[发明专利]用于加工成形非规则表面的磁悬浮高速机床主轴

权利要求书

1.一种磁悬浮高速主轴总成，用于在工件中加工成形非圆形表面，所述总成包括：

一个伸长的主轴，它沿主轴轴线在后端和成形端之间延伸；

一个刀具，它沿径向从所述主轴靠近所述成形端的位置向外延伸，终端是尖锐的刃口；

一个第一磁性轴承组，它在靠近所述成形端的位置支承所述主轴，以使其围绕所述主轴轴线进行磁悬浮旋转；

一个第二磁性轴承组，它与所述第一磁性轴承组相间隔开，并在远离所述成形端的位置支承所述主轴，以使其围绕主轴轴线进行磁悬浮旋转；

一个径向轴承控制器，它独立地控制所述第一和第二磁性轴承组，以在所述主轴的磁悬浮旋转过程中调节所述主轴轴线的径向位置，并使所述成形端沿预定的非圆形轨道移动，从而使所述刃口在工件中形成相应形状的非圆形孔；

一个刃口控制器，它用于保持所述刃口和所述轨道之间有一个连续的倾角，当所述主轴的所述成形端围绕所述轨道旋转时，所述刃口与所述工件保持接触状态，其中，所述倾角是一个切割角，这个切割角由从所述主轴轴线延伸到所述刃口的半径与所述刃口与所述轨道上任一交点处的切线之间的角确定，由此，非圆形孔由所述刃口成形的精度得到提高，所述总成在高旋转速度和主轴稳定性下运行。

2.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述倾角是一个直角。

3.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述轨道呈非规则形状。

4.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述第一磁性轴承组包括至少三个磁性定子，它们布置在一个围绕所述主轴轴线的共同平面内，相互之间隔着相等的弧线间距。

5.根据权利要求4所述的总成，其特征在于，它还包括至少三个第一位置传感器，它们布置在一个围绕所述主轴轴线的共同平面内，相互之间隔着相等的弧线间距，并邻近所述第一磁性轴承组的所述至少三个磁性定子。

6.根据权利要求5所述的总成，其特征在于，所述第二磁性轴承组包括至少三个磁性定子，它们布置在一个围绕所述主轴轴线的共同平面内，相互之间隔着相等的弧线间距。 

7.根据权利要求6所述的总成，其特征在于，还包括至少三个第二位置传感器，它们布置在一个围绕所述主轴轴线的共同平面内，相互之间隔着相等的弧线间距，并邻近所述第二磁性轴承组的所述至少三个磁性定子。

8.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述第一磁性轴承组包括一对对置的X坐标磁性定子和一对对置的Y坐标磁性定子，X坐标磁性定子在Y坐标磁性定子之间间隔排列，两者并处于同一平面内。

9.根据权利要求8所述的总成，其特征在于，所述径向轴承控制器包括一对对置的第一X坐标位置传感器，它们靠近所述第一磁性轴承组的所述一对对置的X坐标磁性定子，还包括一对对置的第一Y坐标位置传感器，它们靠近所述第一磁性轴承组的所述一对对置的Y坐标磁性定子。

10.根据权利要求9所述的总成，其特征在于，所述第一磁性轴承组包括一个第一转子，它布置在位于相应的所述X坐标和Y坐标磁性定子之间的共同平面内的所述主轴的一个第一区域中。

11.根据权利要求10所述的总成，其特征在于，所述第二磁性轴承组包括一对对置的X坐标磁性定子和一对对置的Y坐标磁性定子，X坐标磁性定子在Y坐标磁性定子之间间隔排列，两者并处于同一平面内。

12.根据权利要求11所述的总成，其特征在于，所述径向轴承控制器包括一对对置的第二X坐标位置传感器，它们靠近所述第二磁性轴承组的所述一对对置的X坐标磁性定子，还包括一对对置的第二Y坐标位置传感器，它们靠近所述第二磁性轴承组的所述一对对置的Y坐标磁性定子。

13.根据权利要求12所述的总成，其特征在于，所述第二磁性轴承组包括第二转子，它布置在位于相应的所述X坐标和Y坐标磁性定子之间的共同平面内的所述主轴的一个第二区域中。

14.根据权利要求11所述的总成，其特征在于，所述径向轴承控制器包括一个可变电流发生器，用于按非线性的比例增量来改变输送到所述第一轴承组的所述一对X坐标磁性定子中的每一个的电流。

15.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，它还包括旋转位置传感器，用于确定围绕所述主轴轴线的所述刀具的角位置。