[发明专利]一种电主轴及加工设备

说明书

本发明涉及精密加工技术领域。为解决金属主轴振动大、动态性能随着速度的提高逐渐变差的问题，本发明公开了一种电主轴及加工设备。其中，电主轴的一种方案包括壳体；主轴，转动连接在壳体上，主轴包括支撑轴与固定连接在支撑轴上的CFRP构件；电机，固定连接在壳体上，电机的输出端与主轴固定连接。本方案的电主轴相比于应用金属主轴的电主轴能够降低重量，减少超高速运转时的振动，同时拥有较低的热膨胀系数，在超高速运转时也能够维持较好的动态性能。

技术领域

本发明涉及精密加工技术领域，尤其是涉及一种电主轴及应用该电主轴的加工设备。

背景技术

超高速加工一般指的是切削速度高于150m/s的加工工艺，其是现代材料技术、机械技术、光学技术及电子信息技术等先进技术的发展必不可少的关键技术。超高速电机是实现超高速加工的核心之一，电主轴作为电机与主轴二合一的产物，能够简化机床的结构，缩小机床的体积，实现更高的电机转速与能量转化率。然而极高的转速也对主轴的强度与动态性能提出了更高的要求，目前常规的主轴为重量较大的金属主轴，其在超高速运转时会产生较大的振动，且金属主轴的热膨胀系数高，动刚度、动平衡，振型等动态性能将随着速度的提高逐渐变差，以上缺陷制约着电主轴在超高速加工领域的应用。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种电主轴，相比于金属主轴能够降低主轴的重量，减少超高速运转时的振动，同时拥有较低的热膨胀系数，在超高速运转时也能够维持较好的动态性能。

本发明的第二个目的是提供一种加工设备，相比于利用金属主轴的加工设备能够降低主轴的重量，减少超高速运转时的振动，同时拥有较低的热膨胀系数，在超高速运转时也能够维持较好的动态性能。

本发明所采用的技术方案是：

第一方面，提供一种电主轴，包括：

壳体；

主轴，转动连接在壳体上，主轴包括支撑轴与固定连接在支撑轴上的CFRP构件；

电机，固定连接在壳体上，电机的输出端与主轴固定连接。

进一步地，CFRP构件固定连接在支撑轴的外侧，至少部分覆盖支撑轴的外表面；

或者，支撑轴的内部沿轴向设有第一通孔，CFRP构件固定连接在第一通孔内，至少部分覆盖支撑轴的内表面。

或者，支撑轴的内部沿轴向设有第二通孔，支撑轴的外侧以及第二通孔内部均固定连接有CFRP构件，且位于支撑轴外侧的CFRP构件至少部分覆盖支撑轴的外表面，位于第二通孔内部的CFRP构件至少部分覆盖支撑轴的内表面。

更进一步地，CFRP构件为与支撑轴同轴的套筒。

进一步地，CFRP构件的材料型号为T700或T800。

进一步地，还包括CFRP套，CFRP套固定连接在输出端的外侧。

进一步地，还包括轴向静压轴承，主轴上设有沿径向伸出的第一凸起，轴向静压轴承固定连接在壳体上，并与第一凸起的径向侧面抵持。

进一步地，还包括至少两个径向静压轴承，径向静压轴承固定连接在壳体上，并沿主轴的轴向分布，径向静压轴承与主轴的外表面抵持。

进一步地，主轴上设有第一插接段，第一插接段的外表面设有第二凸起，输出端上沿主轴的轴向设有第三通孔，第一插接段插接在第三通孔内。

进一步地，还包括螺母，输出端上固定连接有沿主轴的轴向伸出的外螺纹套筒，外螺纹套筒的筒壁上设有沿轴向延伸的槽，主轴上设有带锥度的第二插接段，螺母与外螺纹套筒螺纹连接，以对插接在外螺纹套筒内的第二插接段进行固定；

第二方面，本发明提供一种加工设备，包括上述的电主轴。