[发明专利]高速静压后置式电主轴及动平衡方法

说明书

本发明涉及一种高速静压后置式电主轴及动平衡方法,主轴中部固定连接挡圈，后端装设电机转子，尾部装设法兰和接收器，主轴通过静压前轴承、静压后轴承和端面静压轴承支撑在体壳内；主轴上设有三组动平衡结构。第一组动平衡结构包括位于静压前轴承、静压后轴承之间设置的一圈螺纹孔以及主轴后端面设置的一圈螺纹孔；第二组动平衡结构包括主轴前端面上、法兰侧面上设置的一圈螺纹孔；第三组动平衡结构包括主轴内孔设置的动平衡头和传输线、主轴端部和罩壳上分别设置的接收器和发射器、体壳静压前轴承或静压后轴承处放置的振动传感器。通过主轴零件的动平衡、主轴系统的现场动平衡和主轴系统的在线动平衡三个动平衡步骤将主轴系统的不平衡量控制到最佳状态。

技术领域

本发明涉及一种机床主轴单元，尤其是一种磨床用高速静压后置式电主轴及动平衡方法。

背景技术

随着机械加工工艺的发展，体现高切削速度、高进给速度、高加工精度等特征的高速精密数控机床是装备制造业技术的发展方向。高速精密数控机床不仅具有极高的生产效率，而且可显著提高零件的加工精度和表面质量。高速精密数控机床的工作性能，首先取决于高速主轴单元的性能。液体动静压轴承由于具有承载能力大、抗振性能好、使用寿命长等优点，以液体动静压轴承为支撑，再将主轴电动机与机床主轴“合二为一”形成的静压电主轴结构，具有回转精度高、刚性好、调速范围宽、转动惯量小、可快速启动和停车等特点，在精密机床结构中取得了不少的应用。

凡运转着的机械设备都普遍地存在振动，况且振动在多数场合是有害的，它大大影响了机械设备的运行状况、工作精度，缩短了使用寿命。在引发机械振动的诸多原因中，机械的旋转零部件质量分布不均衡不对称引起的不平衡离心惯性力是一个重要的激励因素。旨在调整转子的质量分布，将主轴转子在运转时由原先因质量分布不均衡不对称而引发的轴颈的振动或作用轴承上的动压力减少到允许范围内的机械平衡技术早就成为减小机械振动的一个关键技术。

后置式电主轴的电机安装在电主轴的尾部，具有结构简单、安装维修方便等优点。同时也存在不少缺点，这是由于电机安装在轴承的外侧，为悬臂端，如果动平衡精度不高，就会影响主轴的回转精度，也就无法保证工件轮廓型面的加工精度。

在上述研究背景下，从保证机械设备的安全运行、性能及精度以及人身的安全出发，就需在机床静压电主轴结构设计中，针对不同的动平衡阶段，布置不同的动平衡结构措施，以减小或消除机械振动，最终保证机床高精度加工。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，而提供一种高速静压后置式电主轴及动平衡方法，在高速静压后置式电主轴机械结构设计时，就针对不同阶段可能存在的动不平衡而设计相应动平衡结构，并阐述动平衡的操作方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高速静压后置式电主轴,包括主轴、静压前轴承、静压后轴承、端面静压轴承、电机定子、电机转子、体壳、前端盖、隔圈、挡圈、密封环、电机体壳、后端盖、法兰、罩壳，所述主轴中部固定连接挡圈，后端装设电机转子，尾部装设法兰和接收器，主轴通过静压前轴承、静压后轴承和端面静压轴承支撑在体壳内；所述高速静压后置式电主轴上设有三组动平衡结构。

第一组动平衡结构包括位于静压前轴承、静压后轴承之间设置的一圈螺纹孔以及位于主轴后端面设置的一圈螺纹孔；第二组动平衡结构包括主轴前端面上和法兰侧面上分别设置的一圈螺纹孔；第三组动平衡结构包括主轴内孔设置的动平衡头和传输线、在主轴端部和罩壳上分别设置的接收器和发射器以及在体壳静压前轴承或静压后轴承处放置的振动传感器。

一种高速静压后置式电主轴的动平衡方法，其步骤如下：

第一步，回转主轴的动平衡：在动平衡机上通过增加配重的方法在主轴两个截面上的螺纹孔位置对主轴进行零件动平衡；

第二步，高速静压后置式电主轴调试过程中的现场动平衡：利用具有动平衡功能的便携式动平衡仪，在主轴上的螺纹孔和法兰上的螺纹孔所在的两个截面位置通过增加配重的方法对主轴系统进行现场动平衡；