高精度大负载AC轴的制作方法 专利技术说明

机械加工,机床金属加工设备的制造及其加工,应用技术高精度大负载ac轴技术领域1.本发明涉及机床技术领域。更具体地说，本发明涉及一种高精度大负载ac轴。背景技术：2.由于飞秒激光脉冲具有持续时间短、峰值功率极高、聚焦能力强等特点，在激光加工中飞秒激光表现出独特的优势，可实现对几乎所有材料的非热熔性冷处理，获得超精细、低损伤以及空间3d加工和处理结构。飞秒激光的这些独特的优势是其在材料的微细加工、微纳机构制作、光子器件、高密度存储、医疗和生物工程等方面得到广泛应用。3.为充分发挥飞秒激光加工的超精细化加工的特点，其需要高精密、高稳定性的运动平台来提供各方向的移动和旋转。而对于一些曲面结构的超精细加工则需要高精密的ac轴结构。目前市面现有ac轴结构无法满足飞秒激光加工亚微米级加工精度的需求。技术实现要素：4.本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。5.本发明还有一个目的是提供一种高精度大负载ac轴，提高了驱动精度。6.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高精度大负载ac轴，ac轴包括绕x轴旋转的a轴以及绕z轴旋转的c轴，包括：7.a轴组件，其包括：8.两个a轴力矩电机，其水平同轴且相对设置；9.固定组件，其与每个a轴力矩电机的定子连接；10.c轴组件，其包括：11.c轴力矩电机，其竖直设于所述两个a轴力矩电机中间，12.c轴壳体，其套设在所述c轴力矩电机的外侧，所述c轴力矩电机的定子与所述c轴壳体连接，每个a轴力矩电机的动子与所述c轴壳体的外侧壁连接。13.优选的是，所述固定组件包括两个a轴壳体，所述两个a轴壳体与所述两个a轴力矩电机一一对应设置，每个a轴壳体套设在对应的a轴力矩电机的外侧，所述a轴力矩电机的定子与所述a轴壳体连接；14.所述a轴壳体的外底部设有底座。15.优选的是，所述a轴壳体为柱状，其内部设有a轴芯轴，所述a轴芯轴同轴固定套设在所述a轴力矩电机动子的内部，所述a轴芯轴靠近所述c轴壳体的端部与所述c轴壳体固接。16.优选的是，所述a轴芯轴上套设有a轴轴环，所述a轴轴环位于所述a轴力矩电机与所述c轴壳体之间；17.所述a轴芯轴上还套设有第一a轴环挡圈和第二a轴环挡圈，所述第一a轴环挡圈与所述a轴芯轴螺纹连接并压紧所述a轴轴环的内圈，所述第二a轴环挡圈与所述a轴壳体螺纹连接并压紧所述a轴轴环的外圈。18.优选的是，所述a轴芯轴远离所述a轴轴环的端部设有a轴圆光栅，所述a轴圆光栅与所述a轴轴环通过螺钉固定。19.优选的是，所述a轴壳体上固接有a轴接头固定框，所述a轴接头固定框固接有a轴读数头安装板，所述a轴读数头安装板与a轴读数头连接，所述a轴读数头与所述a轴壳体固接。20.优选的是，所述c轴壳体为柱状，其内部同轴套设有c轴芯轴，所述c轴芯轴同轴固定套设在所述c轴力矩电机动子的内部。21.优选的是，所述c轴芯轴上套设有c轴轴环、第一c轴环挡圈和第二c轴环挡圈，所述第一c轴环挡圈与所述c轴芯轴螺纹连接并压紧所述c轴轴环的内圈，所述第二c轴环挡圈与所述c轴壳体螺纹连接并压紧所述c轴轴环的外圈。22.优选的是，所述c轴芯轴的一端设有c轴光栅安装板，所述c轴光栅安装板远离所述c轴芯轴的一侧设有c轴圆光栅，另一侧与所述c轴芯轴连接。23.优选的是，所述c轴壳体的顶部敞口，且水平设有c轴负载板，所述c轴负载板与所述c轴芯轴固接。24.本发明至少包括以下有益效果：25.本发明各旋转轴采用直驱力矩电机进行驱动，零齿槽效应且无采用伺服电机驱动时的传动结构，提高了驱动精度的同时极大的减小了结构的尺寸，可充分的满足在有限空间内的安装应用。26.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明27.图1为本发明的其中一种技术方案所述高精度大负载ac轴的结构示意图；28.图2为本发明的其中一种技术方案所述高精度大负载ac轴的剖面图。29.附图标记：a轴壳体1、a轴力矩电机2、a轴芯轴3、a轴盖板14、电气接头5、a轴接头安装板6、a轴圆光栅7、a轴读数头8、a轴读数头安装板9、a轴接头固定框10、a轴轴环11、第一a轴环挡圈12、第二a轴环挡圈13、a轴防尘盖14、c轴壳体15、c轴芯轴16、c轴读数头安装板17、c轴圆光栅18、c轴光栅安装板19、c轴底部封盖20、c轴力矩电机21、c轴轴环22、c轴负载板23、第一c轴环挡圈24、第二c轴环挡圈25、a轴盖板226。具体实施方式30.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。31.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。32.如图1-2所示，本发明提供一种高精度大负载ac轴，ac轴包括绕x轴旋转的a轴以及绕z轴旋转的c轴，包括：33.a轴组件，其包括：34.两个a轴力矩电机2，其水平同轴且相对设置；35.固定组件，其与每个a轴力矩电机2的定子连接；36.c轴组件，其包括：37.c轴力矩电机21，其竖直设于所述两个a轴力矩电机2中间，38.c轴壳体15，其套设在所述c轴力矩电机21的外侧，所述c轴力矩电机21的定子与所述c轴壳体15连接，每个a轴力矩电机2的动子与所述c轴壳体15的外侧壁连接。39.在上述技术方案中，本技术并不限制具体放入固定组件结构，其主要作用是起到了固定a轴力矩电机2的作用，c轴力矩电机21能够驱动ac轴绕z轴旋转，a轴力矩电机2能够驱动ac轴包括绕x轴旋转。40.本发明各旋转轴采用直驱力矩电机进行驱动，零齿槽效应且无采用伺服电机驱动时的传动结构，提高了驱动精度的同时极大的减小了结构的尺寸，可充分的满足在有限空间内的安装应用；ac轴整体采用摇篮结构，其中a轴由两套相同结构采用龙门双驱的方式进行驱动控制，实现高精度大扭矩的要求。41.在另一种技术方案中，所述固定组件包括两个a轴壳体1，所述两个a轴壳体1与所述两个a轴力矩电机2一一对应设置，每个a轴壳体1套设在对应的a轴力矩电机2的外侧，所述a轴力矩电机2的定子与所述a轴壳体1连接；所述a轴壳体1的外底部设有底座，本技术并不限制壳体的具体结构，同时a轴力矩电机2的定子与a轴壳体1粘接固定。42.在另一种技术方案中，所述a轴壳体1为柱状，其内部设有a轴芯轴3，所述a轴芯轴3同轴固定套设在所述a轴力矩电机2动子的内部，所述a轴芯轴3靠近所述c轴壳体15的端部与所述c轴壳体15固接，a轴壳体1为两边敞口的柱状，a轴壳体1远离c轴组件的端部均盖设有a轴盖板，在图2中有a轴盖板1 4和a轴盖板2 26，a轴盖板1和a轴盖板2均通过螺钉与a轴接头安装板6连接固定，a轴壳体1的另一端设有a轴防尘盖14。43.在另一种技术方案中，所述a轴芯轴3上套设有a轴轴环11，所述a轴轴环11位于所述a轴力矩电机2与所述c轴壳体15之间；44.所述a轴芯轴3上还套设有第一a轴环挡圈12和第二a轴环挡圈13，所述第一a轴环挡圈12与所述a轴芯轴3螺纹连接并压紧所述a轴轴环11的内圈，所述第二a轴环挡圈13与所述a轴壳体1螺纹连接并压紧所述a轴轴环11的外圈，具体的第一a轴环挡圈12和第二a轴环挡圈13的设置方式如图2所示，通过第一a轴环挡圈12和第二a轴环挡圈13对a轴轴环11起到挤压的作用，对a轴轴环11起到一定的固定作用，安装a轴轴环11即交叉滚柱轴承，其与交叉滚柱轴承相比刚性更大，旋转精度更高。45.在另一种技术方案中，所述a轴芯轴3远离所述a轴轴环11的端部设有a轴圆光栅7，所述a轴圆光栅7与所述a轴轴环11通过螺钉固定，a轴圆光栅7主要用来计量转动的角位移量，a轴芯轴3采用a轴圆光栅7以及a轴读数头8一起作为位置反馈，实现结构的闭环控制，满足更高的精度要求。46.在另一种技术方案中，所述a轴壳体1上固接有a轴接头固定框10，所述a轴接头固定框10固接有a轴读数头安装板9，所述a轴读数头安装板9与a轴读数头8连接，所述a轴读数头8与所述a轴壳体1固接，两个a轴力矩电机2和a轴读数头8的电源和信号线分别与各自a轴接头固定框10上安装的电气接头5连接。47.在另一种技术方案中，所述c轴壳体15为柱状，其内部同轴套设有c轴芯轴16，所述c轴芯轴16同轴固定套设在所述c轴力矩电机21动子的内部，如图2所示，c轴壳体15顶部和底部均敞口，底部通过c轴底部封盖20封住，其中，c轴力矩电机21动子与c轴芯轴16通过粘胶的方式进行固定。48.在另一种技术方案中，所述c轴芯轴16上套设有c轴轴环22、第一c轴环挡圈24和第二c轴环挡圈25，所述第一c轴环挡圈24与所述c轴芯轴16螺纹连接并压紧所述c轴轴环22的内圈，所述第二c轴环挡圈25与所述c轴壳体15螺纹连接并压紧所述c轴轴环22的外圈，通过第一c轴环挡圈24和第二c轴环挡圈25对c轴轴环22起到挤压的作用，对c轴轴环22起到一定的固定作用，安装c轴轴环22即交叉滚柱轴承，其与交叉滚柱轴承相比刚性更大，旋转精度更高。49.在另一种技术方案中，所述c轴芯轴16的一端设有c轴光栅安装板19，所述c轴光栅安装板19远离所述c轴芯轴16的一侧设有c轴圆光栅18，另一侧与所述c轴芯轴16连接，c轴芯轴16采用c轴圆光栅18以及对应的读数头一起作为位置反馈，实现结构的闭环控制，满足更高的精度要求。50.在另一种技术方案中，所述c轴壳体15的顶部敞口，且水平设有c轴负载板23，所述c轴负载板23与所述c轴芯轴16固接，本技术并不对c轴负载板23的具体结构做限制，其中，c轴力矩电机21和c轴读数头的电源和信号线与c轴壳体15上的c轴接头固定框上安装的电气接头5连接，c轴壳体15也设有c轴读数头安装板17。51.这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明高精度大负载ac轴的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。52.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。









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