一种大导程螺母的双电机伺服直驱螺旋挤压装置的制作方法

本实用新型属于特种加工技术领域，涉及一种大导程螺母的双电机伺服直驱螺旋挤压装置，与特殊的挤压丝锥配合使用，用于实现任意导程螺母的内螺纹螺旋挤压加工。

背景技术：

大导程螺母是快进给丝杠螺母副中的关键零件之一，由于受空间结构和尺寸的限制，大导程螺母的内螺纹滚道加工是快进给丝杠螺母副制造中的技术瓶颈。现有的大导程螺母的内螺纹滚道采用磨削加工，在螺母的规格、轴向长度、导程等方面均受到严格的限制。

大导程螺母的内螺纹滚道呈螺旋进给方式，即在加工刀具和内螺母之间形成一种螺旋进给方式，方可实现内螺纹的加工。内螺纹的挤压加工是一种高效的塑性加工方法，挤压加工时要求丝锥的螺距与被加工内螺纹的螺距一致，即要求丝锥周向每转动一圈时，沿轴向进给一个导程。

交流伺服直驱技术采用电机直接驱动的一种“近零传动”技术，电机直接与工作机相连接，中间不用或者少用传动和连接元件，使得驱动装置变得紧促，重量更轻，控制起来也更方便，有很好的研究前景。

因此，采用交流伺服永磁电机直驱技术，发明一种大导程螺母的双电机伺服直驱螺旋挤压装置，配合特殊结构的挤压丝锥，实现不同导程螺母内螺纹滚道的挤压成形加工，解决大导程螺母内螺纹无法磨削的难题，具有重要的工程实用价值。

技术实现要素：

本实用新型采用的技术方案如下：

一种大导程螺母的双电机伺服直驱螺旋挤压装置，包括内电机、外电机和丝杠螺母副三部分，内电机整体内嵌在外电机的外转子5的内部，丝杠螺母副内嵌在内电机的内转子；

所述的内电机包括内定子铁芯7、内永磁体9、内定子绕组8、内机壳6、内转子10、内旋转变压器13、左内透盖12、内轴承16、螺母19、右内透盖18和轴20；内定子铁芯7有多个均匀分布的斜槽，斜槽内分布有内定子绕组8和内永磁体9；内定子铁芯7、内永磁体9、内定子绕组8组成了内电机定子；内电机定子固定在内机壳6的圆柱形内孔中；内旋转变压器13布置在螺母19的一端；

所述的轴20分为螺纹段20-1、花键段20-2和安装段20-3；轴20的螺纹段20-1和花键段20-2布置在螺母19内部，螺纹段20-1与螺母19的内螺纹连接，挤压工具25通过键28和螺钉27安装在轴20的安装段20-3；挤压工具25前端安装有高度可调的挤压头26；

所述的内转子10固定在螺母19的外侧；螺母19的两端支承在两个内轴承16中；两个内轴承16分别支承在右内透盖18和左内透盖12中，右内透盖18和左内透盖12分别与内机壳6固定连接；

外电机包括外机壳1、外定子铁芯4、外永磁体2、外定子绕组3、外转子5、外旋转变压器14、外闷盖15、外轴承22、外透盖17；外定子铁芯4有均匀分布的斜槽，斜槽内分布外定子绕组3和外永磁体2；外定子铁芯4、外定子绕组3和外永磁体2组成了外电机定子；外电机定子固定在外机壳1的圆柱形内孔中；外旋转变压器14布置在右内透盖18中；

大导程螺母的双电机伺服直驱螺旋挤压装置，包含两个交流伺服永磁电机，即内电机和外电机；内电机内嵌在外电机心部，内电机的心部内嵌一组丝杠螺母副；通过控制内、外电机的相对转速，实现丝杠螺母副不同导程的螺旋输出，使安装在丝杠端部的挤压工具获得螺旋进给运动。通过控制两个电机的转速调整挤压工具的螺旋进给参数，实现不同导程螺纹的加工。本装置采用电机直驱的方式，并无传动机构，实现了大导程螺母螺旋挤压的“零传动”效果，简化了机床的结构，提高了机床的传动效率和工作效率。

附图说明

图1为大导程螺母的双电机伺服直驱螺旋挤压装置的外形图。

图2为图1的径向剖视图。

图3为图2的轴向剖视图。

图4为轴的外形图。

图5为图4的左视图。

图6为挤压工具的安装图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细描述。

一种大导程螺母的双电机伺服直驱螺旋挤压装置，包含内电机、外电机和丝杠螺母副三部分，内电机整体内嵌在外电机的外转子5的内部，丝杠螺母副内嵌在内电机的内转子；

所述的内电机包括内定子铁芯7、内永磁体9、内定子绕组8、内机壳6、内转子10、内旋转变压器13、左内透盖12、内轴承16、螺母19、右内透盖18和轴20；内定子铁芯7有多个均匀分布的斜槽，斜槽内分布有内定子绕组8和内永磁体9；内定子铁芯7、内永磁体9、内定子绕组8组成了内电机定子；内电机定子固定在内机壳6的圆柱形内孔中；内旋转变压器13布置在螺母19的一端，用于自动控制系统中运算信息元件，对内电机进行控制与检测；内电机的心部具有一套丝杠螺母副，其中螺母19的两端支承在内轴承16上并与内转子10固连，内转子10的转动带动螺母19转动，转动的螺母19带动轴20螺旋进给。

所述的轴20分为螺纹段20-1、花键段20-2和安装段20-3；轴20的螺纹段20-1和花键段20-2布置在螺母19内部；螺纹段20-1与螺母19的内螺纹连接，挤压工具25通过键28和螺钉27安装在轴20的安装段20-3；挤压工具25前端安装有高度可调的挤压头26。轴20的花键段20-2与左内透盖12的内花键孔形成一个花键移动副，限制了轴20的转动，实现轴20沿轴向的滑移。

所述的内转子10固定在螺母19的外侧；螺母19的两端支承在两个内轴承16中；两个内轴承16分别支承在右内透盖18和左内透盖12中，右内透盖18和左内透盖12分别与内机壳6固定连接。

外电机包括外机壳1、外定子铁芯4、外永磁体2、外定子绕组3、外转子5、外旋转变压器14、外闷盖15、外轴承22、外透盖17；外定子铁芯4有均匀分布的斜槽，斜槽内分布外定子绕组3和外永磁体2；外定子铁芯4、外定子绕组3和外永磁体2组成了外电机定子；外电机定子固定在外机壳1的圆柱形内孔中；外旋转变压器14布置在右内透盖18中。因此，内电机整体及其丝杠螺母副、花键移动副完全包括在的外电机的转子5的内部，外电机工作时，外转子5带动内电机及其丝杠螺母副、花键移动副实现旋转运动。

内电机工作时，实现了丝杠螺母副中轴20端部的直线运动，而外电机工作时实现了轴20端部的旋转运动，内电机和外电机不同转速配合实现了轴20端部的不同导程的螺旋进给运动。

工作原理：大导程螺母的双电机伺服直驱螺旋挤压装置，包含有两个交流伺服永磁电机，即内电机和外电机；内电机内嵌在外电机心部，内电机的心部内嵌有一组丝杠螺母副。通过控制内、外电机的相对转速，控制丝杠螺母副的实际输出，使安装在丝杠端部的挤压工具获得螺旋进给运动。通过控制两个电机的转速调整挤压工具的螺旋进给参数，实现不同导程螺纹的加工。本装置去除了复杂的传动机构，实现了大导程螺母螺旋挤压的“零传动”效果，简化了机床的结构，提高了机床的传动效率和工作效率。

具体工作过程：内电机单独通电后，内转子10带动套筒19周向旋转，轴20输出为直线运动；外电机单独通电后，外转子铁芯5带动内机壳6和内定子铁芯7周向旋转，内定子铁芯7与内转子铁芯10在自锁力矩的作用下保持同步转动，轴20输出为旋转运动。当内电机和外电机同时通电时，轴20输出为螺旋进给运动。通过控制两个电机的转速调整挤压工具的螺旋进给参数，实现不同导程螺纹的加工。