衡力(离心力)作用位置相同、大小相等、方向相反的动平衡力，执行在线校正主轴的动不平衡。

Claims (10)

1.一种主轴内置电磁驱动式动平衡装置，其特征在于：包括屏蔽罩及屏蔽罩内依次沿固定轴设置的电磁驱动器I、配重盘I、动环、配重盘II、电磁驱动器II；动环与两配重盘之间及两配重盘与固定轴之间均通过轴承联接，配重盘与电磁驱动器之间由轴承固定套隔开，两电磁驱动器通过平键与固定轴联结，固定周向位置，屏蔽罩两端分别设置端盖，端盖与电磁驱动器之间设置隔套，动环与屏蔽罩固定连接；工作时，屏蔽罩与主轴连接相对固定，带动动环随主轴旋转。
2.根据权利要求1所述主轴内置电磁驱动式动平衡装置，其特征在于：所述动环上在接近柱面位置沿周向均匀开贯通的小孔，孔内设置永磁体，相邻的孔内的永磁体极性相反布置。
3.根据权利要求1所述主轴内置电磁驱动式动平衡装置，其特征在于：所述配重盘上在与动环开孔表面对应位置开小孔，小孔内设置永磁体，相邻的永磁体极性相反，使配重盘与动环相互吸引；在配重盘上开小孔位置内部，不均匀的开有贯通的大孔，使配重盘重心偏离回转中心，通过该质量偏心来进行不平衡量的调整。
4.根据权利要求1所述主轴内置电磁驱动式动平衡装置，其特征在于：所述电磁驱动器由驱动盘、铁芯、线圈组成，驱动盘沿周向均匀开槽，开槽位置与配重盘上永磁体对应，数量为永磁体的一半，槽内设置铁芯，铁芯上绕制线圈，形成电磁铁；电磁铁的数量为配重盘小孔的一半，宽度为两个小孔的间距，在电磁铁通电时，同时作用于两个相邻的、极性相反的永磁体，产生相反的、增大的电磁力，推动配重盘克服与动环之间的吸引力产生相对旋转。
5.根据权利要求4所述主轴内置电磁驱动式动平衡装置，其特征在于：所述动环、配重盘、驱动盘均采用不易导磁的材料。
6.根据权利要求1所述主轴内置电磁驱动式动平衡装置，其特征在于：所述固定轴为空心轴，用于布置导线；轴的一端开有用于外部联接的槽口。
7.根据权利要求1所述主轴内置电磁驱动式动平衡装置，其特征在于：所述轴承固定套和固定轴上相同位置均开有用于布置电磁铁导线的开孔。
8.根据权利要求1所述主轴内置电磁驱动式动平衡装置，其特征在于：所述屏蔽罩为导磁性良好的金属圆筒，与主轴安装部分的筒壁带有与主轴内锥孔相配合的锥度。
9.根据权利要求1所述主轴内置电磁驱动式动平衡装置，其特征在于：所述端盖采用导磁性良好的材料。
10.根据权利要求4所述主轴内置电磁驱动式动平衡装置，其特征在于：所述铁芯采用导磁性良好的材料。
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