电主轴结构及电主轴制造技术

本发明专利技术提供一种电主轴结构及电主轴。电主轴结构包括壳体、压电驱动机构、采集机构和控制机构。本发明专利技术提供的电主轴结构及电主轴，利用采集机构在电主轴内部获取转轴的转速并通过切割定子的磁场获取能量，实现了主轴转速的测定及压电驱动机构的电源电压的供给，同时在控制机构内预存转速与预紧力的关系，然后在根据预紧力与压电陶瓷柱的长度进行匹配实现通过转速控制压电陶瓷柱的目的，实现了给定实际生产中不同转速不同加工零件下的最优转轴的预紧力。预紧力。预紧力。

【技术实现步骤摘要】
电主轴结构及电主轴


[0001]本专利技术涉及驱动设备
，特别是一种电主轴结构及电主轴。

技术介绍

[0002]电主轴具有内置电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构模式，它适应高速、高精度的旋转，同时承受负荷比一般电机大的多，进而满足数控机床的高精密加工、高速切削的需求。轴承是电主轴及其旋转支撑部件的核心，转轴的预紧力很大程度上决定了主轴的刚度与温升,预紧量越大，刚度越高，但过大的预紧量会导致寿命降低，发热量增加，在极端情况下容易引起轴承磨损或咬粘等不良现象，导致主轴加工精度下降。在实际生产中，不同的加工工况对主轴刚度的要求不同:低速时发热量小，轴承内部游隙大，此时要求主轴的预紧力偏大；高速时发热量增大，轴承内部游隙变小，此时要求主轴的预紧力偏小。目前利用压电陶瓷新型材料受电压不同而伸缩长度不同来调节预紧力是电主轴智能加工的新趋势，但目前的压电陶瓷材料伸缩的调节都是靠外部控制台来实现，采集的信号普遍均只针对温度，少部分针对位移量,不具有自适应的功能，同时以温度或位移量进行调节时，存在预紧力调节延时、滞后等问题。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中电主轴需要通过外部的控制台根据轴承温度或轴承位移量对转轴的预紧力进行控制而存在的调节延时和滞后的技术问题，而提供一种在电主轴内部采集转轴的转速并根据转速进行预紧力调节的电主轴结构及电主轴。
[0004]一种电主轴结构，包括：
[0005]壳体，所述壳体内部设置有转轴和设置于所述壳体与所述转轴之间的轴承；
[0006]压电驱动机构，设置于所述壳体内部，且所述压电驱动机构能够调节所述转轴的预紧力；
[0007]采集机构，设置于所述壳体内部，且所述采集机构能够获取所述转轴的转速；
[0008]控制机构，设置于所述壳体内部，所述控制机构内预存有转速与预紧力的关系，且所述控制机构与所述采集机构和所述压电驱动机构电连接。
[0009]所述壳体内部设置有定子和主轴套筒，所述定子设置于所述主轴套筒内部，所述采集机构包括磁感线圈，所述磁感线圈设置于所述定子和所述主轴套筒之间，且所述磁感线圈能够通过切割所述定子磁场获取所述转轴的转速。
[0010]所述电主轴结构还包括储能机构，所述储能机构设置于所述壳体内，且所述储能机构获取所述采集机构的能量，并为所述压电驱动机构和所述控制机构供电。
[0011]所述主轴套筒的一端设置有轴承座，所述采集机构、所述控制机构和所述储能机构均设置于所述轴承座上。
[0012]所述轴承座上设置有线槽，所述压电驱动机构的导线通过所述线槽与所述控制机构电连接。
[0013]所述电主轴结构还包括：
[0014]中间隔环，所述中间隔环设置于所述壳体内部，且沿所述转轴的轴线方向，所述壳体在所述中间隔环的第一端处形成第一轴承腔，所述壳体在所述中间隔环的第二端处形成第二轴承腔；
[0015]所述压电驱动机构包括第一压电陶瓷柱和第二压电陶瓷柱，所述第一压电陶瓷柱设置于所述中间隔环的第一端面上，且所述第一压电陶瓷柱能够调节伸入所述第一轴承腔内的长度，所述第二压电陶瓷柱设置于所述中间隔环的第二端面上，且所述第二压电陶瓷柱能够调节伸入所述第二轴承腔内的长度；
[0016]所述第一压电陶瓷柱和所述第二压电陶瓷柱均与所述控制机构电连接。
[0017]所述第一轴承腔内设置有第一轴承，所述第二轴承腔内设置有第二轴承，且所述第一压电陶瓷柱与所述第一轴承抵接，所述第二压电陶瓷柱与所述第二轴承抵接。
[0018]所述中间隔环的第一端面上均匀分布有多个第一安装孔，所述第一压电陶瓷柱与所述第一安装孔一一对应，所述中间隔环的第二端面上均匀分布有多个第二安装孔，所述第二压电陶瓷柱与所述第二安装孔一一对应。
[0019]在所述中间隔环的第一端面上，所述第二安装孔的投影位于两个所述第一安装孔之间。
[0020]在所述中间隔环的第一端面上，所述第二安装孔的投影与相邻的的所述第一安装孔之间的夹角的角度范围为20
°
至40
°
。
[0021]所有所述第一压电陶瓷柱串联设置，所有所述第二压电陶瓷柱串联设置。
[0022]所述电主轴结构还包括：
[0023]第二隔环，所述第二隔环设置于所述第二轴承腔远离所述中间隔环的一侧，且所述第二隔环的第一端面朝向所述第二轴承腔；
[0024]所述压电驱动机构还包括第三压电陶瓷柱和第四压电陶瓷柱，所述第三压电陶瓷柱设置于所述第二隔环的第一端面上，且所述第三压电陶瓷柱能够调节伸入所述第二轴承腔内的长度，所述第四压电陶瓷柱设置于所述第二隔环的第二端面上，且所述第四压电陶瓷柱能够调节突出所述第二隔环的第二端面的长度。
[0025]所述电主轴结构还包括轴承座，所述第四压电陶瓷柱突出所述第二隔环的第二端面的一端抵接于所述轴承座上。
[0026]所述第二隔环的第一端面上均匀分布有多个第三安装孔，所述第三压电陶瓷柱与所述第三安装孔一一对应，所述第二隔环的第二端面上均匀分布有多个第四安装孔，所述第四压电陶瓷柱与所述第四安装孔一一对应。
[0027]在所述第二隔环的第一端面上，所述第四安装孔的投影位于两个所述第三安装孔之间。
[0028]在所述第二隔环的第一端面上，所述第四安装孔的投影与相邻的的所述第三安装孔之间的夹角的角度范围为20
°
至40
°
。
[0029]所有所述第三压电陶瓷柱串联设置，所有所述第四压电陶瓷柱串联设置。
[0030]所述磁感线圈与所述定子之间具有第一间距。
[0031]所述主轴套筒的内表面上设置有凹槽，所述磁感线圈设置于所述凹槽内。
[0032]所述控制机构包括调理电路、A/D转换器、PLC集成元件、D/A转换器和功率放大器，
所述调理电路的输入端与所述采集机构相连，所述调理电路的输出端通过A/D转换器与PLC集成元件相连，所述PLC集成元件的输出端通过D/A转换器和功率放大器与所述压电驱动机构相连。
[0033]所述电主轴结构还包括供电机构，所述供电机构设置于所述壳体的外部，且所述供电机构为所述采集机构、所述压电驱动机构和所述控制机构电连接。
[0034]所述采集机构包括编码器。
[0035]一种电主轴，包括上述的电主轴结构。
[0036]本专利技术提供的电主轴结构及电主轴，利用采集机构在电主轴内部获取转轴的转速并通过切割定子的磁场获取能量，实现了主轴转速的测定及压电驱动机构的电源电压的供给，避免了现有压电陶瓷隔环基于温度反馈调节的滞后性，同时在控制机构内预存转速与预紧力的关系，然后在根据预紧力与压电陶瓷柱的长度进行匹配实现通过转速控制压电陶瓷柱的目的，实现了给定实际生产中不同转速不同加工零件下的最优转轴的预紧力，而且在多个位置设置压电陶瓷柱，实现不同轴承配置中单个转轴的预紧力的精确控制，并增大了预紧力调节位移量的量程，通过不同隔环的设置，以及多个隔环的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电主轴结构，其特征在于：包括：壳体(1)，所述壳体(1)内部设置有转轴(2)和设置于所述壳体(1)与所述转轴(2)之间的轴承；压电驱动机构，设置于所述壳体(1)内部，且所述压电驱动机构能够通过调节所述轴承调节所述转轴的预紧力；采集机构(3)，设置于所述壳体(1)内部，且所述采集机构(3)能够获取所述转轴(2)的转速；控制机构(4)，设置于所述壳体(1)内部，所述控制机构(4)内预存有转速与预紧力的关系，且所述控制机构(4)与所述采集机构(3)和所述压电驱动机构电连接。2.根据权利要求1所述的电主轴结构，其特征在于：所述壳体(1)内部设置有定子(11)和主轴套筒(12)，所述定子(11)设置于所述主轴套筒(12)内部，所述采集机构(3)包括磁感线圈，所述磁感线圈设置于所述定子(11)和所述主轴套筒(12)之间，且所述磁感线圈能够通过切割所述定子(11)磁场获取所述转轴(2)的转速。3.根据权利要求2所述的电主轴结构，其特征在于：所述电主轴结构还包括储能机构(5)，所述储能机构(5)设置于所述壳体(1)内，且所述储能机构(5)获取所述采集机构(3)的能量，并为所述压电驱动机构和所述控制机构(4)供电。4.根据权利要求3所述的电主轴结构，其特征在于：所述主轴套筒(12)的一端设置有轴承座(6)，所述采集机构(3)、所述控制机构(4)和所述储能机构(5)均设置于所述轴承座(6)上。5.根据权利要求4所述的电主轴结构，其特征在于：所述轴承座(6)上设置有线槽，所述压电驱动机构的导线通过所述线槽与所述控制机构(4)电连接。6.根据权利要求1所述的电主轴结构，其特征在于：所述电主轴结构还包括：中间隔环(7)，所述中间隔环(7)设置于所述壳体(1)内部，且沿所述转轴(2)的轴线方向，所述壳体(1)在所述中间隔环(7)的第一端处形成第一轴承腔，所述壳体(1)在所述中间隔环(7)的第二端处形成第二轴承腔；所述压电驱动机构包括第一压电陶瓷柱(81)和第二压电陶瓷柱(82)，所述第一压电陶瓷柱(81)设置于所述中间隔环(7)的第一端面上，且所述第一压电陶瓷柱(81)能够调节伸入所述第一轴承腔内的长度，所述第二压电陶瓷柱(82)设置于所述中间隔环(7)的第二端面上，且所述第二压电陶瓷柱(82)能够调节伸入所述第二轴承腔内的长度；所述第一压电陶瓷柱(81)和所述第二压电陶瓷柱(82)均与所述控制机构(4)电连接。7.根据权利要求6所述的电主轴结构，其特征在于：所述第一轴承腔内设置有第一轴承(13)，所述第二轴承腔内设置有第二轴承(14)，且所述第一压电陶瓷柱(81)与所述第一轴承(13)抵接，所述第二压电陶瓷柱(82)与所述第二轴承(14)抵接。8.根据权利要求6所述的电主轴结构，其特征在于：所述中间隔环(7)的第一端面上均匀分布有多个第一安装孔(71)，所述第一压电陶瓷柱(81)与所述第一安装孔(71)一一对应，所述中间隔环(7)的第二端面上均匀分布有多个第二安装孔(72)，所述第二压电陶瓷柱(82)与所述第二安装孔(72)一一对应。9.根据权利要求8所述的电主轴结构，其特征在于：在所述中间隔环(7)的第一端面上，所述第二安装孔(72)的投影位于两个所述第一安装孔(71)之间。
10.根据权利要求9所述的电主轴结构，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵启鹏，刘永连，赵桢，何圳涛，王婷，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：