[发明专利]高速车铣复合加工动力电主轴装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造设备。

背景技术

车铣复合加工中心具有车、铣、钻、镗、攻丝、深孔加工、车铣内外螺纹等功能，这些功能主要依靠车铣复合加工动力主轴装置来实现，因此要求此类装置除能够安装旋转刀具进行铣削加工外，还可以安装车削刀具，实现车铣复合加工。车铣复合加工动力电主轴技术作为车铣复合加工中心的核心技术一直被国外垄断，大大增加了国内厂商设备引进成本、设备维修维护费用，制约了我国汽车、军工、航空、能源等行业的快速发展。故需设计一款高速车铣复合加工动力电主轴装置，打破同类机床国外厂商垄断的局面，使我国机床制造业在高技术设备领域里取得进一步的发展，缩短我国机床制造业与国外竞争对手的差距，提高我国高端数控产品的国际竞争力。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速车铣复合加工动力电主轴装置及其制造方法，装备在高速五轴车铣复合加工中心上，可实现高刚性车削加工和高转速铣削等复合加工。

高速车铣复合加工动力电主轴装置，装备在高速五轴车铣复合加工机床上，并有配套的电气、液压、控制部分与机床上的系统对应结合，其特征在于主轴箱内部同心由外至内安装有水套、内置电机和主轴，主轴内孔安装有拉刀机构，拉刀机构前端安装拉刀套，拉刀机构后端连接连接套及卸刀机构；主轴两端外壁安装的前、后轴承构成轴承变预紧结构；三齿盘机构安装在拉刀套外周，由套筒形成卸刀油缸，主轴后端的卸载油缸和卸刀油缸、打刀油缸通过后端盖、大法兰安装在主轴箱上，进、出油口分别与机床的液压系统相连接。

制造高速车铣复合加工动力电主轴装置的方法，其特征在于法兰与主轴箱采用基孔制配合，并用螺钉固定，用圆锥销定位；后轴承套安装时先调整后轴承套的内孔与前法兰内孔的同轴度，同轴精度在φ0.01mm以内，再向后法兰内孔与后轴承套外圆之间的缝隙内注入填料胶；主轴前后轴承安装处的外圆尺寸与前、后轴承的配合间隙在-0.002mm～+0.003mm之间；配磨调整垫使定齿盘比动齿盘在轴向上低0.005mm；在满足低速车削扭矩在5000Nm以上的同时，该装置的最高转速可以达到15000r/min。

本设计装备在高速五轴车铣复合加工中心上，实现机床的高速、高精、复合化加工，解决了三个关键技术问题，即高转速、高精度、高刚性铣削加工的实现方式，高刚性车削加工的实现方式，高可靠性的实现方式。

在本发明中，动力主轴的驱动依靠安装在主轴上的内装电机来完成，外环配有水套，实现电机的循环冷却，控制电主轴温升。在主轴前端应用三齿盘结构实现车削加工时的高刚性，通过结构创新保证齿盘锁紧时，主轴轴承实现卸载，减少对主轴轴承的附加载荷；通过热和振动传感器反馈主轴系统的运行状态，保证主轴系统的工作可靠性；主轴后端配有高精度、高转速直联反馈光栅，保证动力主轴的高动态特性。主轴中心装配拉刀机构，可实现中心通水和吹气。

主轴的转速和刚性是一对矛盾体，转速过高则刚性就相对较低，刚性过高则转速就相对较低。本发明的创造性在于应用了轴承变预紧技术，保证高转速时较少的发热量和低速加工时主轴的高刚性，通过热和振动传感器反馈主轴系统的运行状态，保证动力主轴的工作可靠性。拉刀机构配有无级行程开关，实现带刀拉刀、无刀拉刀和打刀三个位置的检测。拉刀机构打刀时，利用前端的三齿盘结构实现对打刀力的平衡，避免打刀时对主轴轴承的冲击载荷。

附图说明：

图1是高速动力电主轴剖视图；

图2是液压系统原理示意图；

图3是气动系统原理示意图。

具体实施方式