一种主轴机体组件、气浮电主轴和钻机的制作方法

本发明用于钻孔设备领域，特别是涉及一种主轴机体组件、气浮电主轴和钻机。

背景技术：

1、随着经济发展和技术腾飞，更高加工效率的pcb钻孔机被开发出来，市面上pcb钻孔机z轴系统移动加速度超过3g，钻孔机自身z轴系统结构经极限优化后理论钻孔数达到800孔/min，但面临主轴重量无法降低的问题(主轴重量越大，惯性越大，pcb钻孔机极限加工效率越低)，严重降低了pcb钻孔机加工效率。同时，超高速钻小孔过程中，经常出现钻孔精度不高甚至钻针断针。

技术实现思路

1、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，提供一种主轴机体组件、气浮电主轴和钻机。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、第一方面，一种主轴机体组件，包括机体内套和机体外套，所述机体内套设有第一轴向内孔，所述机体外套设有第二轴向内孔，所述机体内套套装于所述机体外套的第二轴向内孔形成一个整体结构，所述机体内套和机体外套之间至少在主轴机体组件的安装抱夹位置设有压电陶瓷片，所述压电陶瓷片沿厚度方向由内表面延伸到外边面，所述压电陶瓷片的内表面与所述机体内套贴合，所述压电陶瓷片的外表面与所述机体外套贴合。

4、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述机体内套和机体外套在设置压电陶瓷片的位置的间隙小于所述压电陶瓷片的厚度。

5、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，所述压电陶瓷片呈环形的套筒状，所述压电陶瓷片套装于所述机体内套和机体外套之间。

6、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，所述压电陶瓷片呈瓦片状，多块所述压电陶瓷片沿所述主轴机体组件的圆周方向排列布置。

7、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，所述机体内套和机体外套在对应位置设有销钉孔，所述机体内套和机体外套通过设置于所述销钉孔的销钉固定连接。

8、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，所述机体内套为铝合金机体内套，所述机体外套为钢机体外套，所述铝合金机体内套在主轴机体组件的安装抱夹位置内侧设有一体式的轴承座。

9、第二方面，一种气浮电主轴，包括轴芯组件和以上任一实现方式所述的主轴机体组件，所述轴芯组件通过气浮轴承支承于所述机体内套的第一轴向内孔，所述主轴机体组件设有用于监测所述气浮轴承溢出气流的电子气流监测组件。

10、结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，包括以上一些实现方式所述的主轴机体组件，所述轴承座内部设有轴承安装腔，所述轴承安装腔中设有气浮轴承，所述电子气流监测组件包括气罩，所述气罩罩在所述轴承安装腔的一端，所述气罩设有排气孔和轴孔，所述轴芯组件穿过所述轴孔，所述排气孔设有电子气流监测器。

11、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，还包括控制器和电源，所述压电陶瓷片、所述电子气流监测组件与所述控制器、电源相连接，所述控制器用于根据电子气流监测组件收集到的气流量信息控制所述压电陶瓷片涨缩量，以抵消主轴机体组件因温度所致的膨胀量。

12、第三方面，一种钻机，包括以上任一实现方式所述的气浮电主轴。

13、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：本发明的技术方案中，为保证主轴外圆刚度，使机床抱夹锁紧主轴后主轴不易变形，采用机体内套、压电陶瓷片和机体外套结合的机体结构设计；根据材料力学原理在机床抱夹位对应位置将压电陶瓷片和机体融为一体，创新性地运用压电陶瓷约束机体膨胀量，避免高转速加工时主轴机体温升膨胀影响钻孔精度。本发明的技术方案大大增强了主轴整体刚度，避免了温升对主轴外圆尺寸影响，保证主轴轴芯中线垂直度，大大提升加工效率和钻孔精度。

14、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。

技术特征：

1.一种主轴机体组件，其特征在于，包括机体内套和机体外套，所述机体内套设有第一轴向内孔，所述机体外套设有第二轴向内孔，所述机体内套套装于所述机体外套的第二轴向内孔形成一个整体结构，所述机体内套和机体外套之间至少在主轴机体组件的安装抱夹位置设有压电陶瓷片，所述压电陶瓷片沿厚度方向由内表面延伸到外边面，所述压电陶瓷片的内表面与所述机体内套贴合，所述压电陶瓷片的外表面与所述机体外套贴合。

2.根据权利要求1所述的主轴机体组件，其特征在于，所述机体内套和机体外套在设置压电陶瓷片的位置的间隙小于所述压电陶瓷片的厚度。

3.根据权利要求1所述的主轴机体组件，其特征在于，所述压电陶瓷片呈环形的套筒状，所述压电陶瓷片套装于所述机体内套和机体外套之间。

4.根据权利要求1所述的主轴机体组件，其特征在于，所述压电陶瓷片呈瓦片状，多块所述压电陶瓷片沿所述主轴机体组件的圆周方向排列布置。

5.根据权利要求1所述的主轴机体组件，其特征在于，所述机体内套和机体外套在对应位置设有销钉孔，所述机体内套和机体外套通过设置于所述销钉孔的销钉固定连接。

6.根据权利要求1所述的主轴机体组件，其特征在于，所述机体内套为铝合金机体内套，所述机体外套为钢机体外套，所述铝合金机体内套在主轴机体组件的安装抱夹位置内侧设有一体式的轴承座。

7.一种气浮电主轴，其特征在于，包括轴芯组件和权利要求1～6中任一项所述的主轴机体组件，所述轴芯组件通过气浮轴承支承于所述机体内套的第一轴向内孔，所述主轴机体组件设有用于监测所述气浮轴承溢出气流的电子气流监测组件。

8.根据权利要求7所述的气浮电主轴，其特征在于，包括权利要求6所述的主轴机体组件，所述轴承座内部设有轴承安装腔，所述轴承安装腔中设有气浮轴承，所述电子气流监测组件包括气罩，所述气罩罩在所述轴承安装腔的一端，所述气罩设有排气孔和轴孔，所述轴芯组件穿过所述轴孔，所述排气孔设有电子气流监测器。

9.根据权利要求7所述的气浮电主轴，其特征在于，还包括控制器和电源，所述压电陶瓷片、所述电子气流监测组件与所述控制器、电源相连接，所述控制器用于根据电子气流监测组件收集到的气流量信息控制所述压电陶瓷片涨缩量，以抵消主轴机体组件因温度所致的膨胀量。

10.一种钻机，其特征在于，包括权利要求7～9中任一项所述的气浮电主轴。

技术总结
本发明公开了一种主轴机体组件、气浮电主轴和钻机，包括机体内套和机体外套，机体内套设有第一轴向内孔，机体外套设有第二轴向内孔，机体内套套装于所述机体外套的第二轴向内孔形成一个整体结构，所述机体内套和机体外套之间至少在主轴机体组件的安装抱夹位置设有压电陶瓷片，所述压电陶瓷片沿厚度方向由内表面延伸到外边面，所述压电陶瓷片的内表面与所述机体内套贴合，所述压电陶瓷片的外表面与所述机体外套贴合。创新性地运用压电陶瓷约束机体膨胀量，避免高转速加工时主轴机体温升膨胀影响钻孔精度。本发明的技术方案大大增强了主轴整体刚度，避免了温升对主轴外圆尺寸影响，保证主轴轴芯中线垂直度，大大提升加工效率和钻孔精度。

技术研发人员：黄敏强,张翰乾,汤秀清,雷群,汤丽君,黄腾晖,汤智锋
受保护的技术使用者：广州市昊志机电股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17