CN202367512U

CN202367512U - 一种用于数控机床主轴的轴线对中调节装置

Info

Publication number: CN202367512U
Application number: CN2011204536202U
Authority: CN
Inventors: 路韬; 莫云辉
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2021-11-16

Abstract

本实用新型涉及一种用于数控机床主轴的轴线对中调节装置。它由固定壳体，螺旋对中线圈、磁场调节器组成。磁场调节器可调节线圈中的磁场强度和磁场变化率，当实际旋转轴位置偏离理想位置时，将产生磁场相对实际轴线的非轴对称，使通过轴体积范围内的磁场强度改变，造成不平衡效应，将产生电磁反力使轴回到理想轴线位置。同时运用旋转调节头转速的高低达到不同的磁场变化率，也使得轴趋向于阻止磁场的这种变化，形成电磁反力，让旋转轴线回到理想位置。本装置能使主轴在不同转速下进行轴线对中，满足电主轴在高速和低速加工阶段的轴线对中要求，提高电主轴的刚度，从而提高其加工精度和延长其使用寿命，降低成本，提高效率。

Description

一种用于数控机床主轴的轴线对中调节装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于数控机床主轴的轴线对中调节装置，属于机电工程领域中数控机床主轴调节领域。

背景技术

数控机床使用的高速主轴要求很高的旋转精度，其性能的好坏将直接影响机床的加工性能。当主轴旋转时，存在偏离理想轴线的情况。

传统磁悬浮轴承是利用磁力作用将转子悬浮起来，使转子与定子之间没有机械接触。其原理是磁感应线与磁浮线成垂直，轴芯与磁浮线平行，于是转子的重量被固定在运转的轨道上，利用几乎无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑，从而形成整个转子悬空。传统磁悬浮轴承主要采用径向轴承和轴向轴承控制气隙的方法来减小主轴轴线偏离理想轴线的问题，通过传感器检测实际轴线相对理想轴线偏离位置，将其转换为电压、电流信号，再通过控制系统计算，输出信号调整吸引力大小来完成调节。由于数控机床对轴的旋转精度要求很高，且其轴线位置变化频繁，规律难掌握，为了达到需要的轴线对中精度必然要对调节控制的硬、软件要求极高，造成调节控制系统复杂、成本较高。在满足经济实用的前提下，现有的技术仍难以满足主轴轴线在不同转速时的轴线对中要求。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种用于数控机床主轴的轴线对中调节装置，本装置能控制主轴在各种转速下的对中精度，从而提高机床的加工精度，满足电主轴在高速和低速加工阶段的轴线对中要求，提高电主轴的刚度，从而提高其加工精度和延长其使用寿命，降低成本，提高效率。

为实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种用于数控机床主轴的轴线对中调节装置，包括固定壳体，螺旋对中线圈和磁场调节器；所述固定壳体为陶瓷，其外表面开有均匀矩形横截面的螺旋槽，所述螺旋对中线圈为导电体，固定于所述螺旋槽内，在所述螺旋对中线圈的首端设置第一电源接线柱，末端设置第二电源接线柱；所述磁场调节器包括恒压源正极接线柱、恒压源负极接线头和磁场旋转调节臂接线柱；所述恒压源正极接线柱连接恒压源正极，所述恒压源负极接线头连接恒压源负极和所述第一电源接线柱，所述磁场旋转调节臂接线柱连接所述第二电源接线柱。

上述磁场调节器还包括四个封闭连接螺钉、密封端盖、上排斥磁圈、螺钉式旋转调节头、下排斥磁圈、磁场调节盘、磁场旋转调节臂、支撑底座和保护接地接口；所述支撑底座外表面镀金属；所述恒压源正极接线柱和恒压源负极接线头固定在所述磁场调节盘上，所述磁场调节盘与所述支撑底座通过强力胶粘接；所述磁场旋转调节臂接线柱插入所述支撑底座的圆柱孔内，与所述支撑底座过盈配合；所述磁场旋转调节臂接线柱稍稍高出所述圆柱孔与所述磁场旋转调节臂形成面接触；所述磁场旋转调节臂与所述支撑底座上的旋转孔口间隙配合；所述磁场旋转调节臂上有圆柱触头，所述磁场调节盘上表面有缺口，所述触头与所述磁场调节盘上表面形成面接触；所述缺口两边的最短距离大于所述触头的直径；所述密封端盖与所述支撑底座通过四个所述封闭连接螺钉连接；所述密封端盖与所述磁场旋转调节臂通过一个所述螺钉式旋转调节头连接，所述密封端盖上的孔与所述螺钉式旋转调节头间隙配合；所述密封端盖下表面开有圆槽，所述上排斥磁圈为圆环形，其外径与所述密封端盖下表面圆槽的直径相同，所述上排斥磁圈固定于圆槽内，所述下排斥磁圈为一段圆弧形，固定于所述磁场旋转调节臂上表面，与所述上排斥磁圈相对，所述密封端盖下表面与所述磁场旋转调节臂上表面有间隙。所述保护接地接口固定于固定壳体外侧。

本实用新型与现有技术相比较，具有以下显著特点：

能使主轴在不同转速下进行轴线对中，满足电主轴在高速和低速加工阶段的轴线对中要求。

可提高电主轴的刚度，从而提高其加工精度和延长其使用寿命。

利用简洁的磁场调节达到整体上的轴线对中调节，可降低成本，提高效率。

附图说明

图1轴线对中调节装置和磁悬浮轴承的主轴结构示意图。

图2轴线对中调节装置轴线对中仪前视图。

图3轴线对中调节装置轴线对中仪左视图。

图4轴线对中调节装置轴线对中仪剖视图。

图5轴线对中调节装置磁场调节器上视图。

图6轴线对中调节装置磁场调节器剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的优选实施例作进一步详细说明。

如图1至图6所示，一种用于数控机床主轴的轴线对中调节装置，包括固定壳体13，螺旋对中线圈15和磁场调节器3；所述固定壳体13为陶瓷，其外表面开有均匀矩形横截面的螺旋槽14，所述螺旋对中线圈15为导电体，固定于所述螺旋槽14内，在所述螺旋对中线圈15的首端设置第一电源接线柱16，末端设置第二电源接线柱17；本装置与磁悬浮轴承联用，磁悬浮轴承主要由主轴29、推力盘30、轴向轴承31和径向轴承32组成。本装置轴线对中调节装置安装于磁悬浮轴承径向轴承内部，与径向轴承同轴线，且与径向轴承内壁强力胶合，所述磁场调节器3包括恒压源正极接线柱1、恒压源负极接线头2和磁场旋转调节臂接线柱12；所述恒压源正极接线柱1连接恒压源正极27，磁悬浮轴承上开有导线孔26，通过导线孔26，所述恒压源负极接线头2连接恒压源负极28和所述第一电源接线柱16，所述磁场旋转调节臂接线柱12连接所述第二电源接线柱17。

所述磁场调节器3还包括四个封闭连接螺钉33、密封端盖4、上排斥磁圈5、螺钉式旋转调节头6、下排斥磁圈7、磁场调节盘8、磁场旋转调节臂9、支撑底座10和保护接地接口11；所述恒压源正极接线柱1和恒压源负极接线头2固定在所述磁场调节盘8上，所述磁场调节盘8与所述支撑底座10通过强力胶粘接；所述磁场旋转调节臂接线柱12插入所述支撑底座10的圆柱孔19内，与所述支撑底座10过盈配合；所述磁场旋转调节臂接线柱12稍高出所述圆柱孔19与所述磁场旋转调节臂9形成面接触20；所述磁场旋转调节臂9与所述支撑底座10上的旋转孔口21间隙配合；所述磁场旋转调节臂9上有圆柱触头24，所述磁场调节盘8上表面有缺口22，所述触头24与所述磁场调节盘8上表面形成面接触18；所述缺口22两边的最短距离大于所述触头24的直径，避免短路发生。所述密封端盖4与所述支撑底座10通过四个所述封闭连接螺钉33连接；所述密封端盖4与所述磁场旋转调节臂9通过一个所述螺钉式旋转调节头6连接，所述密封端盖4上的孔25与所述螺钉式旋转调节头6间隙配合；所述密封端盖4下表面开有圆槽，所述上排斥磁圈5为圆环形，其外径与所述密封端盖4下表面圆槽的直径相同，所述上排斥磁圈5固定于圆槽内，所述下排斥磁圈7为一段圆弧形，固定于所述磁场旋转调节臂9上表面，与所述上排斥磁圈5相对，所述密封端盖4下表面与所述磁场旋转调节臂9上表面有间隙23。所述保护接地接口11固定于支撑底座10外侧。

本实用新型采用改变轴线方向的磁场强度和磁场变化率来实现调节旋转轴轴线向理想轴线逼近，实现轴线对中的功能。通过旋转螺钉式旋转调节头6带动与之为螺纹联结的磁场旋转调节臂9绕轴线转动，由于第一电源接线柱16接恒压源负极28，磁场旋转调节臂接线柱12与磁场旋转调节臂9同电位，磁场旋转调节臂9在磁场调节盘8上位置的改变，同步的改轴线对中调节装置上第一电源接线柱16和第二电源接线柱17两端的电压，于是在连接两接线柱螺旋槽14中的螺旋对中线圈15的电流相应也发生变化，这样就达到了调节轴线方向磁场的目的。当螺旋对中线圈15通电后，螺旋对中线圈15在理想对中轴线周围产生以理想轴线成轴对称的磁场，通过调节磁场旋转调节臂9在磁场调节盘8上的位置可以控制磁场的强弱，当实际旋转轴位置偏离理想位置时，将产生磁场相对非轴对称现象，造成不平衡效应，将产生电磁反力使轴回到理想轴线位置，这时适用于轴在高转速低载荷运转时。同时，通过控制磁场旋转调节臂9的旋转速度可以得到不同的磁场变化率，可获得极强磁场，也使得轴中的轴向磁场趋向于阻止磁场的这种变化，可形成极强电磁反力，让旋转轴线回到理想位置，磁场旋转调节臂9转速越高，变化率越大，形成电磁力越大，恢复理想轴线时间越迅速，这时适用于轴在低转速重载荷运转时。最终达到调节实际轴线向中心理想轴线靠近的实用目的。

Claims

1.一种用于数控机床主轴的轴线对中调节装置，其特征在于，包括固定壳体（13），螺旋对中线圈（15）和磁场调节器（3）；所述固定壳体（13）为陶瓷，其外表面开有均匀矩形横截面的螺旋槽（14），所述螺旋对中线圈（15）为导电体，固定于所述螺旋槽（14）内，在所述螺旋对中线圈（15）的首端设置第一电源接线柱（16），末端设置第二电源接线柱（17）；所述磁场调节器（3）包括恒压源正极接线柱（1）、恒压源负极接线头（2）和磁场旋转调节臂接线柱（12）；所述恒压源正极接线柱（1）连接恒压源正极（27），所述恒压源负极接线头（2）连接恒压源负极（28）和所述第一电源接线柱（16），所述磁场旋转调节臂接线柱（12）连接所述第二电源接线柱（17）。

2.根据权利要求1所述的一种用于数控机床主轴的轴线对中调节装置，其特征在于，所述磁场调节器（3）还包括四个封闭连接螺钉（33）、密封端盖（4）、上排斥磁圈（5）、螺钉式旋转调节头（6）、下排斥磁圈（7）、磁场调节盘（8）、磁场旋转调节臂（9）、支撑底座（10）和保护接地接口（11）；所述支撑底座（10）外表面镀金属，所述恒压源正极接线柱（1）和恒压源负极接线头（2）固定在所述磁场调节盘（8）上，所述磁场调节盘（8）与所述支撑底座（10）通过强力胶粘接；所述磁场旋转调节臂接线柱（12）插入所述支撑底座（10）的圆柱孔（19）内，与所述支撑底座（10）过盈配合；所述磁场旋转调节臂接线柱（12）稍高出所述圆柱孔（19）与所述磁场旋转调节臂（9）形成面接触（20）；所述磁场旋转调节臂（9）与所述支撑底座（10）上的旋转孔口（21）间隙配合；所述磁场旋转调节臂（9）上有圆柱触头（24），所述磁场调节盘（8）上表面有缺口（22），所述圆柱触头（24）与所述磁场调节盘（8）上表面形成面接触（18）；所述缺口（22）两边的最短距离大于所述圆柱触头（24）的直径；所述密封端盖（4）与所述支撑底座（10）通过四个所述封闭连接螺钉（33）连接；所述密封端盖（4）与所述磁场旋转调节臂（9）通过一个所述螺钉式旋转调节头（6）连接，所述密封端盖（4）上的孔（25）与所述螺钉式旋转调节头（6）间隙配合；所述密封端盖（4）下表面开有圆槽，所述上排斥磁圈（5）为圆环形，其外径与所述密封端盖（4）下表面圆槽的直径相同，所述上排斥磁圈（5）固定于圆槽内，所述下排斥磁圈（7）为一段圆弧形，固定于所述磁场旋转调节臂（9）上表面，与所述上排斥磁圈（5）相对，所述密封端盖（4）下表面与所述磁场旋转调节臂（9）上表面有间隙（23），所述保护接地接口（11）固定于支撑底座（10）外侧。