用于多轴直驱传动的多线切割机主轴结构的制作方法

本实用新型涉及一种用于多轴直驱传动的多线切割机主轴结构。

背景技术：

多线切割机广泛用于各种硬脆性材料（如磁性材料、蓝宝石、硅晶体等等）的切片、切瓦加工。多线切割机在切割部分的原理为：在主轴系统内，主轴电机带动两个或多个罗拉快速旋转，使若干等距分布在罗拉之上的线网达到一定的线速度，再配合工作台等其他系统的配合，通过磨削加工将待加工材料切割成若干片状或瓦状。

目前的多线切割机主轴系统中的传动形式基本都是同步带一带多传动，但同步带传动有如下缺点：

1.安装精度要求较高，中心距要求严格，尤其是针对三轴以上的主轴系统，结构复杂，制造成本高；

2.对于高速传动，同步带传动所产生的噪音大；

3.同步带，同步轮都属于耗材，面对多线切割机的频繁正反转使用，增加日常维护工作的难度。

CN108044821A于2018年05月18日公开了一种U型短轴距高速高效多线切割方法，其未示进给结构进给方式，但不难推断是自上向下给料（参见说明书[0026]段及附图7），另外，其切割室系统为封闭式结构（参见说明书[0021]段及附图3），对人员的绕线操作和罗拉维护工作都需要在进入切割室系统内部操作，非常不便。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，为了克服现有技术的不足，提供一种用于多轴直驱传动的多线切割机主轴结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：用于多轴直驱传动的多线切割机主轴结构，包括机架，所述机架上设有主轴固定座，所述主轴固定座为铸造成型的一体式结构，包括主轴固定座前端、中间连接部分和主轴固定座后端三部分，所述主轴固定座上设有三个主轴系统，呈三角形布置；每个主轴系统包括电机、电机固定座、联轴器、主动轴承座、主动轴、罗拉、从动轴承座和从动轴，所述电机安装在电机固定座上，所述主动轴安装在主动轴承座上，所述从动轴安装在从动轴承座上，所述罗拉安装在主动轴和从动轴之间，所述电机通过联轴器与主动轴相连；每个主轴系统的电机固定座与主轴固定座后端固定连接，每个主轴系统的主动轴承座安装在主轴固定座后端上，每个主轴系统的从动轴承座安装在主轴固定座前端上。

进一步，所述主轴固定座设有可容纳喷砂系统和切割材料的空间，实现对主轴系统内部空间的充分利用。

进一步，所述主轴固定座的内腔中设有喷砂系统，可实现主轴系统的外部的人员作业区域最大化。

进一步，所述三个主轴系统为敞开式多主轴结构。

进一步，所述主动轴、罗拉和从动轴通过锁紧螺杆连接固定，所述锁紧螺杆穿过从动轴与主动轴螺纹连接。

进一步，所述电机为伺服电机。

进一步，所述联轴器为弹性联轴器。

进一步，所述三个主轴系统通过PLC同步控制速度和力矩，三个主轴之间的同步线速度能达1800m/min。

与传统多线切割机主轴结构，本实用新型具有以下优点：

1.由三个电机分别通过联轴器直驱与各主动轴相连的罗拉，实现精确保证三个主轴在切割时的扭矩协调和速度同步。在总功率大致相等的情况下，用多个电机驱动多个主轴的联动结构，替代原一个电机用同步带带动多个主轴的结构。多线切割机在生产过程中主轴转动反复变向，同一时间点下各轴的受力情况在并不一致，每个主轴在不同时间点的受力情况也不一致，同步带一带多传动无法有效调节各轴受力。将电机通过联轴器直接驱动主动轴罗拉，搭配多电机控制程序可以分别控制各轴电机的各项参数，对多线切割机线生产过程中不同时间点的各轴电机进行针对性的优化，不仅提高主轴转速（限于技术手段和成本，大功率电机的转速会相对较低），还使多线切割机线网受力更加均匀，以达到多线切割机更平稳的切割过程和更高的能源利用。

2.通过主轴固定座的结构设计，大大简化机械结构，减小系统响应的时间，还降低机械加工误差对多线切割机的切割精度造成的负面影响，消除同步带轮的安装误差，以及主电机与机架之间的安装误差。

3.三轴主轴系统通过将喷砂系统集成在主轴固定座内部，实现主轴系统的外部的人员作业区域最大化，从而实现外部空间的敞开式设计。

4.主轴系统通过使用多电机通过联轴器直驱，实现传动效率的显著提升。目前，同步齿形带传动的传动效率在96%左右，而联轴器的传动效率可以达到99.5%。

5.主轴系统通过多电机直驱传动替代皮带一带多传动，解决了噪音及耗材问题。多线切割机在生产过程中主轴转动会反复变向，同步带在交变载荷的作用下，同步带的弹性模量会不稳定的衰减，易造成能耗的增加以及产品的不稳定。直驱主轴系统在提高传动效率和切割的稳定性的同时节约成本，并且取消同步带传动之后，有效降低生产过程中噪音，同时结构简单更容易维护。

本实用新型所述的多轴直驱传动的多线切割机主轴结构适用于自下向上进给，采用敞开式多主轴结构，将喷砂系统集成在主轴固定座内部，改善了主轴系统的外部空间，仅按行业常规做法，即可精简进给机构、上下料机构，上下料操作十分便捷，空间布置更为合理。

本实用新型所述的多轴直驱传动的多线切割机主轴结构，结构适用面广，无论是L型布局，U型布局，一字型布局本实用新型都可应用。

利用本实用新型，能克服以往多线切割机主轴在高速传动时，各主轴之间同步性和协调性差，易造成切割的产品精度差，易断线，安装时精度要求过高，无法达到加工要求，目前多线切割机封闭式结构对人员操作不便，以及主轴传动还附带有噪音、损耗等问题。

附图说明

图1 为本实用新型用于多轴直驱传动的多线切割机主轴结构实施例的示意图；

图2 为图1所示实施例的A-A剖视图；

图3 为图1所示实施例的局部剖视图；

图4 为图1所示实施例的内部空间示意图：

图5 为图1所示实施例的外部空间示意图：

图6 为图1所示实施例的内部剖切示意图：

图7 为图1所示实施例的主轴固定座的结构示意图：

其中：1、电机，2、电机固定座，3、弹性联轴器，4、机架，5、主动轴承座，6、罗拉，7、从动轴承座，8、主轴固定座，9、主动轴，10、从动轴，11、喷砂，12、锁紧螺杆。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例

参照图1-图7，一种用于多轴直驱传动的多线切割机主轴结构，包括机架4，所述机架4上设有主轴固定座8，所述主轴固定座8为铸造成型的一体式结构，包括主轴固定座前端8-1、中间连接部分8-2和主轴固定座后端8-3三部分，所述主轴固定座8上设有三个主轴系统，呈三角形布置；每个主轴系统包括电机1、电机固定座2、弹性联轴器3、主动轴承座5、主动轴9、罗拉6、从动轴承座7和从动轴10，所述电机1安装在电机固定座2上，所述主动轴9安装在主动轴承座5上，所述从动轴10安装在从动轴承座7上，所述罗拉6安装在主动轴9和从动轴10之间，所述电机1通过弹性联轴器3与主动轴9相连；每个主轴系统的电机固定座2与主轴固定座后端8-3固定连接，每个主轴系统的主动轴承座5安装在主轴固定座后端8-3上，每个主轴系统的从动轴承座7安装在主轴固定座前端8-1上。

工作过程中，每个主轴系统的电机1通过弹性联轴器3带动主动轴承座5里的主动轴9，从而带动罗拉6作旋转运动，从动轴承座7里的从动轴10作为支撑侧一同旋转。

本实施例中，所述主轴固定座8设有可容纳喷砂系统和切割材料的空间，实现对主轴系统内部空间的充分利用。

本实施例中，所述主轴固定座8的内腔中设有喷砂系统11，可实现主轴系统的外部的人员作业区域最大化。

本实施例中，所述三个主轴系统为敞开式多主轴结构。

本实施例中，所述主动轴9、罗拉6和从动轴10通过锁紧螺杆12连接固定，所述锁紧螺杆12穿过从动轴10与主动轴9螺纹连接。

本实施例中，所述电机1为伺服电机。

本实施例中，所述三个主轴系统通过PLC同步控制速度和力矩，三个主轴之间的同步线速度能达1800m/min。在空转转速1200m/min时，三个主轴系统之间的速度同步误差小于0.03%。在工作转速1200m/min时，三个主轴系统之间的扭矩同步误差小于5%。所述三个主轴系统的传动效率高达98.5%。

本实用新型具有以下优点：

1.由三个电机分别通过弹性联轴器直驱与各主动轴相连的罗拉，实现精确保证三个主轴在切割时的扭矩协调和速度同步。在总功率大致相等的情况下，用多个电机驱动多个主轴的联动结构，替代原一个电机用同步带带动多个主轴的结构。多线切割机在生产过程中主轴转动反复变向，同一时间点下各轴的受力情况在并不一致，每个主轴在不同时间点的受力情况也不一致，同步带一带多传动无法有效调节各轴受力。将伺服电机通过弹性联轴器直接驱动主轴罗拉，搭配多电机控制程序可以分别控制各轴电机的各项参数，对多线切割机线生产过程中不同时间点的各轴电机进行针对性的优化，不仅提高主轴转速（限于技术手段和成本，大功率电机的转速会相对较低），还使多线切割机线网受力更加均匀，以达到多线切割机更平稳的切割过程和更高的能源利用。

2.通过主轴固定座的结构设计，大大简化机械结构，减小系统响应的时间，还降低机械加工误差对多线切割机的切割精度造成的负面影响，消除同步带轮的安装误差，以及电机与机架之间的安装误差。所述三个主轴系统通过主轴固定座安装于机架上，系统精度完全由内部零件控制，极大的减小安装误差。

3.三个主轴系统通过将喷砂系统集成在主轴固定座内部，实现主轴系统的外部的人员作业区域最大化（如图4所示），从而实现外部空间的敞开式设计（如图5所示）。

4.主轴系统通过使用三电机通过弹性联轴器直驱，实现传动效率的显著提升。目前，同步齿形带传动的传动效率在96%左右，而弹性联轴器的传动效率可以达到99.5%。

5.主轴系统通过三电机直驱传动替代皮带一带多传动，解决了噪音及耗材问题。多线切割机在生产过程中主轴转动会反复变向，同步带在交变载荷的作用下，同步带的弹性模量会不稳定的衰减，易造成能耗的增加以及产品的不稳定。直驱主轴系统在提高传动效率和切割的稳定性的同时节约成本，并且取消同步带传动之后，有效降低生产过程中噪音，同时结构简单更容易维护。