[发明专利]一种高速高精度内置式动静压电主轴

说明书

本发明涉及一种高速高精度内置式动静压电主轴，其特征在于，包括箱体，前轴承及后轴承分别通过前轴承端盖及后轴承端盖设于箱体内，由前轴承和后轴承共同支承内部带有在线动平衡头的主轴，在箱体上设有进油孔及出油孔，进油孔经由油路与出油孔相通，油路分为2部分，一部分通过进油孔进入前轴承和后轴承中，将主轴悬浮在前轴和后轴承的间隙中形成纯液体润滑，另一部分供给前轴承和前轴承端盖，使主轴实现轴向定位，砂轮通过法兰盘设于前轴承端盖上本发明结构简单，动态性能好，主轴转数高、回转精度高、热变形小，可广泛应用于精密磨床的砂轮电主轴、数控加工中心以及精密车床的主轴等。

技术领域

本发明涉及精密数控机床技术领域，尤其涉及一种高速高精度内置式动静压电主轴。

背景技术

随着中国制造2025的提出，对制造业提出了更高的要求，要求数控机床向精密化、高速化、智能化方向发展，主轴作为数控机床的核心部件，其动态性能直接决定着机床的加工精度。目前，越来越多的高档数控机床主轴开始采用电主轴结构，电主轴是将机床主轴与内置电机转子通过过盈配合而融为一体，不再使用皮带或齿轮传动，省去了中间机械传动环节，并且将主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来，从而实现机床的“零传动”，具有结构紧凑、重量轻、惯性小、调速范围宽、振动噪声小等优点，因此被广泛应用于各种精密与超精密机床。轴承是电主轴系统的核心支承部件，对轴承的要求，除了需要高的精度、高刚度、高承载能力、润滑性能好和发热量小外，更重要的是必须适于高速运行。目前，可用于电主轴支承的轴承主要有：滚动轴承、动静压轴承和气浮轴承等，由于动静压轴承利用油膜的动压效应承载，具有误差均化和缓冲吸振的作用，承载力大回转精度高、刚度大、磨损小、寿命长。因此，精密数控机床普遍采用动静压轴承作为主轴支承部件。

动静压轴承在高速工作过程中由于摩擦生热，其中大部分热量被润滑油带走，剩下的热量向轴承座和主轴传导，主轴在轴向和径向都会产生一定的热变形，一般主轴单元前轴承负荷比后轴的大，所以前轴承的发热量也比后轴承大，从而造成前、后轴承温度差，导致主轴产生热变形，热变形的结果使主轴前端会出现“抬头”现象，且机床主轴转速越高，轴承发热越严重，主轴单元热变形也越大，当发热量过大或温升超过一定值时，由主轴热变形引起的误差将会影响机床的加工精度。因此，必须采取有效措施来降低前、后轴承的温差，降低主轴单元热变形对数控机床加工精度的影响。此外，由于主轴系统的受力变形、热变形以及砂轮磨损不均匀等造成主轴系统不平衡所引发的振动也严重影响着数控机床的加工精度和加工效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速高精度内置式动静压电主轴，以提主轴系统在高速下动态性能。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种高速高精度内置式动静压电主轴，其特征在于，包括箱体，前轴承及后轴承分别通过前轴承端盖及后轴承端盖设于箱体内，由前轴承和后轴承共同支承内部带有在线动平衡头的主轴，在箱体上设有进油孔及出油孔，进油孔经由油路与出油孔相通，油路分为2部分，一部分通过进油孔进入前轴承和后轴承中，将主轴悬浮在前轴和后轴承的间隙中形成纯液体润滑，另一部分供给前轴承和前轴承端盖，使主轴实现轴向定位，砂轮通过法兰盘设于前轴承端盖上；

在主轴露于箱体外的部分外设有电机转子，电机转子外设有电机定子，电机定子安装在电机壳体上，电机壳体与箱体连接固定在，电机壳体上设有电机定子冷却油进口和电机定子冷却油出口，电机定子冷却油进口经由电子冷却油路与电机定子冷却油出口相通，由电机端盖将电机壳体密封，主轴的端部露于电机端盖外，在主轴的该端部上设有在线动平衡头接收器及编码器。

优选地，在所述前轴承和所述后轴承的内壁面均布有五个静压油腔，且在一端的出油口分别安装有温度传感器一和温度传感器二。

优选地，所述砂轮通过螺钉安装在所述法兰盘上。

优选地，所述油路上设有流量调节阀。

优选地，所述前轴承与所述前轴承端盖之间设有调整垫片。