[实用新型]一种具备自动预紧的自平衡电主轴

说明书

本实用新型一种具备自动预紧的自平衡电主轴，由主轴及壳体组件、上平衡头组件、碟簧与下平衡头组件、轴承预紧力自动调节及轴承组件、冷却水及轴承润滑系统组成；电主轴随着运转的时间、负载的大小、冷却强度、轴承磨损及润滑状态的变化而发生过热、震动现象，从而影响机械设备的加工精度、产品质量；本实用新型采用震动传感器、温度传感器、轴承预紧力自动调节机构、上平衡头组件、下平衡头组件、螺旋电缆和自动控制仪及冷却水系统、轴承润滑系统协同对传动部件产生的过热、松动状态跟踪监测并自动调整冷却强度的大小、自动调整轴承预紧力、自动调整润滑状态，延长了电主轴的使用寿命，避免了停止设备运行来维修故障，提高了产品质量和生产力。

技术领域

本实用新型属于机床电主轴技术领域，具体涉及一种具备自动预紧的自平衡电主轴。

背景技术

电主轴是将机床主轴与主轴电动机融为一体的新技术，近年来越来越多的高速机床采用电主轴使其结构紧凑、重量轻、惯性小、噪声低、响应快、转速高及功率大等优点得到充分发挥。

由于机床的加工精度直接决定了零件的加工质量，因此，要保证零件的加工质量，就必须保证电主轴的运行精度；而电主轴的质量不平衡是最常见的故障之一，目前大多采用动平衡技术来解决电主轴质量不平衡振动问题；电主轴在长时间高速运转温度升高导致电主轴的运行精度降低而造成机床的加工精度下降，通常传统的调节预紧力只是利用弹簧调节且必需要停机检修调节，这不仅影响加工质量，还影响加工进度，降低生产力；综上所述，在电主轴的轴承发生变形时如何能使用自动调节预紧力的方式来保证电主轴正常的运转是要解决的关键问题。

实用新型内容

一种具备自动预紧的自平衡电主轴，由主轴组件、壳体组件、上平衡头组件、碟簧与下平衡头组件、轴承预紧力自动调节机构及轴承组件、自动平衡装置、包括定转子冷却水系统和轴承冷却水系统两部分组成的冷却水系统、轴承润滑系统组成；所述的主轴组件包括主轴、第一角接触轴承、第二角接触轴承、轴承内挡油环、轴承润滑套、上端盖、转接套筒、轴承外挡油环、转子线圈、转子固定螺母；将第一角接触轴承、第二角接触轴承从主轴的大直径端安装至主轴的凸台处，第一角接触轴承、第二角接触轴承的内环与主轴为过盈配合，第一角接触轴承、第二角接触轴承的外环与第一、二轴承固定套为过盈配合，第一、二轴承固定套与转接套筒为过盈配合，在第一角接触轴承、第二角接触轴承之间安装有轴承内挡油环、轴承润滑套，由螺钉将上端盖、轴承外挡油环安装固定在主轴上，再将转子线圈从主轴的另一端安装至主轴上，并由转子固定螺母固定；所述的壳体组件包括壳体、转接套筒、第一、二轴承固定套、定转子挡油环、定子线圈、第三、四轴承固定套；将第一、二轴承固定套安装在转接套筒的内壁，将定转子挡油环、第三、四轴承固定套安装在壳体的内壁；所述的上平衡头组件包括主轴组件、紧固螺钉、上平衡头组件，将主轴组件装入壳体组件后由紧固螺钉将上平衡头组件与主轴的端部固定连接；所述的碟簧与下平衡头组件包括碟簧、碟簧固定套、碟簧紧固螺钉、下平衡头部件、下平衡头部件紧固螺钉、电主轴接线端口、下端盖、主轴；将碟簧装在主轴上，由碟簧紧固螺钉将碟簧固定套、下端盖与壳体下端筒口固定安装，在下端盖上设置有电主轴接线端口；所述的轴承预紧力自动调节及轴承组件包括第三角接触轴承、第四角接触轴承、轴承内挡油环，轴承润滑套，弹簧、压电陶瓷柱、压电陶瓷柱固定座、压电陶瓷柱径向定位盘、第一传力盘、第二传力盘、温度传感器、轴承轴向限位螺母；将第三角接触轴承、轴承内挡油环、轴承润滑套、第四角接触轴承依次装入主轴与第三、四轴承固定套之间，第三角接触轴承、第四角接触轴承的内环与主轴为过盈配合，而其外环与第三、四轴承固定套为过盈配合，将温度传感器、第二传力盘、弹簧、第一传力盘、压电陶瓷柱径向定位盘、压电陶瓷柱固定座依次装入主轴与第三、四轴承固定套之间，并由轴承轴向限位螺母与主轴连接限位；压电陶瓷柱安装在压电陶瓷柱固定座中,并由压电陶瓷柱径向定位盘固定定位，在轴承预紧力自动调节机构中第一传力盘和第二传力盘之间安装有弹簧，压电陶瓷柱的一端与第一传力盘孔轴配合连接，压电陶瓷柱的另一端穿过开设有压电陶瓷柱定位孔的压电陶瓷柱径向定位盘与压电陶瓷柱固定座上孔轴配合连接，在第二传力盘上安装有温度传感器，用来实时监测第三、四角接触轴承温度，并将实时监测到的轴承温度数据反馈给自动控制设备，再通过设备输出控制信号进行预紧力调节；所述的弹簧、压电陶瓷柱的数量均为三个，在主轴的周向均布；所述的自动平衡装置由振动传感器、自动控制设备、上平衡头组件、下平衡头部件组成，在壳体定转子线圈对应的位置安装有振动传感器，振动传感器将振动幅值的变化传递给自动控制设备，自动平衡装置的监测设备接收到信息后启动自动平衡装置的平衡头组件和下平衡头组件来调整该不平衡量直至达到平衡；控制仪通过电连接对电主轴的自动预紧和自平衡进行自动控制；所述的冷却水系统包括定转子冷却水系统和轴承冷却水系统，所述的定转子冷却水系统由定转子冷却水道、定转子冷却水道环形槽出口及壳体内壁与定转子对应位置的冷却水环形槽组成，定转子冷却水道与定转子冷却水环形槽相连通，定转子的三个冷却水环形槽设置有连通通道，可通过外部供给冷却系统自动调整定转子冷却水系统的供水强度对定转子进行水冷降温；所述的轴承冷却水系统由转接套筒、轴承冷却水通道、第一、二轴承固定套上的冷却环形槽、下端盖组成，在转接套筒和壳体上设置有轴承冷却水通道，在第一、二轴承固定套和第三、四轴承固定套的外周设置有轴承冷却环形槽，转接套筒上的轴承冷却水通道与第一、二轴承固定套上的冷却环形槽相连通，壳体上的轴承冷却水通道与第三、四轴承固定套上的轴承冷却环形槽相连通，第三、第四轴承固定套上的冷却环形槽设置有连通通道，可通过外部供给冷却系统自动调整轴承冷却水系统的供水强度对轴承进行水冷降温；在下端盖上设置有冷却水道进水口和出水口及冷却水接嘴；所述的轴承润滑系统包括转接套筒、壳体、第一、二轴承润滑道、第一、二轴承润滑套，在转接套筒、壳体上设置有轴承润滑道，在转接套筒上的轴承润滑道直达第一、二轴承润滑套的位置，在壳体上的轴承润滑道直达第三轴承与第四轴承间的润滑套位置。