專利名稱：一種鏜銑床的直驅式主軸傳動裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于金屬切削機床領域，特別涉及一種鏜銑床的直驅式主軸傳動裝置。
背景技術：
傳統鏜銑床的主軸傳動系統中，主軸電動機通過多級傳動齒輪實現對鏜銑軸的驅動，存在主軸轉速低，加工精度低及噪聲較大等缺點，取消帶輪傳動和齒輪傳動，由套裝在主軸上的傳統徑向磁場電動機直接驅動主軸能大大提高機床的加工速度及加工精度，但要實現機床主軸的直接驅動，電動機需要提供足夠的電磁轉矩，傳統徑向磁場電動機轉矩密度低，轉動慣量較大，不利于進一步提高主軸運轉的精度和穩定性。另外，傳統鏜銑床主要采用“旋轉電機+滾珠絲杠”的主軸進給系統，這種傳動方式由于反向死區效應、扭轉剛度低、傳動誤差大、摩擦磨損嚴重、彈性變形引起低速爬行等等，使得加速度、速度、精度等關鍵指標均無法達到高速加工的要求。鑒于以上技術問題，實有必要提供一種可以克服上述缺陷的鏜銑床的直驅式主軸傳動裝置。
發明內容
本發明的目的在于提供一種鏜銑床的直驅式主軸傳動裝置，采用永磁盤式電動機直接驅動鏜軸和銑軸，在提供足夠大的輸出扭矩的同時，提高轉矩密度，降低轉動慣量；采用圓筒型永磁直線電動機直接驅動鏜軸軸向進給，在提供足夠大的進給力的同時，提高系統進給速度和定位精度，實現快速響應和長時間的快速往復運動，實現銑鏜床切削加工的高速化高精化。為實現上述目的，本發明采用下述技術方案一種鏜銑床的直驅式主軸傳動裝置，包括主軸箱體，鏜軸，銑軸，用于直接驅動銑軸和鏜軸旋轉的永磁盤式電動機和用于驅動鏜軸軸向進給的圓筒型永磁直線電動機；所述銑軸是空心的，套裝在所述鏜軸的徑向外側，該銑軸通過前軸承和鎖緊裝置固定在主軸箱體內，其中，在銑軸和鏜軸之間設置有兩個滑鍵，在該滑鍵與圓筒型永磁直線電動機共同作用下，所述鏜軸在隨銑軸同步運轉的同時在銑軸內實現軸向進給。所述永磁盤式電動機包括永磁盤式電動機聚磁式轉子和永磁盤式電動機軸向定子，所述永磁盤式電動機聚磁式轉子由轉子鐵心和轉子磁鋼組成，扇形的轉子鐵心與矩形的轉子磁鋼沿主軸旋轉方向交錯疊放，相鄰轉子磁鋼的N極相對，S極相對，呈聚磁式結構。所述永磁盤式電動機軸向定子由定子鐵心和定子繞組組成，所述定子繞組為整距分布分數槽繞組形式，定子繞組相數設置為三相，節距為1，各相定子繞組沿主軸旋轉方向依次放置。所述永磁盤式電動機軸向定子以永磁盤式電動機聚磁式轉子為中心對稱分布在永磁盤式電動機聚磁式轉子兩側，其中，永磁盤式電動機軸向定子通過定子固定底盤固定在主軸箱體內側壁上，所述永磁盤式電動機聚磁式轉子通過轉子安裝套筒固定在銑軸徑向外側。上述聚磁式轉子及軸向定子作為一個獨立的主軸驅動機構，可根據鏜銑軸徑向及軸向尺寸要求，設置為多個模塊結構。所述圓筒型永磁直線電動機包括中空的電機初級和電機次級，其中，電機次級通過次級安裝套筒支撐在鏜軸外周，電機初級安裝在電機次級外周且電機初級與電機次級之間形成有間隙。所述電機次級由次級鐵心和次級磁鋼組成，圓周方向矩形截面的次級磁鋼與具有梯形外沿的次級鐵心沿鏜軸軸向交替放置，次級磁鋼軸向充磁，相鄰次級磁鋼磁化方向相反。所述電機初級由初級齒部、初級繞組和軛部套筒組成，初級齒部呈圓環片狀，放置在軛部套筒內壁卡槽內，初級繞組設置為三相繞組的餅式線圈結構，放置在相鄰兩個初級齒部之間，軛部套筒套裝在主軸箱體后端并通過鎖緊螺母固定。與現有的技術相比較，本發明具有如下顯而易見的突出特點和顯著優點由于主軸驅動采用軸向磁場，使得電機的轉矩密度大大提高，產生足夠大的電磁轉矩直接驅動鏜銑軸，轉速高，體積小，轉矩慣量小。利用圓筒型永磁直線電動機直接驅動鏜軸軸向進給，消去中間所有傳動環節，結構簡單，響應速度快，效率高，在無接觸摩擦的情況下極大的進給速度，減小加工時的噪聲及振動，延長使用壽命。因此，本發明鏜銑床的直驅式主軸傳動機構可應用于實現各類高速高精度機床切削加工。
圖1是本發明一種銑鏜床的直驅式主軸傳動裝置的整體軸向結構示意圖；圖2是圖1中永磁盤式電動機聚磁式轉子的結構示意圖；圖3是圖1中永磁盤式電動機軸向定子的結構示意圖；圖4是永磁盤式電動機軸向主磁場的結構示意圖；圖5是圖1中鏜軸軸向進給部分的軸向結構示意圖；圖6是圖5中圓筒型永磁直線電動機的結構示意圖；圖7是圓筒型永磁直線電動機的工作原理示意圖。圖中標號與對應元件的關系如下
權利要求
1.一種鏜銑床的直驅式主軸傳動裝置，其特征在于包括主軸箱體O)，鏜軸(1)，銑軸O)，用于直接驅動銑軸和鏜軸旋轉的永磁盤式電動機和用于驅動鏜軸軸向進給的圓筒型永磁直線電動機；所述銑軸是空心的，套裝在所述鏜軸的徑向外側，該銑軸通過前軸承和鎖緊裝置固定在主軸箱體內，其中，在銑軸和鏜軸之間設置有兩個滑鍵(8)，在該滑鍵與圓筒型永磁直線電動機共同作用下，所述鏜軸在隨銑軸同步運轉的同時在銑軸內實現軸向進給。
2.如權利要求1所述的一種鏜銑床的直驅式主軸傳動裝置，其特征在于所述永磁盤式電動機包括永磁盤式電動機聚磁式轉子(4)和永磁盤式電動機軸向定子(3)，所述永磁盤式電動機聚磁式轉子由轉子鐵心Gl)和轉子磁鋼0 組成，扇形的轉子鐵心Gl) 與矩形的轉子磁鋼0 沿主軸旋轉方向交錯疊放，相鄰轉子磁鋼0 的N極相對，S極相對，呈聚磁式結構。
3.如權利要求2所述的一種鏜銑床的直驅式主軸傳動裝置，其特征在于所述永磁盤式電動機軸向定子(3)由定子鐵心(31)和定子繞組(3 組成，所述定子繞組(3 為整距分布分數槽繞組形式，定子繞組(3 相數設置為三相，節距為1，各相定子繞組(3)2沿主軸旋轉方向依次放置。
4.如權利要求2或3所述的一種鏜銑床的直驅式主軸傳動裝置，其特征在于所述永磁盤式電動機軸向定子(3)以永磁盤式電動機聚磁式轉子(4)為中心對稱分布在永磁盤式電動機聚磁式轉子(4)兩側，其中，永磁盤式電動機軸向定子C3)通過定子固定底盤(12) 固定在主軸箱體( 內側壁上，所述永磁盤式電動機聚磁式轉子(4)通過轉子安裝套筒(9) 固定在銑軸⑵徑向外側。
5.如權利要求1所述的一種鏜銑床的直驅式主軸傳動裝置，其特征在于所述圓筒型永磁直線電動機包括中空的電機初級(6)和電機次級(7)，其中，電機次級(7)通過次級安裝套筒(10)支撐在鏜軸⑴外周，電機初級(6)安裝在電機次級(7)外周且電機初級(6) 與電機次級(7)之間形成有間隙。
6.如權利要求5所述的一種鏜銑床的直驅式主軸傳動裝置，其特征在于所述電機次級(7)由次級鐵心(71)和次級磁鋼(7 組成，圓周方向矩形截面的次級磁鋼(7 與具有梯形外沿的次級鐵心(71)沿鏜軸(1)軸向交替放置，次級磁鋼(7 軸向充磁，相鄰次級磁鋼(72)磁化方向相反。
7.如權利要求5所述的一種鏜銑床的直驅式主軸傳動裝置，其特征在于所述電機初級(6)由初級齒部(61)、初級繞組(6 和軛部套筒(6 組成，初級齒部(61)呈圓環片狀， 放置在軛部套筒(6 內壁卡槽內，初級繞組(6 設置為三相繞組的餅式線圈結構，放置在相鄰兩個初級齒部(61)之間，軛部套筒(6 套裝在主軸箱體( 后端并通過鎖緊螺母 (21)固定。
8.如權利要求5所述的一種鏜銑床的直驅式主軸傳動裝置，其特征在于所述次級安裝套筒(1)0內側設置有外頂套(11)和內頂套(16)，所述外頂套(11)和內頂套(16)之間設置有角接觸球軸承(19)，所述內頂套(16)支撐在鏜軸(1)外圓上，并通過次級端蓋(17) 和圓螺母00)固定。
全文摘要
本發明涉及一種鏜銑床的直驅式主軸傳動裝置，包括鏜軸，銑軸，永磁盤式電動機軸向定子和聚磁式轉子，圓筒型永磁直線電動機初級和次級。軸向定子與聚磁式轉子之間依靠軸向磁場，產生足夠的電磁力矩直接驅動鏜銑軸轉動，圓筒型永磁直線電動機初級和次級之間產生足夠大的電磁推力實現鏜軸的軸向進給。本發明采用直驅式主軸傳動結構，大大提高電主軸的輸出轉矩及效率，減小轉動慣量，同時采用圓筒直線電動機作為鏜軸進給機構，有效的減小摩擦和噪聲，提高進給轉速和定位精度，實現快速響應和長時間的快速往復運動。本發明適用于各類金屬切削加工，實現高速高精化。
文檔編號H02K3/28GK102528096SQ20111044129
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月16日 優先權日2011年12月16日
發明者吳春東, 孫振宇, 梁錦濤, 段柳浠, 趙升噸, 趙磊 申請人:西安交通大學