一种机械主轴磁性编码器及其安装工装的制作方法

1.本实用新型属于数控机床领域，具体涉及一种机械主轴磁性编码器及其安装工装。


背景技术：

2.在数控机床领域，工件的复杂程度越来越大，对工件的加工精度要求也越来越高。使用车铣复合车床铣削工件时，车床主轴定位精度的高低，直接影响了工件的加工精度和质量，例如车床主轴作为cs位置轴控制在进行极坐标插补铣削和圆柱插补铣削时，均需要主要编码器具有极高的精度和可靠性实现位移、角度的控制和测量。
3.主轴编码器主要有光电编码器和磁性编码器两种类型，光电编码器需要与传动机构在车床主轴上配合使用，不能直接安装在车床主轴上，安装过程繁琐，且工件的加工精度易受传动机构的影响，同时，光电编码器的主轴系统也易受损，影响光电编码器的使用寿命，基于以上缺陷，磁性编码器成为了提高工件加工精度的一种较佳选择，磁性编码器的安装无需传动机构，可以与车床主轴直接连接，具有高度抗震，易于调整和安装维护的特点，但是现有的磁性编码器一般利用热胀的原理安装在车床主轴上，安装时需要对编码器的磁环进行加热，然后套装在车床主轴上，该加热安装的操作易受到限制，取出磁性编码器的磁环时同样存在难以拆卸的问题；同时，在安装编码器磁环和磁感应读取头时，需要人工多次调整和定位，操作费时且存在人为误差问题。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种机械主轴磁性编码器及其安装工装。该磁性编码器通过在磁环上开设第四连接孔，将磁环固定连接在机械主轴上，并设置连接部件将读数头固定连接在主轴箱上，磁环与读数头均固定安装在机床上，安装方便且稳定性高，大幅提高了机床主轴的测量精度，拆卸过程也不会对磁环造成破坏，延长了磁性编码器的使用寿命；该安装工装用来控制读数头与磁环的间距，并使读数头与磁环径向位置保持一致，采用安装工装进行定位安装的过程无需人工介入，操作简单，效率高，定位准确度高。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种机械主轴磁性编码器，其特征在于，包括磁环和与磁环配合使用的读数头，所述磁环固定在机床的机械主轴上，所述读数头安装在所述磁环的顶部上方，且所述读数头与所述磁环之间有间隙，所述磁环上开设有第四连接孔，所述读数头上设置有用于与机床的主轴箱固定连接的连接部件，所述连接部件包括底座和安装在底座上的过渡块，所述读数头固定在所述过渡块上，所述底座固定在所述主轴箱上。
6.上述的一种机械主轴磁性编码器，其特征在于，所述过渡块与所述底座的接触面的竖直方向上设置有键，所述底座上开设有键槽，所述键与所述键槽接触配合，所述过渡块上开设有第二连接孔，所述过渡块通过所述第二连接孔与固定件的配合安装在所述底座
上。
7.上述的一种机械主轴磁性编码器，其特征在于，所述读数头上开设有第三连接孔，所述过渡块上开设有与所述第三连接孔配合的固定孔，所述底座上开设有第一连接孔。
8.上述的一种机械主轴磁性编码器，其特征在于，所述过渡块底部开设有凸台。
9.上述的一种机械主轴磁性编码器，其特征在于，所述磁环内部沿圆周均匀布设了若干个磁极，所述读数头内设有检测元件，所述检测元件为霍尔检测元件。
10.另外，本实用新型还提供了一种用于上述的机械主轴磁性编码器的安装工装，其特征在于，包括定位工装，所述定位工装使用在所述读数头和所述磁环的间隙之间，所述定位工装包括第一基准面板，所述第一基准面板的顶面与所述读数头的感应检测面贴合，所述第一基准面板的底面与所述磁环的顶面贴合。
11.上述的安装工装，其特征在于，所述定位工装还包括第二基准面板，所述第二基准面板与所述第一基准面板互相垂直，且所述第二基准面板的内侧上半面与所述读数头的侧面贴合，所述第二基准面板的内侧下半面与所述磁环的侧面贴合。
12.上述的安装工装，其特征在于，所述第一基准面板的顶面为平面，底面为弧面。
13.本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
14.1、本实用新型通过在磁环上开设第四连接孔，将磁环固定连接在机械主轴上，稳固性更高，且便于拆卸，拆卸过程也不会对磁环造成破坏，延长了磁性编码器的使用寿命，且本实用新型结构简单，体积小，易于安装使用，极大程度上降低了安装难度，同时，设置的连接部件将读数头固定连接在主轴箱上，读数头的稳定安装也大幅提高了机床主轴的测量精度，进而提高了工件的加工精度。
15.2、本实用新型通过在过渡块上开设键，在底座上开设键槽，通过键和键槽相互配合实现过渡块在底座竖直方向上的移动，从而通过调整过渡块与底座的相对位置来调整安装在过渡块上的读数头与磁环的相对位置，保证读数头和磁环之间的位置关系是可调整的，即调整读数头的位置使其与磁环之间有合理的间隙距离，进而保证磁性编码器的正常运行。
16.3、本实用新型采用定位工装作为安装工装来调整读数头与磁环的上下间距，定位工装的基准面具有固定的厚度，从而保证读数头与磁环间距的一致性，该过程无需人工反复调整，操作简单，避免了人工操作带来的定位误差问题，也提高了磁性编码器安装的工作效率。
17.4、本实用新型通过设置定位工装的第二基准面板与第一基准面板互相垂直，且第二基准面板的内侧上半面与读数头的侧面贴合，第二基准面板的内侧下半面与磁环的侧面贴合，使得读数头与磁环在径向位置保持上下一致，进一步提高了磁性编码器运行的稳定性，保证工件的加工精度。
18.5、本实用新型通过将第一基准面板的顶面设置为平面，与接触面为平面的读数头更加贴合，将第一基准面板的地面设置为弧面，与圆形的磁环的形状更加贴合，保证第一基准面与读数头和磁环的接触面贴合，提高了读数头和磁环配合间隙距离的一致性，进而提高了批次工件加工生产的一致性，提高了加工工件的精度合格率。
19.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
附图说明
20.图1是本实用新型的磁性编码器及其安装工装的装配结构示意图。
21.图2是本实用新型的磁性编码器及其安装工装的装配结构主视图。
22.图3是本实用新型的磁性编码器及其安装工装的装配结构左视图。
23.图4是本实用新型的磁性编码器及其安装工装的装配结构俯视图。
24.图5是本实用新型的磁性编码器的过渡块结构示意图。
25.图6是本实用新型的安装工装的结构示意图。
26.图7是本实用新型的安装工装的主视图。
27.图8是本实用新型使用状态下的装配示意图。
28.附图标记说明:
29.1—主轴箱；
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2—机械主轴；
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3—底座；
30.3-1—键槽；
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3-2—第一连接孔；
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4—过渡块；
31.4-1—键；
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4-2—第二连接孔；
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4-3—固定孔；
32.4-4—凸台；
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5—读数头；
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5-1—第三连接孔；
33.6—磁环；
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6-1—第四连接孔；
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7—定位工装；
34.7-1—第一基准面板；
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7-2—第二基准面板。
具体实施方式
35.实施例1
36.如图1和图8所示，本实施例的机械主轴磁性编码器包括磁环6和与磁环6配合使用的读数头5，所述磁环6固定在机床的机械主轴2上，所述读数头5安装在所述磁环6的顶部上方，且所述读数头5与所述磁环6之间有间隙，所述磁环6上开设有第四连接孔6-1，所述读数头5上设置有用于与机床的主轴箱1固定连接的连接部件，所述连接部件包括底座3和安装在底座3上的过渡块4，所述读数头5固定在所述过渡块4上，所述底座3固定在所述主轴箱1上。
37.在本实施例中，磁环6和读数头5组成的磁性编码器在数控机床上配合使用，磁环6固定在机床的机械主轴2上随机械转轴2转动，即随机械转轴2中的工件转动，读数头5固定在机床的主轴箱1上，并与数控机床的控制系统连接，经控制系统发出的控制信号来控制机械主轴2的运动，在读数头5和磁环6之间设置的间隙，使读数头5通过检测磁环6运动过程中磁场的变化来检测主轴转速和位置并控制机械主轴2的运动，最终实现在铣削过程中对工件角度或者位移的检测和控制；设置的连接部件将读数头5固定在主轴箱1上，即将读数头5固定在过渡块4上，将底座3固定在主轴箱1上，然后将过渡块4安装在底座3上，实现读数头5在主轴箱1上的安装，该连接部件使读数头5以机械固定的方式连接到主轴箱1上，同时，在磁环6上开设的第四连接孔6-1，为将磁环6固定机械主轴2上的预留通孔，实际操作时，将磁环6通过螺钉等机械安装零件固定在机械主轴2上，与现有的通过热胀的方式将磁环连接到机械主轴上相比，采用机械安装零件更利于安装操作，稳固性更高，且便于拆卸，拆卸过程也不会对磁环造成破坏，延长了磁性编码器的使用寿命，且本实用新型增加的连接部件结构简单，体积小，易于安装使用，极大程度上降低了安装难度，同时，磁环6和读数头5的稳定安装也大幅提高了机床主轴的测量精度，进而提高了工件的加工精度。
2，所述第二基准面板7-2与所述第一基准面板7-1互相垂直，且所述第二基准面板7-2的内侧上半面与所述读数头5的侧面贴合，所述第二基准面板7-2的内侧下半面与所述磁环6的侧面贴合。设置第二基准面板7-2与第一基准面板7-1互相垂直，且第二基准面板7-2的内侧上半面与读数头5的侧面贴合，第二基准面板7-2的内侧下半面与磁环6的侧面贴合，使得读数头5与磁环6在径向位置保持上下一致，进一步提高了磁性编码器运行的稳定性，保证工件的加工精度。
45.如图6和图7所示，可选地，在本实施例中，所述第一基准面板7-1的顶面为平面，底面为弧面。将第一基准面板7-1的顶面设置为平面，与接触面为平面的读数头5更加贴合，将第一基准面板7-1的地面设置为弧面，与圆形的磁环6的形状更加贴合，保证第一基准面7-1与读数头5和磁环6的接触面贴合，提高了读数头5和磁环6配合间隙距离的一致性，进而提高了批次工件加工生产的一致性，提高了加工工件的精度合格率；在本实施例中，所述第一基准面板7-1的中心位置厚度为0.15mm，使得读数头5和磁环6的配合间隙间距为0.15mm，保证读数头5稳定地读取数据。
46.如图8所示，使用本实用新型的安装工装对机械主轴磁性编码器进行安装的过程如下：将磁环6套装固定在机械主轴2上，底座3固定在主轴箱1上，读数头5固定于过渡块4的固定孔4-3中，再将过渡块4的键4-1卡接于底座3的键槽3-1内并固定，取定位工装7，将其放入读数头5与磁环6的缝隙中，松开过渡块4与底座3连接的固定件，待读数头5的感应检测面与第一基准面板7-1顶面贴合，读数头5的侧面与第二基准面板7-2的内侧上半面贴合，且磁环6的侧面与第一基准面板7-1的底面和第二基准面板7-2的内侧下半面贴合后，紧固过渡块4与底座3之间的固定件，去掉定位工装7，即完成磁性编码器的安装。
47.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。