交流永磁盘式力矩电机驱动的大扭矩双摆铣头制造技术

一种交流永磁盘式力矩电机驱动的大扭矩双摆铣头，其属于在加工中心上完成五坐标联动加工的组合机构。这种双摆铣头主要由Ｃ轴部分和Ａ轴部分组成。Ｃ轴部分采用一台双联盘式力矩电机驱动旋转套旋转，旋转套通过连接盘、连接盖驱动Ａ轴部分一起旋转，Ｃ轴部分还采用一个夹紧囊式夹紧机构。Ａ轴部分采用二个装在主轴支架上的盘式力矩电机驱动主轴支架连同主轴一起旋转，Ａ轴部分还采用一个菱形块夹紧机构。该大扭矩双摆铣头使用的盘式力矩电机铁芯面积大，输出功率大；磁场利用率高，电机效率高；有冷却通道，散热条件好；轴向尺寸小，转子的转动惯量小，反应速度快、动态性能好；所采用的夹紧机构工作可靠安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种交流永磁盘式力矩电机驱动的大扭矩双摆铣头，其属于在 加工中心上完成五坐标联动加工的组合机构。
技术介绍
目前应用在数控机床上的双摆铣头，都是机械传动或外转子力矩电机驱动。 机械传动的双摆铣头用的是普通电机(柱式电机)驱动，通过齿轮、蜗杆、涡轮等传动件降速后驱动C轴和A轴转动。由于存在机械传动付，因而产生传动 误差、反向间隙、摩擦、震荡等问题。由于传动链有转动惯量，因而影响反应 速度、动态性能。机械传动的双摆铣头的优点是输出扭矩较大。外转子力矩电机驱动的双摆铣头，它是用力矩电机直接驱动A轴C轴转动， 也称直驱式双摆铣头。直驱式双摆铣头反应速度快，定位精度高。但由于定子 装在转子的内部使定子外径减小，散热条件差。为散热不得不在定子的内径上 加上散热套，散热套必然占去了部分铁芯的空间，因而外转子力矩电机的定子 铁芯的体积较小，也就影响电机输出功率。外转子力矩电机驱动的双摆铣头输 出扭矩比机械传动的双摆铣头输出扭矩小。电机的输出力矩M=9540 (N/n) n，从这个公式可以看出电机输出扭矩 M与输出功率N、计算转速n和效率n有关，与外转子的直径无关，外转子力 矩电机的输出扭矩不因外转子的直径比普通电机的转子直径大而增大。为加大 电机输出扭矩必须增加铁芯的体积，增加电机绕组的绕线空间。在数控机床上 加工时有时需要双摆铣头输出较大的扭矩，因而研制一种大扭力矩矩电机双摆 铣头是很必要的
技术实现思路
为克服机械传动的双摆铣头的缺点和外转子力矩电机驱动的双摆铣头输出 扭矩小、散热条件差的缺点，本专利技术的目的是(1) 解决盘式力矩电机在双摆铣头的安装、传动等问题；(2) 用增加盘式电机铁芯体积、增加线圈绕组空间、加强冷却的办法增加 电机功率；(3) C轴和A轴采用可靠的夹紧定位装置。为解决上述技术问题所采用的技术方案是一种交流永磁盘式力矩电机驱动 的大扭矩双摆铣头，它主要由C轴部分和A轴部分组成C轴部分主要包括转 台支承座和装在它上面的固定套，在固定套内部设有C轴驱动电机，C轴驱动电机驱动旋转套通过连接盘、连接盖带动A轴部分一起旋转，C轴部分还包括 一个分配轴、C轴编码器和一个C轴夹紧机构；A轴部分主要包括二个A轴驱 动电机，A轴驱动电机带动主轴支架绕左右侧轴承转动，使装在主轴支架上的 主轴一起旋转，A轴部分还包括一个A轴编码器和二个A轴的夹紧机构。所述 C轴驱动电机采用一台双联盘式力矩电机，它包括第一定子套和固定在第一定子 套上的第一定子铁芯，第二定子套和固定在第二定子套上的第二定子铁芯，它 还包括第一转子盘、第二转子盘和第三转子盘，第三转子盘与制动盘相连接， 第一转子盘、第二转子盘和第三转子盘一起连接在旋转套上，并驱动旋转套旋 转；所述C轴夹紧机构采用对第三转子盘施加外力促使旋转套停止旋转的夹紧 囊式夹紧机构；所述A轴驱动电机采用二个装在主轴支架上的盘式力矩电机， 安装在左侧轴承上的盘式力矩电机包括第三定子套和固定在第三定子套上的第 三定子铁芯，它还包括第四转子盘和第五转子盘，第四转子盘与夹紧带相关联， 第四转子盘和第五转子盘一起连接在主轴支架上，并驱动主轴支架连同主轴一 起旋转；安装在右侧轴承上的盘式力矩电机包括第四定子套和固定在第四定子 套上的第四定子铁芯，它还包括第七转子盘和第六转子盘，第七转子盘与夹紧带相关联，第七转子盘和第六转子盘一起连接在主轴支架上，并驱动主轴支架 连同主轴一起旋转；所述A轴的夹紧机构采用夹紧带对第四转子盘和第七转子 盘施加摩擦抱紧力促使制动，停止主轴旋转的菱形块夹紧机构。所述夹紧囊式夹紧机构由外夹紧圈、内夹紧圈和夹紧囊组成，夹紧囊位于 外夹紧圈和内夹紧圈的中间，外夹紧圈和内夹紧圈的夹紧面是对称的两个锥面， 錐角的大小与夹紧座和制动盘、转子盘上的摩擦锥面的錐角相等，夹紧囊由弹 性材料制成，截面形状是中空方形，在夹紧囊充入介质加压时，夹紧囊膨胀， 因而压紧在外夹紧圈的内壁和内夹紧圈的外壁上，迫使外夹紧圈膨胀、内夹紧 圈收縮。所述菱形块加紧机构有两个，第一菱形块加紧机构设置在第四转子盘和左 支承座之间，第二菱形块加紧机构设置在第七转子盘和右支承座之间；所述菱 形块加紧机构包括夹紧带、第一菱形块、第二菱形块，还包括第一夹紧带勾、 第二夹紧带勾、活塞、压块、调整螺栓、固定螺母，转子盘和支承座的夹紧部 位都有锥形摩擦面，夹紧时，夹紧带同时夹紧在转子盘和支承座的两个锥形摩 擦面上，由于支承座相对不动，于是转子盘被夹紧不动。所述定子铁芯采用由3为倍数的铁芯单元组合，铁芯单元用螺栓经压板压紧 在定子套的内圈上；设置在壳体中的定子套的外圆柱面上设有螺旋冷却槽，在 螺栓的中心位置设有冷却钻孔，在压板上设有与连接螺孔相通的冷却孔，定子 套上的螺旋冷却槽、螺栓上的冷却钻孔和压板上的冷却孔构成铁芯单元的冷却 环路。所述分配轴采用中空结构，在外柱面上加工有介质流动环槽和装密封圈环 槽，作为液压、气压、冷却润滑和电缆的引入输出通道，再通过连接盘和连接 盖通到A轴部分的左支承座和右支承座内，通往主轴内的通道是由旋转接头连 通。本专利技术的有益效果是这种交流永磁盘式力矩电机驱动的大扭矩双摆铣头 主要由C轴部分和A轴部分组成。C轴部分采用一台双联盘式力矩电机驱动旋 转套旋转，旋转套通过连接盘、连接盖驱动A轴部分一起旋转，C轴部分还采 用对第三转子盘施加外力促使旋转套停止旋转的夹紧囊式夹紧机构。A轴部分采用二个装在主轴支架上的盘式力矩电机驱动主轴支架连同主轴一起旋转，A轴部分还采用对第四转子盘和第七转子盘施加外力促使夹紧带抱紧，停止主轴 旋转的菱形块夹紧机构。该大扭矩双摆铣头使用的盘式力矩电机铁芯面积大，输出功率大；磁场利用率高，电机效率高；有冷却通道，散热条件好；轴向尺 寸小，转子的转动惯量小，反应速度快、动态性能好；所采用的夹紧机构工作 可靠安全。 附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是一种交流永磁盘式力矩电机驱动的大扭矩双摆铣头。图2是图1中的A-A剖面图。图3是本专利技术的盘式力矩电机的一个铁芯块图。图4是图1的M部分放大图。图5是图1的B-B剖面图。图6是图5的F-F剖面图。图7是夹紧囊式夹紧机构的外夹紧圈、夹紧囊、内夹紧圈图。图8是图7的D-D剖面图。图9是图7的E-E剖面图。图IO是夹紧囊图。图11是图IO的C-C剖面图。图中1、左支承座，2、第四转子盘，3、第三定子铁芯，4、螺栓，5、左 侧轴承，6、主轴支架，7、 A轴编码器，8、夹紧带，9、第一夹紧带勾，10、第二夹紧带勾，11、第一菱形块，12、活塞，13、连接盖，14、连接盘，15、 转台轴承，16、转台支承座，17、第一转子盘，18、第一定子铁芯，19、第二 转子盘，20、固定套，21、第二定子铁芯，22、第三转子盘，23、夹紧座，24、 外夹紧圈，25、夹紧囊，26、内夹紧圈，27、制动盘，28、上轴承，29、旋转 套，30、分配轴，31、连接顶盖，32、上轴承座，33是第二定子套，34、第一 定子套，35、 C轴编码器，36、第四定子套，37、第二活塞，38、第四定子铁芯， 39、右侧轴承，40、旋转接头，41、第七转子盘，42、右支承座，43、第六转 子盘，44、主轴，45、第五转子盘，46、第三定子套，47本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流永磁盘式力矩电机驱动的大扭矩双摆铣头，它主要由Ｃ轴部分和Ａ轴部分组成：Ｃ轴部分主要包括转台支承座（１６）和装在它上面的固定套（２０），在固定套（２０）内部设有Ｃ轴驱动电机，Ｃ轴驱动电机驱动旋转套（２９）通过连接盘（１４）、连接盖（１３）带动Ａ轴部分一起旋转，Ｃ轴部分还包括一个分配轴（３０）、Ｃ轴编码器（３５）和一个Ｃ轴夹紧机构；Ａ轴部分主要包括二个Ａ轴驱动电机，Ａ轴驱动电机带动主轴支架（６）绕左右侧轴承（５、３９）转动，使装在主轴支架（６）上的主轴（４４）一起旋转，Ａ轴部分还包括一个Ａ轴编码器（７）和二个Ａ轴的夹紧机构；其特征是：所述Ｃ轴驱动电机采用一台双联盘式力矩电机，它包括第一定子套（３４）和固定在第一定子套（３４）上的第一定子铁芯（１８），第二定子套（３３）和固定在第二定子套（３３）上的第二定子铁芯（２１），它还包括第一转子盘（１７）、第二转子盘（１９）和第三转子盘（２２），第三转子盘（２２）与制动盘（２７）相连接，第一转子盘（１７）、第二转子盘（１９）和第三转子盘（２２）一起连接在旋转套（２９）上，并驱动旋转套（２９）旋转；所述Ｃ轴夹紧机构采用对第三转子盘（２２）施加外力促使旋转套（２９）停止旋转的夹紧囊式夹紧机构；所述Ａ轴驱动电机采用二个装在主轴支架（６）上的盘式力矩电机，安装在左侧轴承（５）上的盘式力矩电机包括第三定子套（４６）和固定在第三定子套（４６）上的第三定子铁芯（３），它还包括第四转子盘（２）和第五转子盘（４５），第四转子盘（２）与夹紧带（８）相关联，第四转子盘（２）和第五转子盘（４５）一起连接在主轴支架（６）上，并驱动主轴支架（６）连同主轴（４４）一起旋转；安装在右侧轴承（３９）上的盘式力矩电机包括第四定子套（３６）和固定在第四定子套（３６）上的第四定子铁芯（３８），它还包括第七转子盘（４１）和第六转子盘（４３），第七转子盘（４１）与夹紧带（８）相关联，第七转子盘（４１）和第六转子盘（４３）一起连接在主轴支架（６）上，并驱动主轴支架（６）连同主轴（４４）一起旋转；所述Ａ轴的夹紧机构采用夹紧带（８）对第四转子盘（２）和第七转子盘（４１）施加摩擦抱紧力促使制动，停止主轴（４４）旋转的菱形块夹紧机构。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨有君，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]