[发明专利]一种龙门加工中心用电主轴预紧装置

说明书

本发明公开一种龙门加工中心用电主轴预紧装置，包括气动调压预紧机构，气动调压预紧机构包括气道和调压腔，气道能够与外界压缩气源相连通，当电主轴处于低速重载的切削条件时，前轴承刚度无法达到工况要求，气动调压预紧结构工作，外部压缩气源通过气道向调压腔内输送压缩气体，从而对预紧环产生压力，控制通入调压腔内的压缩气体量，通过预紧环向前轴承施加动态载荷，提高前轴承刚度；在电主轴处于高速旋转的切削条件时，弹性件和预紧环相配合对前轴承施加柔性可变预紧力，使电主轴在转速范围内的动力学性能达到最佳状态。

技术领域

本发明涉及电主轴技术领域，特别是涉及一种龙门加工中心用电主轴预紧装置。

背景技术

龙门加工中心是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工大型零件，主轴是龙门加工中心的重要组成部分，随着高速加工技术的迅速发展，电主轴在数控机床领域应用越来越广泛，电主轴是机床主轴与主轴电机融为一体的技术。

高速电主轴轴承的预紧是否合理直接关系到主轴的静、动态特性。轴承预紧有三种方法：定位预紧、定压预紧、调压预紧。定位预紧下，由于轴向位移受到限制，且轴向刚度和径向刚度都随速度的提高而增大，此种预紧方式无法适应高转速的电主轴。定压预紧采用的是弹性预加载荷装置，即用适当的弹簧来施加预加载荷，它明显的不足是在低速重载的切削条件下，弹簧的变形会影响主轴的刚度，因此在刚度要求较高的工况下此种预紧方式也有缺陷。调压预紧多采用液压油缸对轴承施加预紧力，与现代控制技术相结合，可根据轴承转速、负载等工况对预紧力实施动态控制，但液压控制方式结构复杂成本较高，精度控制较差，预紧效果仍然不理想。

因此，如何改变现有技术中，龙门加工中心用高速电主轴轴承预紧结构无法同时满足电主轴在高转速和低速重载工况下预紧要求的现状，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种龙门加工中心用电主轴预紧装置，以解决上述现有技术存在的问题，使电主轴预紧装置能够根据转速、负载等具体工况对轴承预紧力实施控制，提高电主轴的动力学性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种龙门加工中心用电主轴预紧装置，包括主轴轴芯、电机转子、电机定子和电主轴外壳，所述电机转子套装于所述主轴轴芯的外部，所述电机转子与所述主轴轴芯相连，所述电机定子套装于所述电机转子的外部，所述电机转子与所述电机定子转动相连，所述主轴轴芯的两端分别套设有前轴承和后轴承，所述前轴承处设置气动调压预紧机构；

所述气动调压预紧机构包括轴承端盖和预紧环，所述预紧环套装于所述前轴承的外部并与所述前轴承远离所述后轴承的一侧端面相抵接，所述轴承端盖套装于所述预紧环的外部，所述轴承端盖与所述电主轴外壳相抵接，所述轴承端盖上设置气道，所述气道能够与外界压缩气源相连通，所述轴承端盖与所述预紧环远离所述前轴承的一侧端面之间具有间隙并形成调压腔，所述气道与所述调压腔相连通，所述轴承端盖与所述预紧环远离所述前轴承的一侧端面之间设置弹性件，所述轴承端盖与所述预紧环之间设置密封元件。

优选地，所述气道为L形气道。

优选地，所述预紧环上设置定位凹槽，所述弹性件设置于所述定位凹槽内并与所述轴承端盖相抵接。

优选地，所述定位凹槽和所述弹性件的数量均为多个且一一对应，多个所述定位凹槽周向均布。

优选地，所述弹性件为弹簧。

优选地，所述的龙门加工中心用电主轴预紧装置还包括辅助轴承，所述辅助轴承设置于所述前轴承远离所述后轴承的一侧，所述辅助轴承设置于所述主轴轴芯与所述轴承端盖之间。

优选地，所述辅助轴承与所述前轴承之间设置定位套。