[实用新型]自消振电主轴

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种旋转机械，尤其涉及一种自消振电主轴。

背景技术

电主轴是将主轴与电动机转子结合为一体的零传动结构，具有结构紧凑、重量轻、惯性小、噪音低和响应快等优点，而且转速高、功率大，可简化机床设计，易于实现主轴定位，电主轴最早是用在磨床上，后来发展到加工中心，随着机床技术、高速切削技术的发展和实际应用的需要，人们对机床电主轴的性能也提出了越来越高的要求，电主轴向高速大功率、高精度、高刚度、精确定向和超高速方向发展，就必须保证其动态稳定性，特别是在重载高效切削时，加工稳定性的界限就表示为是否发生颤振，现有技术的电主轴，其主轴通过滚动轴承支撑定位于电机定子，受滚动轴承刚度及配合间隙的影响，在高效切削中，主轴受自激振动限制的转速通常为20000~30000r/min，加工质量和加工经济性无法满足高速切削技术的发展和实际应用的需要。

因此，需对现有技术的电主轴结构加以改进，消除在高速切削过程中所产生的切削颤振，提高加工功率和品质，进而提高单位时间内的切削量，以满足高速切削技术的发展和实际应用的需要。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种自消振电主轴，可消除在高速切削过程中所产生的切削颤振，提高加工功率和品质，进而提高单位时间内的切削量，满足高速切削技术的发展和实际应用的需要。

本实用新型的自消振电主轴，包括伺服电机和主轴，所述主轴与伺服电机的转子集成为一体，伺服电机的转子设置于主轴中段，主轴通过滚动轴承支撑定位于伺服电机的机座，位于主轴与伺服电机的机座之间还设置有用于消除主轴径向颤振的交流二自由度磁轴承；所述交流二自由度磁轴承设置有可控制其径向悬浮力的伺服控制系统；所述伺服控制系统为可感应主轴径向颤振并产生与颤振强度相应的控制电流的闭环控制系统。

进一步，所述交流二自由度磁轴承近于主轴工作端设置；

进一步，所述交流二自由度磁轴承包括轴承转子、径向控制线圈、径向定子和永磁体；

进一步，所述伺服控制系统包括径向位移传感器、DSP控制器和三相功率逆变器，其中径向位移传感器用于感应主轴的径向颤振并产生电信号传输给所述DSP控制器，DSP控制器对所述电信号进行处理后输出控制信号传输给三相功率逆变器控制交流二自由度磁轴承的径向控制线圈；

进一步，所述主轴通过过渡轮与伺服电机的转子集成为一体，所述过渡轮的内圆与主轴固定配合，外圆与伺服电机的转子固定配合；

进一步，伺服电机的机座内圆周设置定子，机座与定子之间在伺服电机的圆周方向设置冷却水夹套，冷却水夹套的冷却水进口和冷却水出口设置在机座上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的自消振电主轴位于主轴与伺服电机定子之间设置有悬浮力可调的磁轴承，通过控制磁轴承的悬浮力大小可对主轴的定位精度及刚度进行调节，消除在高速切削过程中所产生的切削颤振，提高加工功率和品质，进而提高单位时间内的切削量，满足高速切削技术的发展和实际应用的需要。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型的结构示意图，如图所示：本实施例的自消振电主轴，包括伺服电机和主轴1，所述主轴1与伺服电机的转子2集成为一体，伺服电机的转子2设置于主轴1中段，主轴1通过滚动轴承3支撑定位于伺服电机的机座10，位于主轴1与伺服电机的机座10之间还设置有用于消除主轴1径向颤振的交流二自由度磁轴承4；所述交流二自由度磁轴承4设置有可控制其径向悬浮力的伺服控制系统；所述伺服控制系统为可感应主轴1径向颤振并产生与颤振强度相应的控制电流的闭环控制系统，通过给交流二自由度磁轴承4提供相应大小的控制电流使交流二自由度磁轴承4对主轴1的定位精度及刚度进行调节，消除在高速切削过程中所产生的切削颤振，提高电主轴的加工功率和品质，进而提高单位时间内的切削量，满足高速切削技术的发展和实际应用的需要，采用闭环控制系统，控制精确，自动化程度高，另外交流二自由度磁轴承4具有转速高、功耗低、无摩擦、无磨损、无需润滑和密封以及寿命长等优点。

本实施例中，所述交流二自由度磁轴承4近于主轴1工作端设置，如图所示，交流二自由度磁轴承4挨于靠近主轴1工作端的滚动轴承3的内侧设置，使由主轴1工作端产生的颤振易于被交流二自由度磁轴承4吸收消除，降低系统功耗。