CN112893889A - 一种主轴和机床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种主轴和机床，包括机体组件和轴芯组件，所述轴芯组件设有动平衡调节装置，所述动平衡调节装置包括基座组件，所述基座组件固定连接于所述轴芯组件，所述基座组件设有控制器和多个径向容置腔，多个所述径向容置腔沿所述轴芯组件的周向分布，所述径向容置腔中设有质量块组件，所述质量块组件包括质量块和驱动部件，所述驱动部件与所述控制器连接，以调节所述质量块在所述径向容置腔中的位置。可以有效的帮助主轴在工作效率不降低的情况下，有效的自动调节动平衡，提高主轴的使用寿命和加工精度的稳定性。
Description
技术领域
本发明用于车削、镗削领域，特别是涉及一种主轴和机床。
背景技术
为提高高速运转下的主轴的寿命和性能的稳定性，动平衡是主轴的重要指标，通常生产一支合格的主轴，需要检验和调节动平衡，但检验和调节过程中是在不安装卡盘和没有夹持工件的状态下利用专用机器测试，这是理想状态。但主轴在实际工作中，却是要装上卡盘和夹持工件，工件有时是不规则的或者工件夹持时与主轴不同轴，造成质量中心偏移，当主轴高速运转时，由于离心旋转，就会产生偏摆震动，如果长期处于这种运行状态，主轴的寿命会因为轴承磨损而降低，同时加工精度也会降低，此为目前通用主轴结构的缺点。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种主轴和机床，可以有效的帮助主轴在工作效率不降低的情况下，有效的自动调节动平衡，提高主轴的使用寿命和加工精度的稳定性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
第一方面，一种主轴，包括机体组件和轴芯组件，所述轴芯组件设有动平衡调节装置，所述动平衡调节装置包括基座组件，所述基座组件固定连接于所述轴芯组件，所述基座组件设有控制器和多个径向容置腔，多个所述径向容置腔沿所述轴芯组件的周向分布，所述径向容置腔中设有质量块组件，所述质量块组件包括质量块和驱动部件，所述驱动部件与所述控制器连接，以调节所述质量块在所述径向容置腔中的位置。
结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述驱动部件包括电机，所述电机的输出端设有传动丝杆，所述质量块与所述传动丝杆传动配合。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述基座组件具有与所述轴芯组件套接的轴孔，所述基座组件于轴孔设有键槽。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述基座组件包括第一环形部件和第二环形部件，所述第一环形部件和/或第二环形部件设有径向容置槽，所述第一环形部件和第二环形部件沿轴向相结合，所述径向容置槽限定出所述径向容置腔。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述基座组件还包括密封环，所述密封环套接于所述第一环形部件和第二环形部件外周。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述第二环形部件设有控制器安装槽，所述控制器设置于所述控制器安装槽，所述基座组件还包括遮蔽所述控制器安装槽的环形底盘。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述动平衡调节装置包括设置于所述轴芯组件前端的第一动平衡调节装置和设置于所述轴芯组件后端的第二动平衡调节装置。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，还包括动平衡检测装置和脉冲传感器，所述脉冲传感器包括检测轴芯组件前端动平衡参数的第一脉冲传感器和检测轴芯组件后端动平衡参数的第二脉冲传感器，所述第一脉冲传感器和第二脉冲传感器均与所述动平衡检测装置连接。
结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述控制器包括集成电池无线接收控制器。
第二方面，一种机床，包括第一方面中任一实现方式所述的主轴。
上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：主轴安装在机床上，装上卡盘，装上不规则工件进行车削，此时主轴的质量中心已经偏移，启动主轴，主轴高速运转会有震动。为了平衡该震动，通过控制器控制驱动部件，调整质量块径向位置，达到调整质量中心往主轴轴心偏移，使轴承在最佳运转状态。本发明降低了运行中的不平衡偏摆、降低了在运行过程中的摩擦噪音、降低了运行中轴承的磨损、降低了由于摩擦产生的热量，提高了轴承的使用寿命，提高了主轴加工精度的稳定性。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明主轴的一个实施例结构示意图；
图2是图1所示的一个实施例动平衡调节装置***示意图；
图3是图1所示的一个实施例质量块组件结构示意图；
图4是图1所示的一个实施例动平衡调节装置内部结构示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本发明的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
其中，图1给出了本发明实施例的参考方向坐标系，以下结合图1所示的方向，对本发明的实施例进行说明。
参见图1，本发明的实施例提供了一种主轴，包括机体组件1和轴芯组件2，轴芯组件2能够在电机的驱动下在机体组件1中高速旋转，以输出扭矩，进一步配合主轴上的刀具实现车削等加工。
参见2、图4，轴芯组件2设有动平衡调节装置3，动平衡调节装置3包括基座组件31，基座组件31固定连接于轴芯组件2，随轴芯组件2一起转动。基座组件31设有控制器32和多个径向容置腔33，多个径向容置腔33沿轴芯组件2的周向呈均匀或非均匀分布，径向容置腔33中设有质量块组件34，质量块组件34包括质量块341和驱动部件342，驱动部件342与控制器32连接，驱动部件342根据控制器32的指令以调节质量块341在径向容置腔33中的位置。
主轴安装在机床上，装上卡盘，装上不规则工件进行车削，此时主轴的质量中心已经偏移，启动主轴，主轴高速运转会有震动。为了平衡该震动，控制器32可根据外部检测信息或者自身检测信息或者人工输入信息，进一步通过控制器32控制驱动部件342，调整质量块341径向位置，达到调整质量中心往主轴轴心偏移，使轴承在最佳运转状态。本发明降低了运行中的不平衡偏摆、降低了在运行过程中的摩擦噪音、降低了运行中轴承的磨损、降低了由于摩擦产生的热量，提高了轴承的使用寿命，提高了主轴加工精度的稳定性。
其中，径向容置腔33的数量根据需要进行设置，例如在图4所示的实施例中，径向容置腔33供设置10个，10个径向容置腔360°均布。当然径向容置腔33的数量越多，动平衡调节装置3的调节能力越精细。
驱动部件342可采用气缸或电机等，而在采用电机的实施例中，电机可以通过齿条、丝杆等传动组件调节质量块341的径向位置，例如在图3所示的实施例中，驱动部件342包括电机，电机的输出端设有传动丝杆343，传动丝杆343的一端与电机的输出端连接，另一端通过轴承344安装于基座组件31，质量块341设有螺孔，质量块341的螺孔与传动丝杆343传动配合，通过控制电机正反转调节径向质量块341的位置，以达到调节质量中心的偏移，完成主轴整体的动平衡。本发明采用丝杆驱动和限制质量块341的径向位置，能够在主轴建立稳定转速后，有效的限制质量块341的径向位置，使质量块组件34更能够满足高速主轴调节和定位的使用需求。
基座组件31能够通过螺钉、卡扣等方式与轴芯组件2固定连接，例如在图4所示的一些实施例中，基座组件31具有与轴芯组件2套接的轴孔35，基座组件31于轴孔35设有键槽36，基座组件31采用轴孔35套接的方式，能够快速实现在轴芯组件2上的拆装，并且保证安装后的同轴性。
进一步的，参见图2，基座组件31包括第一环形部件311和第二环形部件312，第一环形部件311和/或第二环形部件312设有径向容置槽313，第一环形部件311和第二环形部件312沿轴向相结合，径向容置槽313限定出径向容置腔33，并将质量块组件34限定于径向容置腔33中，更方便质量块组件34在径向容置腔33中的拆装。
可以理解的是，径向容置腔33还可以采用在基座组件31上开设径向孔的方式形成。
为了避免主轴使用过程中的液体或其他杂质进入径向容置腔33，而影响质量块组件34的功能和质量分布，参见图2，基座组件31还包括密封环37，密封环37套接于第一环形部件311和第二环形部件312外周，密封环37将第一环形部件311和第二环形部件312的间隙密封。
在一些实施例中，参见图2，第二环形部件312设有控制器安装槽314，控制器安装槽314在第二环形部件312上对称设置，以保证质量平衡性，控制器32设置于控制器安装槽314，基座组件31还包括遮蔽控制器安装槽314的环形底盘315。
在一些实施例中，参见图1，动平衡调节装置3包括设置于轴芯组件2前端的第一动平衡调节装置301和设置于轴芯组件2后端的第二动平衡调节装置302，第一动平衡调节装置301和第二动平衡调节装置302在主轴的两端，协同调节，快速实现达到调节质量中心的偏移，完成主轴整体的动平衡。
为了获取主轴的动平衡数据，主轴还包括动平衡检测装置4和脉冲传感器，脉冲传感器包括检测轴芯组件2前端动平衡参数的第一脉冲传感器41和检测轴芯组件2后端动平衡参数的第二脉冲传感器42，第一脉冲传感器41和第二脉冲传感器42均与动平衡检测装置4连接，主轴高速转动启动，通过第二脉冲传感器42，动平衡检测装置4收集数据并分析结果，输出到主轴后端的第二动平衡调节装置302，第二动平衡调节装置302根据接收到的数据，通过控制电机正反转调节径向质量块341的位置，以达到调节质量中心的偏移，最终达到动平衡；同样，主轴前端通过第一脉冲传感器41，动平衡检测装置4收集数据并分析结果，输出到主轴前端第二动平衡调节装置302，第二动平衡调节装置302根据接收到的数据，通过控制电机正反转调节径向质量块341的位置，以达到调节质量中心的偏移，完成主轴整体的动平衡。本发明能够在主轴高速转动中完成调整动平衡，无需停机，并在加工过程中，随着工件切削瞬时调整动平衡，稳定加工精度。
其中，控制器32包括集成电池无线接收控制器，以满足主轴高速转动工况。
本发明的实施例还提供了一种机床，包括以上任一实施例中的主轴。例如但不限于车床，主轴安装在机床上，装上卡盘，装上不规则工件进行车削，此时主轴的质量中心已经偏移，启动主轴，主轴高速运转会有震动，驱动部件342调整质量块341径向位置，达到调整质量中心往主轴轴心偏移，当前后端质量中心均与主轴轴向拟合，此时轴承344在最佳运转状态，在主轴高速转动中完成调整动平衡，无需停机，降低了运行中的不平衡偏摆、降低了在运行过程中的摩擦噪音、降低了运行中轴承344的磨损、降低了由于摩擦产生的热量，提高了轴承344的使用寿命，提高了主轴加工精度的稳定性。并在加工过程中，随着工件切削瞬时调整动平衡，稳定加工精度。
在本说明书的描述中，参考术语“示例”、“实施例”或“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种主轴，其特征在于，包括机体组件和轴芯组件，所述轴芯组件设有动平衡调节装置，所述动平衡调节装置包括基座组件，所述基座组件固定连接于所述轴芯组件，所述基座组件设有控制器和多个径向容置腔，多个所述径向容置腔沿所述轴芯组件的周向分布，所述径向容置腔中设有质量块组件，所述质量块组件包括质量块和驱动部件，所述驱动部件与所述控制器连接，以调节所述质量块在所述径向容置腔中的位置。
2.根据权利要求1所述的主轴，其特征在于，所述驱动部件包括电机，所述电机的输出端设有传动丝杆，所述质量块与所述传动丝杆传动配合。
3.根据权利要求1所述的主轴，其特征在于，所述基座组件具有与所述轴芯组件套接的轴孔，所述基座组件于轴孔设有键槽。
4.根据权利要求3所述的主轴，其特征在于，所述基座组件包括第一环形部件和第二环形部件，所述第一环形部件和/或第二环形部件设有径向容置槽，所述第一环形部件和第二环形部件沿轴向相结合，所述径向容置槽限定出所述径向容置腔。
5.根据权利要求4所述的主轴，其特征在于，所述基座组件还包括密封环，所述密封环套接于所述第一环形部件和第二环形部件外周。
6.根据权利要求4或5所述的主轴，其特征在于，所述第二环形部件设有控制器安装槽，所述控制器设置于所述控制器安装槽，所述基座组件还包括遮蔽所述控制器安装槽的环形底盘。
7.根据权利要求1所述的主轴，其特征在于，所述动平衡调节装置包括设置于所述轴芯组件前端的第一动平衡调节装置和设置于所述轴芯组件后端的第二动平衡调节装置。
8.根据权利要求7所述的主轴，其特征在于，还包括动平衡检测装置和脉冲传感器，所述脉冲传感器包括检测轴芯组件前端动平衡参数的第一脉冲传感器和检测轴芯组件后端动平衡参数的第二脉冲传感器，所述第一脉冲传感器和第二脉冲传感器均与所述动平衡检测装置连接。
9.根据权利要求8所述的主轴，其特征在于，所述控制器包括集成电池无线接收控制器。
10.一种机床，其特征在于，包括权利要求1～9中任一项所述的主轴。
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