[发明专利]一种镗铣床的直驱式主轴传动装置

说明书

技术领域

本发明属于金属切削机床领域，特别涉及一种镗铣床的直驱式主轴传动装置。

背景技术

传统镗铣床的主轴传动系统中，主轴电动机通过多级传动齿轮实现对镗铣轴的驱动，存在主轴转速低，加工精度低及噪声较大等缺点，取消带轮传动和齿轮传动，由套装在主轴上的传统径向磁场电动机直接驱动主轴能大大提高机床的加工速度及加工精度，但要实现机床主轴的直接驱动，电动机需要提供足够的电磁转矩，传统径向磁场电动机转矩密度低，转动惯量较大，不利于进一步提高主轴运转的精度和稳定性。另外，传统镗铣床主要采用“旋转电机+滚珠丝杠”的主轴进给系统，这种传动方式由于反向死区效应、扭转刚度低、传动误差大、摩擦磨损严重、弹性变形引起低速爬行等等，使得加速度、速度、精度等关键指标均无法达到高速加工的要求。

鉴于以上技术问题，实有必要提供一种可以克服上述缺陷的镗铣床的直驱式主轴传动装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镗铣床的直驱式主轴传动装置，采用永磁盘式电动机直接驱动镗轴和铣轴，在提供足够大的输出扭矩的同时，提高转矩密度，降低转动惯量；采用圆筒型永磁直线电动机直接驱动镗轴轴向进给，在提供足够大的进给力的同时，提高系统进给速度和定位精度，实现快速响应和长时间的快速往复运动，实现铣镗床切削加工的高速化高精化。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种镗铣床的直驱式主轴传动装置，包括：主轴箱体，镗轴，铣轴，用于直接驱动铣轴和镗轴旋转的永磁盘式电动机和用于驱动镗轴轴向进给的圆筒型永磁直线电动机；所述铣轴是空心的，套装在所述镗轴的径向外侧，该铣轴通过前轴承和锁紧装置固定在主轴箱体内，其中，在铣轴和镗轴之间设置有两个滑键，在该滑键与圆筒型永磁直线电动机共同作用下，所述镗轴在随铣轴同步运转的同时在铣轴内实现轴向进给。

所述永磁盘式电动机包括永磁盘式电动机聚磁式转子和永磁盘式电动机轴向定子，所述永磁盘式电动机聚磁式转子由转子铁心和转子磁钢组成，扇形的转子铁心与矩形的转子磁钢沿主轴旋转方向交错叠放，相邻转子磁钢的N极相对，S极相对，呈聚磁式结构。

所述永磁盘式电动机轴向定子由定子铁心和定子绕组组成，所述定子绕组为整距分布分数槽绕组形式，定子绕组相数设置为三相，节距为1，各相定子绕组沿主轴旋转方向依次放置。

所述永磁盘式电动机轴向定子以永磁盘式电动机聚磁式转子为中心对称分布在永磁盘式电动机聚磁式转子两侧，其中，永磁盘式电动机轴向定子通过定子固定底盘固定在主轴箱体内侧壁上，所述永磁盘式电动机聚磁式转子通过转子安装套筒固定在铣轴径向外侧。

上述聚磁式转子及轴向定子作为一个独立的主轴驱动机构，可根据镗铣轴径向及轴向尺寸要求，设置为多个模块结构。

所述圆筒型永磁直线电动机包括中空的电机初级和电机次级，其中，电机次级通过次级安装套筒支撑在镗轴外周，电机初级安装在电机次级外周且电机初级与电机次级之间形成有间隙。

所述电机次级由次级铁心和次级磁钢组成，圆周方向矩形截面的次级磁钢与具有梯形外沿的次级铁心沿镗轴轴向交替放置，次级磁钢轴向充磁，相邻次级磁钢磁化方向相反。

所述电机初级由初级齿部、初级绕组和轭部套筒组成，初级齿部呈圆环片状，放置在轭部套筒内壁卡槽内，初级绕组设置为三相绕组的饼式线圈结构，放置在相邻两个初级齿部之间，轭部套筒套装在主轴箱体后端并通过锁紧螺母固定。

与现有的技术相比较，本发明具有如下显而易见的突出特点和显著优点：由于主轴驱动采用轴向磁场，使得电机的转矩密度大大提高，产生足够大的电磁转矩直接驱动镗铣轴，转速高，体积小，转矩惯量小。利用圆筒型永磁直线电动机直接驱动镗轴轴向进给，消去中间所有传动环节，结构简单，响应速度快，效率高，在无接触摩擦的情况下极大的进给速度，减小加工时的噪声及振动，延长使用寿命。因此，本发明镗铣床的直驱式主轴传动机构可应用于实现各类高速高精度机床切削加工。

附图说明

图1是本发明一种铣镗床的直驱式主轴传动装置的整体轴向结构示意图；

图2是图1中永磁盘式电动机聚磁式转子的结构示意图；

图3是图1中永磁盘式电动机轴向定子的结构示意图；

图4是永磁盘式电动机轴向主磁场的结构示意图；

图5是图1中镗轴轴向进给部分的轴向结构示意图；

图6是图5中圆筒型永磁直线电动机的结构示意图；

图7是圆筒型永磁直线电动机的工作原理示意图。

图中标号与对应元件的关系如下：