一种基于轴承内沟磨床的磁浮砂轮轴的制作方法

本发明涉及一种基于轴承内沟磨床的磁浮砂轮轴，属于轴承加工设备技术领域。

背景技术：

随着轴承内沟机床精度的提高，人们对砂轮轴的要求也越来越高，因为砂轮轴是轴承内沟磨床的主要部件，砂轮轴的精度直接影响着轴承内沟的精度，直至影响到轴承的振动、噪音和寿命。现所有的轴承内沟机床，所使用的砂轮轴有两种结构：

第一种结构是使用滚动轴承来支撑转轴和壳体。当转轴转动时，滚珠在内外圈滚道上滚动，因转轴有径向载荷，所以滚珠与内外圈滚道会产生机械摩擦。随着滚珠、内外圈滚道的磨损，滚动轴承的精度逐渐降低，砂轮轴的精度也逐渐降低，当滚珠、内外圈滚道磨损到一定程度，滚动轴承的寿命终止，砂轮轴的寿命也终止，需要更换新的轴承才能启动砂轮轴的正常使用，所以这种砂轮轴的精度和寿命是依靠滚动轴承的精度来保证的。

第二种砂轮轴的结构是使用轴瓦来支撑转轴和壳体，轴瓦是4块弧形瓦片组成，当转轴转动时，弧形瓦片表面与转轴的弧形面滑动摩擦，然后在它们表面中间注入润滑油。这种结构的砂轮轴，润滑系统要绝对稳定，并且对润滑油的粘稠度、润滑油的压力、润滑油的注入量有着极高的要求。因为这种结构的砂轮轴是面与面之间的滑动摩擦，滑动摩擦时需消耗能耗，所以这种结构的砂轮轴会增大砂轮轴的载荷，同时，还需要给砂轮轴配备一套专用的润滑系统，以此来保证砂轮轴的正常润滑。当润滑不足时，就会出现轴瓦磨损或转轴抱死的现象。

因此，本领域技术人员致力于开发一种基于轴承内沟磨床的磁浮砂轮轴，通过带电磁极定子和带永磁体转子的电磁作用实现砂轮转轴的悬浮固定，从而提高砂轮轴的精度，延长砂轮轴的寿命，减小或消除转轴与壳体间的机械摩擦，去掉砂轮轴所需要的润滑油系统，真正实现无润滑转动轴。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于轴承内沟磨床的磁浮砂轮轴，通过带电磁极定子和带永磁体转子的电磁作用实现砂轮转轴的悬浮固定，从而提高砂轮轴的精度，延长砂轮轴的寿命，减小或消除转轴与壳体间的机械摩擦，去掉砂轮轴所需要的润滑油系统，真正实现无润滑转动轴。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于轴承内沟磨床的磁浮砂轮轴，包括相配合的转子部分及定子部分；

其中，所述定子部分包括定子缸筒、缸磁极座、四个定子磁极(由导磁材料制成)及磁极线圈，且缸磁极座固定于定子缸筒内；所述定子磁极沿圆周均布地嵌入安装于缸磁极座内壁上，且绕接于各定子磁极上的磁极线圈(根据右手螺旋电磁原理，通过不同的磁极线圈绕组方向形成沿定子缸套直径的两个“N极”和两个“S极”定子，且“N极”和“S极”间隔分布)通过导线依次串接并通入直流控制电源；

所述转子部分包括套装于定子缸筒内的转子轴、轴磁极座、四个转子磁极，且轴磁极座套接固定于转子轴上；所述转子磁极沿圆周均布地嵌入安装于轴磁极座外壁上，且四个转子磁极呈“N极”、“S极”间隔分布，在砂轮轴旋转过程中，通过转子磁极与磁极线圈的电磁作用实现转子轴于定子缸筒中心处的悬浮固定。

本发明用于轴承内沟磨床的一种磁浮砂轮轴由两大部分组成：带电磁极的定子部分和带转子磁极的转子部分。定子的电磁极线圈通电流后，根据电磁原理，会产生“N极”、“S极”两种磁力，因同种磁力相斥的原理，定子的“N极”与转子的“N极”在同一方向时，相斥的磁力就会把砂轮转轴悬浮在定子圆心线不与定子任何部位接触，这样的砂轮轴在旋转时省去了润滑油的供油系统，减小了轴运转时的扭矩力，可以延长砂轮轴的使用寿命。

进一步的，所述定子缸筒两端套接有铜套，通过铜套实现转子轴两端在磁极线圈不通电时的活动支撑，保证转子轴在磁极线圈不通电时的基本稳定。

进一步的，所述转子轴两端成阶梯台面，通过铜套与阶梯台面的配合实现转子轴的轴向固定，防止转子轴脱出定子缸筒外。

进一步的，所述铜套外径与定子缸筒两端内径相适配，且铜套内径比转子轴相配合处的轴径大1mm，形成间隙配合，在磁极线圈通电时转子轴悬浮于定子缸筒中心处，而不与两端铜套产生摩擦，影响砂轮轴的工作转动。

进一步的，所述缸磁极座与定子缸筒、轴磁极座与转子轴之间通过键连接实现周向固定。

有益效果：本发明提供的一种基于轴承内沟磨床的磁浮砂轮轴，与现有技术相比，具有以下优点：1、通过带电磁极定子和带永磁体转子的电磁作用实现砂轮转轴的悬浮固定，大大提高砂轮轴的加工精度，延长砂轮轴的寿命；2、能够减小或消除转轴与壳体间的机械摩擦，去掉砂轮轴所需要的润滑油系统，真正实现无润滑转动轴，节约成本，提高加工效益。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例中定子部分的结构示意图；

图3为本发明实施例中转子部分的结构示意图；

图4为本发明实施例中的工作原理示意图；

图中包括：1、转子轴，2、铜套，3、定子缸筒，4、缸磁极座，5、磁极线圈，6、定子磁极，7、转子磁极，8、导线，9、直流控制电源，10、轴磁极座，11、磁力线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种基于轴承内沟磨床的磁浮砂轮轴，包括相配合的转子部分及定子部分；

其中，所述定子部分包括定子缸筒3、缸磁极座4、四个定子磁极6及磁极线圈5，且缸磁极座4固定于定子缸筒3内；如图2所示，所述定子磁极6沿圆周均布地嵌入安装于缸磁极座4内壁上，且绕接于各定子磁极6上的磁极线圈5通过导线8依次串接并通入直流控制电源9；

所述转子部分包括套装于定子缸筒3内的转子轴1、轴磁极座10、四个转子磁极7，且轴磁极座10套接固定于转子轴1上；如图3所示，所述转子磁极7为永磁体，沿圆周均布地嵌入安装于轴磁极座10外壁上，且四个转子磁极7、定子磁极6均呈“N极”、“S极”间隔分布，通过转子磁极7与磁极线圈5的电磁作用实现转子轴1于定子缸筒3中心处的悬浮固定；所述定子缸筒3两端套接有铜套2，通过铜套2实现转子轴1两端在磁极线圈5不通电时的活动支撑。

本实施例中，所述转子轴1两端成阶梯台面，通过铜套2与阶梯台面的配合实现转子轴1的轴向固定；所述铜套2外径与定子缸筒3两端内径相适配，且铜套2内径比转子轴1相配合处的轴径大1mm。

本实施例中，所述缸磁极座4与定子缸筒3、轴磁极座10与转子轴1之间通过键连接实现周向固定。

本实施例的技术参数如下：

1、定子磁极体材料：FeSiB；

2、定子磁极线圈：绝缘漆包铜线，线径：Ф1.0mm，匝数：3500，阻值：大于35欧；

3、转子永磁体材料：钕铁硼(Nd2Fe14B)；

4、直流控制电源：电流调控器和直流电源组合在一起，可以调整输出电流(0.5A～5A)；

5、转轴两端的铜套：内径比转轴大1mm，其作用是定子磁极线圈不通电时对转轴起支撑作用。

本发明的具体实施方式如下：

(1)转子轴安装在定子腔内，轴两端用铜套支撑转子轴和定子缸套；

(2)定子磁极的磁力由通电流的磁极线圈产生，磁极线圈的直流电流由直流控制电源提供，磁力的大小依靠直流控制电源输出电流的大小控制；

(3)在砂轮轴旋转前先给定子磁极线圈通电，调整好电流大小，形成间隔分布的“N极”、“S极”的定子磁极，如图4所示；

(4)根据磁力作用原理，因同种磁力相斥，当转子的“N极”旋转到定子的“N极”时，两个不同方向的“N极”斥力会把转轴推向另一个方向；而另一方同样是转子的“N极”对定子的“N极”，两个相对方向大小相同的斥力使得转子轴在定子两个“N极”及两个“S极”的中间位置，如图4所示；

(5)当转子的“N极”旋转到定子的“S极”时，因异种磁力相吸，所以转子的“N极”与定子的“S极”之间会产生一个吸引力，这种吸力拉着转子轴往定子磁极方向靠拢，而转子轴的另一面也是转子的”N极”对定子的“S极”，同时也会产生一个与第一个吸引力方向相反的力，这样，等于有两个方向相反、大小相等的力同时拉转子轴，所以转子轴会处于转子的“N极”与定子的“S极”中间位置。

(6)由(4)步、(5)步可知，转子轴旋转过程中在定子磁力与转子磁力作用下，会始终处于定子圆腔中心线位置，同时，转子轴也处于安装在转子轴同心套的中心线位置。也即是转子轴处于悬浮状态不与定子的任何部位接触。这样的悬浮轴在旋转时因不与任何部位接触，所以也不会产生摩擦，也不需要加注润滑油。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。