CN201079909Y - 一种伺服电机驱动的高速电主轴系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种伺服电机驱动的高速电主轴系统，该电主轴系统包括：内置式伺服电机，所述电机包括电机轴、电机转子、定子铁心和绕组；编码器；主轴旋转轴；其中，所述电主轴系统的主轴旋转轴与所述伺服电机的电机轴合二为一；所述伺服电机的引入，使所述电主轴系统具有良好的瞬时过载能力，可以很好的保证机床主轴在加工工件时的瞬态速度精度，实现主轴运转的平稳性，并使得加工工件的精度和表面光洁度得到极大的提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种伺服电机驱动的高速电主轴系统，尤其是一种用于机床加工设备的伺服电机驱动的高速电主轴系统。
背景技术
机床主轴是机床加工设备的核心部件之一，它用于夹持和驱动刀具，以实现加工工件的切削。传统的机床主轴是通过皮带等传动部件获得来自电动机的动力，主轴和动力源电动机是分离的，这样的结构不仅体积庞大，传动路线长，结构复杂，而且系统刚性差，安装维修麻烦，存在很多弊端，特别是由于皮带的传动需要很大的轴向力，这给主轴带来了额外的负载，极大的影响了主轴轴承的寿命和运转速度。同时，由于皮带的刚性差，当加工负载产生瞬时变化时，会对主轴的瞬时速度产生影响，从而影响到零件的加工质量，这对于主轴的高速化，更是带来了很多的羁绊。由于系统传动路线长，转动部件多，系统刚性差，并且当高速时，皮带由于离心力，使得与皮带轮的摩擦力降低，影响了传递力矩的能力，很难满足高速的要求。
电主轴的出现，极大地简化了主轴系统的结构。它将电机集成到了主轴系统内，使主轴的转动轴与电机轴合二为一，这样不仅简化了系统的结构，而且提高了系统的刚性，降低了系统的转动惯量，提高了系统的运行稳定性和高速性能，为主轴系统的高速化奠定了基础。
目前的电主轴系统，电机多采用异步电机，不仅体积大，效率低，发热量大，而且异步电动机的特性较软，当切削负载瞬时变化时，速度波动大，影响加工工件的质量。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述问题，提供一种高速、高效、高精度、运行稳定可靠、体积小型化的电主轴装置。
为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供一种伺服电机驱动的高速电主轴系统，该电主轴系统包括：
内置式伺服电机，所述电机包括电机轴、电机转子、定子铁心和绕组；
编码器；
主轴旋转轴；
其中，所述电主轴系统的主轴旋转轴与所述伺服电机的电机轴合二为一；所述电主轴系统的外壳体与所述伺服电机的外壳合二为一。
优选地，所述的电机转子采用稀土永磁材料构成。
优选地，所述电机轴的前后部分别由前轴承和后轴承支撑，所述轴承为陶瓷球轴承。
优选地，所述前后轴承的外圈直接安装于所述电主轴系统的外壳体的两个端盖孔中。
优选地，在所述电机轴的前部，紧贴所述前轴承，安装有迷宫密封环，所述迷宫密封环与所述电机轴采用过盈配合，紧固于电机轴上；或者所述迷宫密封环与电机轴采用间隙配合，利用螺母压紧，紧固于所述电机轴上。
优选地，在所述后轴承上设有压环和一组弹簧，通过压环，使得所述后轴承获得合适的预紧力。
优选地，所述编码器用螺柱紧固在后端盖上，所述编码器圆周上设置有紧定槽，其位置可在圆周方向上调整，便于所述伺服电机获得最佳工作参数。
优选地，所述伺服电机的绕组引出线和所述编码器的控制信号线直接从所述电主轴系统的后盖的侧面孔中引出。
优选地，对于主轴旋转轴转速低于10000rpm时，编码器采用光栅编码器或旋转变压器；对于主轴旋转轴转速超过10000rpm时，编码器采用旋转变压器。
所述伺服电机的绕组引出线和所述编码器的引出线通过插头引出，并与伺服电机驱动器连接，所述插头为航空插头。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
第一、极大地简化了主轴系统的结构。它将电机集成到了主轴系统内，使主轴的旋转轴与电机轴合二为一。这样不仅简化了系统的结构，而且提高了系统的刚性，降低了系统的转动惯量，提高了系统的运行稳定性和高速性能。为主轴系统的高速化奠定了基础。
第二、伺服电机以其极佳的特性得到了广泛的应用，特别是它的瞬时过载能力，通常过载时间可占总运行时间的10％，而力矩可达到额定力矩的2到3倍。对于机床设备，这种瞬时的过载能力是极为重要的。在零件加工过程中，切削力会随机突变，良好的瞬时过载能力，可以很好的保证机床主轴在加工工件时的瞬态速度精度，实现主轴运转的平稳性。使得加工工件的精度和表面光洁度得到极大的提高。
第三、由于伺服电机采用稀土永磁材料做电机转子，极大地提高了电机的效率，而且电机的体积也大大降低了。这一技术方案可以节约原材料和降低能耗，完全满足国家绿色能源战略要求。
第四、轴承采用陶瓷高速轴承，可以有效地避免电机电磁回路的形成。彻底根除了高速电机轴承的电蚀问题。
附图说明
图1是本实用新型伺服电机高速电主轴系统的外形图；
图2是本实用新型伺服电机高速电主轴系统的剖面图。
为更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
具体实施方式
图1、2中所示的附图标记对应的部件如下：
1---夹头组件； 2---主轴旋转轴或电机轴；
3---密封环压环； 4---主轴前轴承；
5---主轴壳体； 6---定子铁心和绕组；
7---电机转子； 8---主轴后轴承；
9---后端盖紧定螺钉；10---后端盖；
11---前端盖； 12---编码器；
13---压环； 14---弹簧；
15---迷宫密封环； 16---后盖固定螺钉；
17---后盖； 18---后盖支撑螺柱；
19---前盖紧定螺钉； 20---航空插头垫块；
21---航空插头； 22---插头固定螺钉；
29---电机绕组引出线；
参照附图1和2，本实用新型伺服电机驱动的高速电主轴系统由电机轴2、电机转子7、定子铁心和绕组6、带位置信号的编码器12等关键部件组成。主轴系统的主轴旋转轴与所述伺服电机轴合二为一，主轴壳体5与所述伺服电机的外壳合二为一，电机转子为稀土材料永磁体磁环。
电机轴2同时也是电主轴系统的轴体，在电机轴2的前端，设置有安装工件的夹头组件1，电机轴2由前轴承4和后轴承8支撑，轴承4和8为陶瓷球轴承，由于陶瓷球轴承的应用，切断了由定子铁心6、转子7、电机轴2、主轴壳体5形成的磁电回路，彻底根除了高速电机轴承的电蚀问题，提高了轴承的寿命。主轴的后端，安装有编码器12的转动光栅码盘(当用光栅编码器时，采用转动码盘的夹紧套紧固于电机轴上)或磁环(当用旋转变压器时，可用设置于轴端的紧定螺钉21紧固于电机轴上)。对于主轴旋转轴转速低于10000rpm的电主轴，编码器可采用光栅编码器或旋转变压器。但对于速度超过10000rmp的主轴旋转轴，采用旋转变压器可靠性更高一些。在电机轴2的前部，紧贴前轴承4，安装有迷宫密封环15。迷宫密封环15与电机轴2可采用过盈配合，紧固于电机轴上(结构简单，但不利于拆卸)；或迷宫密封环15与电机轴2采用间隙配合，利用电机轴前端部上的密封环压环3压紧，紧固于电机轴上(便于拆卸)。
电主轴的前端盖11应与密封环压环3先同时安装于电机轴2上。然后用螺钉19紧固于电主轴壳体5上。
在安装电主轴的后端盖10之前，先安装压环13和预紧弹簧14。后端盖10由紧定螺钉9将其紧固于电主轴壳体5上。
编码器12用螺柱18紧固在后端盖10上。编码器圆周上设置有紧定槽，其位置可在圆周方向上调整，便于伺服电机获得最佳工作参数。
电主轴的后盖17由紧定螺钉16紧固于后端盖10的子口上。紧定螺钉16拧在螺柱18后端的螺孔中。在后盖17上，安装有航空插头21。航空插头21利用垫块20和螺钉22紧固于后盖17上。航空插头与伺服电机的电机绕组引出线29和编码器12的引出线连接，用于为伺服电机提供电源和获得控制信号。伺服电机的电机绕组引出线29和编码器12的控制信号线也可通过其它插头引出，或直接将电机绕组引出线29和编码器12信号线引出。
显而易见，在此描述的本实用新型可以有许多变化，这种变化不能认为偏离本实用新型的精神和范围。因此，所有对本领域技术人员显而易见的改变，都包括在本权利要求书的涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种伺服电机驱动的高速电主轴系统，该电主轴系统包括：
内置式伺服电机，所述电机包括电机轴、电机转子、定子铁心和绕组；
编码器；
主轴旋转轴；
其中，所述电主轴系统的主轴旋转轴与所述伺服电机的电机轴合二为一；所述电主轴系统的外壳体与所述伺服电机的外壳合二为一。
2.如权利要求1所述的电主轴系统，所述电机转子采用稀土永磁材料构成。
3.如权利要求2所述的电主轴系统，所述电机轴的前后部分别由前轴承和后轴承支撑，所述轴承为陶瓷球轴承。
4.如权利要求3所述的电主轴系统，所述前后轴承的外圈直接安装于所述电主轴系统的外壳体的两个端盖孔中。
5.如权利要求3所述的电主轴系统，在所述电机轴的前部，紧贴所述前轴承，安装有迷宫密封环，所述迷宫密封环与所述电机轴采用过盈配合，紧固于电机轴上；或者所述迷宫密封环与电机轴采用间隙配合，利用电机轴前端部上的密封环压环压紧，紧固于所述电机轴上。
6.如权利要求3至5中任一项所述的电主轴系统，在所述后轴承上设有压环和一组弹簧，所述的压环通过弹簧与所述的后轴承相连接。
7.如权利要求6所述的电主轴系统，所述编码器用螺柱紧固在后端盖上，所述编码器圆周上设置有紧定槽。
8.如权利要求6所述的电主轴系统，所述伺服电机的绕组引出线和所述编码器的引出线直接从所述电主轴系统的后盖的侧面孔中引出。
9.根据权利要求7或8所述的电主轴系统，所述的编码器采用光栅编码器或旋转变压器和旋转变压器。
10.如权利要求8所述的电主轴系统，所述伺服电机的绕组引出线和所述编码器的引出线通过插头引出，并与伺服电机驱动器连接。
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| CN101829791A (zh) * | 2010-05-06 | 2010-09-15 | 宁波市镇海众鑫数控(自动化)机床厂 | 有检测装置可消除轴向位移的电主轴 |
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| CN102589839A (zh) * | 2012-02-16 | 2012-07-18 | 重庆德马变频电机研发制造有限公司 | 风洞试验中空滚转机构 |
| CN102773574A (zh) * | 2011-05-13 | 2012-11-14 | 北京市电加工研究所 | 电火花加工精密数控分度旋转轴 |
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|---|---|---|---|---|
| CN101829791A (zh) * | 2010-05-06 | 2010-09-15 | 宁波市镇海众鑫数控(自动化)机床厂 | 有检测装置可消除轴向位移的电主轴 |
| CN102773574A (zh) * | 2011-05-13 | 2012-11-14 | 北京市电加工研究所 | 电火花加工精密数控分度旋转轴 |
| CN102773574B (zh) * | 2011-05-13 | 2014-12-10 | 北京市电加工研究所 | 电火花加工精密数控分度旋转轴 |
| CN102430977A (zh) * | 2011-11-10 | 2012-05-02 | 大连永明数控机床有限公司 | 一种砂轮主轴 |
| CN102589839A (zh) * | 2012-02-16 | 2012-07-18 | 重庆德马变频电机研发制造有限公司 | 风洞试验中空滚转机构 |
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