[发明专利]一种利用磁悬浮支持低速大转矩电主轴机床夹具的结构

说明书

本发明涉及一种利用磁悬浮支持低速大转矩电主轴机床夹具的结构，用来抵消机床夹具的重力，减轻夹具因自重对轴的压迫。在低速大转矩电主轴机床夹具上安装永磁体，并在夹具外围安装导磁铁心及可通电线圈，通过合成磁场与夹具永磁体相互作用提供竖直向上的悬浮力，与夹具自身重力相抵消，削弱驱动电机轴对夹具的支撑作用，避免夹具自身重力对电机轴压迫造成轴弯曲形变导致机床无法正常加工工件，提高机床加工的精确度和耐用度。

技术领域

本发明涉及机械加工、装备制造领域，特别是涉及一种利用磁悬浮支持低速大转矩电主轴机床夹具的结构。

背景技术

在数控机床中，电主轴将机床主轴与主轴电机结合一起，可消除高速数控机床主传动系统的带轮传动和齿轮传动，机床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动链”。这种主轴电动机与机床主轴“合为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来，因此可做成“主轴单元”，俗称“电主轴”。国外电主轴技术研究较早，技术领先已越来越多应用到工业制造业中。国外先进的电主轴技术较之国内生产的有几大特点：1、功率大、转速高；2、采用高速、高钢度轴承；3、精密加工与精密装配工艺水平高；4、配套控制系统水平高。

即使电主轴数控机床也还是存在工件需要掉头加工的情况，工件需要二次装夹，同心度就很难保证。对于机械装配同心度要求较高的情况下，安徽皖南电机股份有限公司研发了一种低速大转矩高效率永磁电动机与数控机床匹配，可以同时在工件两侧进行加工，既有电主轴的优势，又能很好地解决同心度的问题。

低速大转矩电主轴机床主轴电机为了可以使工件两头同时进行加工，其内部要允许工件贯穿而过，所以通常设计成大内径结构。大内径低转速大转矩电主轴电动机包括有定转子系统、大型精密轴承支撑过渡、大内径空心轴系统等，其特征在于：电机在通入电源后，带动转子以低速旋转，在转子大内径空心轴上可以加装工件以进行加工。

通常为满足低速大转矩，并且考虑成本因素且兼顾电机其他性能的要求，根据电机设计原理，电机常常具有较小的长径比，使得电机趋向于“扁平”状。电机扁平使得电机轴承受电机支持力到轴中心的力臂减小，电机的支持作用减弱，轴更容易产生扭折。为满足双侧加工的需求，电机使用大内径空心轴，使得轴的刚度低于常规电机轴。同时工件夹具要夹装在空心轴上，常规夹具的自重较大，双侧加工时需要两个夹具夹持工件，电机轴易受夹具自重压迫产生倒“V”型形变，严重影响加工精度。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种利用磁悬浮支持低速大转矩电主轴机床夹具的结构，克服现有技术存在的不足之处，利用磁场力克服夹具重力，使夹具悬浮而不对电机轴产生压迫，减小轴的形变，提高低速大转矩电主轴机床加工的精确度和耐用度。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明一种利用磁悬浮支持低速大转矩电主轴机床夹具的结构，包括低速大转矩主轴电机、夹具和底座，低速大转矩主轴电机固定在底座上，夹具加持在低速大转矩主轴电机的空心轴上，其特点在于，还包括夹具支持装置和永磁体，其中：

(1)永磁体固定在夹具上；

(2)夹具支持装置包括导磁环和由非导磁材料制成的外壳，导磁环同轴套装在夹具外部，外壳套装在导磁环的外部并固定在底座上，导磁环的内壁上设有通电线圈，永磁体和通电线圈磁场作用产生的对低速大转矩主轴电机的空心轴的磁场合力方向为竖直向上，且对低速大转矩主轴电机的空心轴的磁场合力大小为夹具的重力。

(3)夹具夹持在低速大转矩主轴电机的空心轴上，导磁环则是圆柱形包裹住夹具，其下端固定在底座上。两者在空间上呈同心圆，中间有一层空气隙，共用一个机械底座。

(4)外壳与导磁环为刚性连接，通过外壳与导磁环的过盈配合，直接将导磁环压装入外壳中。