電主軸振動(dòng)主動(dòng)控制裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電主軸振動(dòng)主動(dòng)控制裝置，包括安裝于電主軸的軸承組件和對(duì)所述軸承組件進(jìn)行可調(diào)式徑向定位的可調(diào)式定位組件，本發(fā)明的電主軸振動(dòng)主動(dòng)控制裝置，可配合以適當(dāng)?shù)目刂品椒▽?shí)現(xiàn)基于壓電陶瓷的高速電主軸的振動(dòng)主動(dòng)控制，同時(shí)能夠適應(yīng)不同軸承支撐剛度的要求，當(dāng)高速電主軸工作時(shí)便可以通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂品椒▉?lái)控制壓電陶瓷致動(dòng)器，調(diào)節(jié)軸心的位置，從而對(duì)高速電主軸進(jìn)行振動(dòng)的主動(dòng)控制，以減小高速電主軸的振動(dòng)，提高零件表面加工質(zhì)量、加工精度以及加工效率，且零件易于系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)制造、裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、易于裝配和維護(hù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電主軸振動(dòng)主動(dòng)控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種振動(dòng)控制裝置，具體是一種電主軸振動(dòng)主動(dòng)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]自19世紀(jì)80年代以來(lái)，壓電陶瓷等智能材料的出現(xiàn)為機(jī)械的振動(dòng)主動(dòng)控制提供了新的方法。近年來(lái)，新的研究成果不斷出現(xiàn)，但大多數(shù)的內(nèi)容還處于理論公式的推導(dǎo)和數(shù)值模擬計(jì)算階段。例如:利用壓電陶瓷作為致動(dòng)器，采用獨(dú)立模態(tài)控制、最優(yōu)控制等方法對(duì)柔性懸臂梁的模態(tài)實(shí)施主動(dòng)控制等。而在實(shí)際中實(shí)現(xiàn)振動(dòng)主動(dòng)控制的工作還不多見(jiàn)。國(guó)內(nèi)利用壓電陶瓷進(jìn)行振動(dòng)的主動(dòng)控制的研究也一般都集中在對(duì)柔性懸臂梁的主動(dòng)控制上，而用于高速電主軸的振動(dòng)主動(dòng)控制的研究幾近沒(méi)有。
[0003]因此，為解決以上問(wèn)題，需要提出了一種含有壓電陶瓷、能夠適用于不同的軸承支承剛度，且裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝維護(hù)的高速電主軸振動(dòng)主動(dòng)控制裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種含有壓電陶瓷、能夠適用于不同的軸承支承剛度，且裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝維護(hù)的高速電主軸振動(dòng)主動(dòng)控制裝置。本發(fā)明的電主軸振動(dòng)主動(dòng)控制裝置，包括安裝于電主軸的軸承組件和對(duì)所述軸承組件進(jìn)行可調(diào)式徑向定位的可調(diào)式定位組件；
[0005]進(jìn)一步，所述可調(diào)式定位組件包括至少兩組由壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和彈性元件組成的定位組合，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器與相應(yīng)彈性元件分列于軸承組件徑向兩側(cè)；各壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器及彈性元件沿軸承組件周向均布；壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器包括外殼、裝于外殼中的壓電堆疊和用于將壓電堆疊壓緊并對(duì)其進(jìn)行軸向定位的端蓋，所述壓電堆疊外端還設(shè)有從端蓋中伸出的平頭頂桿。
[0006]進(jìn)一步，所述定位組合共設(shè)置三組，三個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器之間互成120°夾角；
[0007]進(jìn)一步，所述軸承組件包括軸承和套設(shè)于所述軸承外圈外部并對(duì)軸承進(jìn)行軸向和徑向定位的軸承套圈；
[0008]進(jìn)一步，所述軸承設(shè)有多個(gè)且相鄰兩軸承間通過(guò)隔環(huán)隔開(kāi)；
[0009]進(jìn)一步,所述軸承為角接觸球軸承；
[0010]進(jìn)一步，所述電主軸振動(dòng)控制裝置還包括軸承座、端蓋和軸承鎖緊螺母；軸承座固定于主軸外殼,軸承座內(nèi)部設(shè)有能夠容納軸承組件的容腔；端蓋固定于軸承座,軸承鎖緊螺母固定于軸承座用于沿軸向頂緊軸承；
[0011]進(jìn)一步，所述彈性元件包括沿軸承組件徑向設(shè)置的頂桿和壓縮彈簧；所述頂桿和壓縮彈簧徑向穿過(guò)主軸外殼和端蓋；頂桿通過(guò)螺紋固定連接于主軸外殼；
[0012]進(jìn)一步，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器外圓柱面上設(shè)有螺紋并通過(guò)該螺紋與主軸外殼和端蓋固定連接；壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和頂桿的外端通過(guò)螺紋連接有鎖緊螺母；
[0013]進(jìn)一步，所述軸承鎖緊螺母內(nèi)端面與端蓋之間形成迷宮狀間隙。[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的電主軸振動(dòng)主動(dòng)控制裝置，可配合以適當(dāng)?shù)目刂品椒?例如:最用控制法、模態(tài)控制)實(shí)現(xiàn)基于壓電陶瓷的高速電主軸的振動(dòng)主動(dòng)控制，同時(shí)能夠適應(yīng)不同軸承支撐剛度的要求，當(dāng)高速電主軸工作時(shí)便可以通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂品椒▉?lái)控制壓電陶瓷致動(dòng)器，調(diào)節(jié)軸心的位置，從而對(duì)高速電主軸進(jìn)行振動(dòng)的主動(dòng)控制，以減小高速電主軸的振動(dòng)，提高零件表面加工質(zhì)量、加工精度以及加工效率，且零件易于系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)制造、裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、易于裝配和維護(hù)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為圖1的右視圖；
[0018]圖3為壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1的右視圖，圖3為壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本實(shí)施例中的電主軸振動(dòng)主動(dòng)控制裝置包括安裝于電主軸的軸承組件和對(duì)所述軸承組件進(jìn)行可調(diào)式徑向定位的可調(diào)式定位組件。
[0020]本實(shí)施例中，所述可調(diào)式定位組件包括至少兩組由壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2和彈性元件組成的定位組合，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2與相應(yīng)彈性元件分列于軸承組件徑向兩側(cè)；各壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2及彈性元件沿軸承組件周向均布，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2包括外殼12、裝于外殼12中的壓電堆疊13和用于將壓電堆疊13壓緊并對(duì)其進(jìn)行軸向定位的壓電陶瓷端蓋14，所述壓電堆疊外端還設(shè)有從電陶瓷端蓋14中伸出的平頭頂桿15。以已知?jiǎng)偠鹊穆菪龎嚎s彈簧8或彈性元件作為力和位移補(bǔ)償。壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2和彈性元件均裝入高速電主軸內(nèi)部，頂在軸承組件上，使軸承組件處于全浮動(dòng)狀態(tài)。因此，可以通過(guò)調(diào)節(jié)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2與彈性元的徑向深入長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)高速電主軸軸心位置。在本裝置中，壓電陶瓷致動(dòng)器在提供主動(dòng)控制力和位移的同時(shí)也提供部分軸承的支承剛度，這種結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于軸承支承剛度比較大的情況。
[0021]本實(shí)施例中，所述定位組合共設(shè)置三組，三個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2之間互成120°夾角，三組定位組合能有效的對(duì)軸承組件進(jìn)行定位，同時(shí)，也便于通過(guò)調(diào)節(jié)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2與彈性元的徑向深入長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)高速電主軸軸心位置。
[0022]本實(shí)施例中，所述軸承組件包括軸承和套設(shè)于所述軸承外圈外部并對(duì)軸承進(jìn)行軸向和徑向定位的軸承套圈1，軸承用于支撐轉(zhuǎn)軸7進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承套圈I內(nèi)壁與軸承外圈相配合，從而對(duì)軸承徑向進(jìn)行有效定位，軸承套圈I的一端沿其徑向設(shè)有一彎折部并通過(guò)該彎折部頂于軸承端面，從而對(duì)軸承進(jìn)行有效的軸向定位。
[0023]本實(shí)施例中，所述軸承設(shè)有多個(gè)且相鄰兩軸承間通過(guò)隔環(huán)10隔開(kāi)；多個(gè)軸承能大幅度提高軸承組件的支撐能力，避免軸承長(zhǎng)時(shí)間工作后發(fā)生損壞，同時(shí)隔環(huán)10能對(duì)各軸承進(jìn)行軸向定位，避免軸承沿軸向發(fā)生竄動(dòng)。
[0024]本實(shí)施例中，所述軸承為角接觸球軸承11，角接觸球軸承11可同時(shí)承受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷，能在較高的轉(zhuǎn)速下工作。接觸角越大，軸向承載能力越高。高精度和高速軸承通常取15度接觸角，在軸向力作用下，接觸角會(huì)增大，采用角接觸球軸承11能有效承載轉(zhuǎn)軸7的軸向和徑向載荷。
[0025]本實(shí)施例中，所述電主軸振動(dòng)控制裝置還包括軸承座4、端蓋5和軸承鎖緊螺母6 ；軸承座4固定于主軸外殼，軸承座4內(nèi)部設(shè)有能夠容納軸承組件的容腔；端蓋5固定于軸承座4，軸承鎖緊螺母6固定于軸承座4用于沿軸向頂緊軸承。
[0026]本實(shí)施例中，所述彈性元件包括沿軸承組件徑向設(shè)置的頂桿9和壓縮彈簧8 ;所述頂桿9和壓縮彈簧8徑向穿過(guò)主軸外殼和端蓋5 ;頂桿9通過(guò)螺紋固定連接于主軸外殼，頂桿9和壓縮彈簧8能提供部分軸承的支承剛度，采用這種結(jié)構(gòu)能可靠的運(yùn)用于軸承支承剛度比較大的情況。
[0027]本實(shí)施例中，所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2外圓柱面上設(shè)有螺紋并通過(guò)該螺紋與主軸外殼和端蓋5固定連接；壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2和頂桿9的外端通過(guò)螺紋連接有鎖緊螺母3，因此，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器2與彈性元件的徑向深入長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)高速電主軸主軸軸心位置，調(diào)節(jié)好后，通過(guò)鎖緊螺釘將壓電陶瓷和彈性元件鎖緊固定。
[0028]本實(shí)施例中，所述軸承鎖緊螺母6內(nèi)端面與端蓋5之間形成迷宮狀間隙，能有效防止外部雜質(zhì)、污染物進(jìn)入高速電主軸內(nèi)部。
[0029]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種電主軸振動(dòng)控制裝置，其特征在于:包括安裝于電主軸的軸承組件和對(duì)所述軸承組件進(jìn)行可調(diào)式徑向定位的可調(diào)式定位組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電主軸振動(dòng)控制裝置，其特征在于:所述可調(diào)式定位組件包括至少兩組由壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和彈性元件組成的定位組合；所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器與相應(yīng)彈性元件分列于軸承組件徑向兩側(cè)；各壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器及彈性元件沿軸承組件周向均布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電主軸振動(dòng)控制裝置，其特征在于:所述定位組合共設(shè)置三組，三個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器之間互成120°夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述電主軸振動(dòng)控制裝置，其特征在于:所述軸承組件包括軸承和套設(shè)于所述軸承外圈外部并對(duì)軸承進(jìn)行軸向和徑向定位的軸承套圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述電主軸振動(dòng)控制裝置，其特征在于:所述軸承設(shè)有多個(gè)且相鄰兩軸承間通過(guò)隔環(huán)隔開(kāi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述電主軸振動(dòng)控制裝置，其特征在于:所述軸承為角接觸球軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述電主軸振動(dòng)控制裝置，其特征在于:所述電主軸振動(dòng)控制裝置還包括軸承座、端蓋和軸承鎖緊螺母；所述軸承座固定于主軸外殼，軸承座內(nèi)部設(shè)有能夠容納軸承組件的容腔；所述端蓋固定于軸承座，所述軸承鎖緊螺母固定于軸承座用于沿軸向頂緊軸承。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述電主軸振動(dòng)控制裝置，其特征在于:所述彈性元件包括沿軸承組件徑向設(shè)置的頂桿和壓縮彈簧；所述頂桿和壓縮彈簧徑向穿過(guò)主軸外殼和端蓋；頂桿通過(guò)螺紋固定連接于主軸外殼。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述電主軸振動(dòng)控制裝置，其特征在于:所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器外圓柱面上設(shè)有螺紋并通過(guò)該螺紋與主軸外殼和端蓋固定連接；所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和頂桿的外端通過(guò)螺紋連接有鎖緊螺母。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述電主軸振動(dòng)控制裝置，其特征在于:所述軸承鎖緊螺母內(nèi)端面與端蓋之間形成迷宮狀間隙。
【文檔編號(hào)】H02K5/24GK103825396SQ201410003510
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】合燁, 盧艷, 楊素, 陳小安 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)