[发明专利]一种混合支承自平衡机床电主轴结构及其控制方法

权利要求书

1.一种混合支承自平衡机床电主轴结构，其特征在于：包括主轴壳体，设置在所述主轴壳体内后端的第一支承件，设置在所述主轴壳体内的主轴本体，设置在所述主轴壳体前端且与所述主轴本体相配合的第二支承件，设置在所述主轴壳体内且位于所述第二支承件后端用于自动调节的辅助支承机构，以及设置在所述主轴壳体上用于控制所述辅助支承机构的控制系统；

所述主轴本体为多级阶梯轴，至少包括一个与所述辅助支承机构相配合的带锥面轴颈，一个与第一支承件相配合的后端轴颈，一个与所述第二支承件相配合的前端轴颈。

2.如权利要求1所述的混合支承自平衡机床电主轴结构，其特征在于：所述辅助支承机构包括设置在前端轴颈上且与所述主轴壳体相配合的固定套，设置在所述固定套上的多个弹性件，与所述带锥面轴颈相配合且一侧面和多个所述弹性件相连接的辅助轴承，所述辅助轴承内环面设置与所述带锥面轴颈相配合的固定锥面套，所述辅助轴承另一侧面上设置与所述主轴壳体内壁相配合的多个浮动支承件。

3.如权利要求2所述的混合支承自平衡机床电主轴结构，其特征在于：多个所述浮动支承件沿所述辅助轴承的圆周方向设置；

所述浮动支承件为弹性波纹管或中间设置气囊的弹性橡胶块。

4.如权利要求3所述的混合支承自平衡机床电主轴结构，其特征在于：所述主轴壳体为两级阶梯孔，且第一阶梯孔的内径小于第二阶梯孔的内径，所述第一支承件设置在所述第一阶梯孔内。

5.如权利要求4所述的混合支承自平衡机床电主轴结构，其特征在于：所述弹性件为弹簧或弹性橡胶柱。

6.如权利要求5所述的混合支承自平衡机床电主轴结构，其特征在于：所述第一支承件为单列角接触球轴承或双列角接触球轴承。

7.如权利要求6所述的混合支承自平衡机床电主轴结构，其特征在于：所述第二支承件为设置在所述前端轴颈上且与固定套相接触的电磁轴承或永磁块磁悬浮轴承。

8.如权利要求7所述的混合支承自平衡机床电主轴结构，其特征在于：所述主轴壳体的一端设置用于压紧第一支承件的第一端盖，所述主轴壳体的另一端设置用于压紧所述第二支承件的第二端盖。

9.如权利要求8所述的混合支承自平衡机床电主轴结构，其特征在于：所述控制系统包括贯穿所述主轴壳体侧壁用于给浮动支承件供油或供压缩空气的管路，设置在所述管路上的调节泵，设置在所述管路上其位于所述调节泵后部的气泵或油池，设置在第二阶梯孔内用于监测主轴径向与轴向的两第一位移传感器，设置在所述轴套内用于监测辅助轴承轴向位移的第二位移传感器，设置在第二阶梯孔内用于监测主轴本体转速的转速传感器，以及用于连接两所述第一位移传感器、第二位移传感器和转速传感器的DSP或PLC或计算机。

10.一种混合支承自平衡机床电主轴结构的控制方法，包括以下步骤：

S1：PLC或计算机进行初始化，对该结构进行通电并进行自检，在自检无错误报警后实现启动；

S2：监测主轴本体的转速传感器与位移传感器信号并根据位移传感器信号计算主轴本体运行不平衡量；

如果不平衡量较大且大于设定值，则通过增加相应电磁轴承的电流改变其电磁吸力进行不平衡量调整，迫使主轴本体绕其几何回转中心进行旋转；

S3：主轴本体运转平衡后，检测主轴本体的转速，当转速大于设定值后，辅助轴承在气动/液压力的作用下退出运行，同时电磁轴承切入运行；

S4：在主轴本体运行过程中，始终检测位移传感器信号和转速传感器信号，进行主轴本体的不衡量调整；

S5：在需要关闭时，在检测到主轴转速低于设定转速时，电磁轴承退出工作，同时辅助轴承切入工作。