间隙可调式磁悬浮电主轴
阅读说明：本技术 间隙可调式磁悬浮电主轴 (Gap adjustable magnetic suspension electric spindle ) 是由 赵鹏飞 张建生 钱程 陆洪明 陈骏 于 2021-09-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种间隙可调式磁悬浮电主轴,包括设置在电主轴内的旋转轴及套设在旋转轴外的磁轴承,所述旋转轴具有锥度部,所述磁轴承内圈具有与所述锥度部间隙配合的内锥孔,还包括用于调节磁轴承内圈与锥度部之间间隙的调整机构。本发明的间隙可调式磁悬浮电主轴采用可调式精密耦件结构,使径向间隙做到可调、稳定,采用间隙可调式磁悬浮电主轴结构后,除了满足不同切削形式的要求外,还能在普通金加工条件下能生产出高质量、高要求的电主轴。(The invention relates to a gap-adjustable magnetic suspension electric spindle, which comprises a rotating shaft arranged in the electric spindle, a magnetic bearing sleeved outside the rotating shaft, and an adjusting mechanism used for adjusting the gap between the inner ring of the magnetic bearing and a taper part, wherein the rotating shaft is provided with the taper part, the inner ring of the magnetic bearing is provided with an inner taper hole in clearance fit with the taper part, and the adjusting mechanism is arranged on the inner ring of the magnetic bearing. The gap-adjustable magnetic suspension motorized spindle adopts an adjustable precise coupling structure, so that the radial gap is adjustable and stable, and after the gap-adjustable magnetic suspension motorized spindle structure is adopted, the requirements of different cutting forms are met, and high-quality and high-requirement motorized spindles can be produced under the common metal processing condition.)
技术领域
本发明涉及电主轴技术领域，尤其涉及一种间隙可调式磁悬浮电主轴，用于不同切削形式的高端数控机床。
背景技术
在当前主动磁悬浮电主轴制造中，对于单个电主轴其径向间隙都是固定的，能把径向间隙控制在一定范围内，就要采用超精密加工，对加工设备要求很高。另外，径向间隙的大小直接影响其使用，比如对于磨削机床，由于刚度要求不高，适当加大一些间隙在工作时有利于控制器的调整范围，从而失稳几率得到减少，对于铣、车切削机床，对刚度要求高，采用减小间隙的办法提高刚度是一种有效的方法。
发明内容
磁悬浮电主轴的旋转轴与磁轴承内径之间的径向间隙在普通的制造条件下很难控制，本发明的间隙可调式磁悬浮电主轴就是采用可调式精密耦件结构，使径向间隙做到可调、稳定，采用间隙可调式磁悬浮电主轴结构后，除了满足不同切削形式的要求外，还能在普通金加工条件下能生产出高质量、高要求的电主轴。
为了解决上述技术问题，本发明的磁轴承采用小角度导磁锥度套结构，其具有内锥孔，而电主轴的旋转轴采用小角度锥度轴结构，其具有锥度部，在轴向取不同的耦合位置来改变径向间隙。
本发明采用：
（1）构建一个磁轴承支架（收紧盘、支架转盘、收紧螺杆），既能固定磁轴承又可以作轴向调整；
（2）电主轴外套上加工出调整螺纹，能使支架转盘、锁紧盘进行轴向调整；
（3）构建支架转盘、锁紧盘，通过腰孔结构能使磁轴承支架连同磁轴承在轴向定位和锁紧。
本发明是通过如下技术方案实现的。
一种间隙可调式磁悬浮电主轴，包括电主轴内的旋转轴及套设在旋转轴外的磁轴承，所述旋转轴具有锥度部，所述磁轴承内圈具有与所述锥度部间隙配合的内锥孔。
为了实现间隙可调，本发明设计了特殊的调整机构，所述调整机构包括收紧盘、支架转盘、收紧螺杆、锁紧螺丝及锁紧盘，所述收紧盘、支架转盘分别压装在磁轴承两端，所述收紧螺杆沿支架转盘外圆周均匀设置有多个，各收紧螺杆依次贯穿支架转盘、磁轴承、收紧盘并与收紧盘螺纹连接，所述锁紧盘封装在支架转盘一端，锁紧盘与支架转盘之间通过若干锁紧螺丝相固定。
为了对支架转盘、锁紧盘进行轴向调整，所述电主轴的外套内壁具有与支架转盘及锁紧盘外壁螺纹连接的螺纹部。
进一步地，为了避免支架转盘、锁紧盘进行轴向调整后，收紧螺杆无法与收紧盘对齐，为了实现精确锁紧，所述收紧盘上均匀开设有2组与所述支架转盘相对应的螺纹孔，每组8个螺纹孔均分，两组螺纹孔之间偏转11.5度，所述支架转盘上均匀开设有16个均分的腰型孔。
在本发明一较佳实施例中，经过多次试验我们发现，所述锥度部的锥度K优选为1/150，磁轴承内圈与锥度部之间的间隙δ的调节范围为0-0.0667mm。
本发明的有益效果是：
（1）结构简单、牢固稳定；
（2）调整方便，并对其它机构无影响；
（3）间隙可调范围0-0.0667 mm，满足普通加工机床的工作精度；
（4）需求广，对于磁悬浮研究和磁悬浮产品开发人员来说是一个福音。
附图说明
图1为本发明的旋转轴与旋转轴配合时的结构示意图。
图2为本发明的调整机构的结构示意图。
图3为本发明的收紧盘的结构示意图。
图4为本发明的支架转盘的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
如图1所示的一种间隙可调式磁悬浮电主轴，包括设置在电主轴内的旋转轴1及套设在旋转轴1外的磁轴承2，所述旋转轴1具有锥度部，所述磁轴承内圈具有与所述锥度部间隙配合的内锥孔，其中，δ为磁轴承内圈与锥度部之间的间隙，ΔL为磁轴承轴向位移量，K为锥度，Δδ=ΔL*K；例：选K=1/150，当ΔL为5mm时，Δδ=0.033mm。通常ΔL范围为10mm，间隙调节范围达0-0.0667 mm，这样对加工设备的精度要求就低了，一般机床都能实现。
如图2所示的调整机构，包括收紧盘4、支架转盘5、收紧螺杆6、锁紧螺丝8及锁紧盘7，所述收紧盘4、支架转盘5分别压装在磁轴承2的左右两端，所述收紧螺杆6沿支架转盘5外圆周均匀设置有多个，各收紧螺杆6依次贯穿支架转盘5、磁轴承2、收紧盘4并与收紧盘4螺纹连接，收紧盘4、支架转盘5及收紧螺杆6组成磁轴承2的安装支架，将磁轴承2安装在电主轴外套3内，所述锁紧盘7封装在支架转盘5右端，锁紧盘7与支架转盘5之间通过若干锁紧螺丝8相固定，实现整个安装支架的固定，电主轴外套3内壁具有与支架转盘5及锁紧盘7外壁螺纹连接的螺纹部。
如图3所示的收紧盘4，所述收紧盘4上均匀开设有2组与所述收紧螺杆相对应的圆形螺纹孔10，每组8个螺纹孔10，形成8等分结构，每组螺纹孔10的中心夹角为11.25度；如图4所示的支架转盘5，所述支架转盘5上均匀开设有16个与所述螺纹孔10相对应的腰型孔9，形成16等分结构，每一等分结构的夹角为22.5度，即无论收紧盘旋转至任意角度，收紧螺杆均可穿过腰型孔9进入螺纹孔10内。
加工时，将旋转轴1在磁轴承2相应位置上用外圆磨加工出1：150的锥度（普通外圆磨上调整头尾架至1：150刻线处），轴向长度大于磁轴承轴向长度加10mm即可；将磁轴承2内圈用内圆磨加工出1：150的锥度（普通内圆磨上调整头尾架至1：150刻线处）；加工磁轴承支架组件（收紧盘、收紧螺杆、支架转盘）；加工锁紧盘、锁紧螺丝；按图组装。
调整时，先拧下8根收紧螺杆6，根据需要的间隙变量Δδ来调整轴向位移量ΔL，然后将收紧螺杆6穿过支架转盘5上的腰型孔9收紧盘4上的螺纹孔10连接拧紧，实现间隙可调。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”、“设有”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
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