專(zhuān)利名稱(chēng)：一種立式超精密液體靜壓電主軸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種靜壓電主軸系統(tǒng)，具體涉及一種立式超精密液體靜壓電主軸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著航空、航天業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品穩(wěn)定性和使用性能的要求越來(lái)越高，必須提高產(chǎn)品零件的加工制造精度，迫切需要提高超精密加工技術(shù)水平。超精密加工機(jī)床是超精密加工領(lǐng)域的核心和關(guān)鍵，超精密加工機(jī)床主軸系統(tǒng)則是其關(guān)鍵部件，主軸的精度直接影響到被加工零件的加工精度。因此，超精密主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為超精密加工機(jī)床設(shè)計(jì)的核心技術(shù)。對(duì)于超精密加工機(jī)床主軸主要涉及到兩個(gè)方面的問(wèn)題，包括主軸的剛度和回轉(zhuǎn)精度兩個(gè)方面，因此，高剛度和高回轉(zhuǎn)精度是評(píng)價(jià)超精密主軸非常重要的技術(shù)指標(biāo)。目前，我國(guó)的超精密機(jī)床廣泛地使用氣體靜壓主軸方式和混合式軸承支撐方式，電機(jī)與主軸通過(guò)剛性或柔性聯(lián)軸器進(jìn)行連接，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力和同軸度會(huì)對(duì)回轉(zhuǎn)精度產(chǎn)生影響。因此，現(xiàn)有的超精密加工機(jī)床中，其主軸系統(tǒng)剛度低，電機(jī)和主軸間的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)效果差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有的超精密加工機(jī)床中，其主軸系統(tǒng)剛度低，電機(jī)和主軸間的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)效果差的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種立式超精密液體靜壓電主軸系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種立式超精密液體靜壓電主軸系統(tǒng)包括直流電機(jī)系統(tǒng)、電機(jī)支架、軸系支架和刀盤(pán)，直流電機(jī)系統(tǒng)、電機(jī)支架和軸系支架由上至下依次固定連接，一種立式超精密液體靜壓電主軸系統(tǒng)還包括止推板、軸套、油室套和主軸，軸套的外壁上開(kāi)設(shè)環(huán)形凹槽，軸套上開(kāi)設(shè)多個(gè)軸向回路和多個(gè)徑向回路，多個(gè)軸向回路和多個(gè)徑向回路相連通，且每個(gè)軸向回路與其相應(yīng)的徑向回路相交于環(huán)形凹槽的槽底拐角處，油室套由兩個(gè)第一半環(huán)構(gòu)成，兩個(gè)第一半環(huán)相對(duì)套裝在軸套上，且兩個(gè)第一半環(huán)位于環(huán)形凹槽內(nèi)，兩個(gè)第一半環(huán)固裝形成油室套，油室套與軸套之間形成儲(chǔ)油腔，軸套固定安裝在軸系支架上， 且軸套位于軸系支架內(nèi)，主軸設(shè)置在軸套內(nèi)，且軸套與主軸之間留有間隙，主軸的上端通過(guò)止推板與直流電機(jī)系統(tǒng)的輸出軸固定連接，主軸的下端與刀盤(pán)固定連接。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果1.本實(shí)用新型通過(guò)利用軸套6與主軸8之間的間隙，放置油膜，液體靜壓油膜作為超精密主軸的支撐，實(shí)現(xiàn)了主軸的高剛度和超精密回轉(zhuǎn)，其軸向剛度可達(dá)到4000N/μ m，回轉(zhuǎn)精度按目前零件的制造水平，可以達(dá)到 0. 02 μ m。2.本實(shí)用新型采用直流電機(jī)系統(tǒng)作為驅(qū)動(dòng)元件并采用直接驅(qū)動(dòng)的方式，動(dòng)態(tài)效果好，傳遞效率高。3.本實(shí)用新型適用于多種形式、多種用途的超精密車(chē)床、超精密銑床上。
4.本實(shí)用新型在同一個(gè)軸系上同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高剛度和高精度的超精密的回轉(zhuǎn)和直接驅(qū)動(dòng)。
5.本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。

[0006]圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)的主剖視圖；圖2是本實(shí)用新型止推板的俯視圖；圖3 是圖1在A處的局部放大圖；圖4是油室套的截面圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種立式超精密液體靜壓電主軸系統(tǒng)包括直流電機(jī)系統(tǒng)1、電機(jī)支架2、軸系支架3和刀盤(pán)4，直流電機(jī)系統(tǒng)1、電機(jī)支架2和軸系支架3由上至下依次固定連接，一種立式超精密液體靜壓電主軸系統(tǒng)還包括止推板5、軸套6、油室套7和主軸8，軸套6的外壁上開(kāi)設(shè)環(huán)形凹槽6-1，軸套6上開(kāi)設(shè)多個(gè)軸向回路6-2和多個(gè)徑向回路6-3，多個(gè)軸向回路6-2和多個(gè)徑向回路6-3相連通，且每個(gè)軸向回路6-2與其相應(yīng)的徑向回路6-3相交于環(huán)形凹槽6-1的槽底拐角處，油室套7由兩個(gè)第一半環(huán)7-1構(gòu)成，兩個(gè)第一半環(huán)7-1相對(duì)套裝在軸套6上，且兩個(gè)第一半環(huán)7-1位于環(huán)形凹槽6-1內(nèi)，兩個(gè)第一半環(huán)7-1固裝形成油室套7，油室套7與軸套6之間形成儲(chǔ)油腔 7-1，軸套6固定安裝在軸系支架3上，且軸套6位于軸系支架3內(nèi)，主軸8設(shè)置在軸套6內(nèi)， 且軸套6與主軸8之間留有間隙，主軸8的上端通過(guò)止推板5與直流電機(jī)系統(tǒng)1的輸出軸 1-1固定連接，主軸8的下端與刀盤(pán)4固定連接。本實(shí)施方式的儲(chǔ)油腔7-1，不但實(shí)現(xiàn)了密封，還提高了液體的靜壓效果，提高主軸的回轉(zhuǎn)精度。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的直流電機(jī)系統(tǒng)1為直流無(wú)刷驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)。如此設(shè)置，驅(qū)動(dòng)效果好。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。本實(shí)施方式在驅(qū)動(dòng)方面，采用無(wú)刷驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，將無(wú)刷驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子9直接裝在軸上，而將無(wú)刷驅(qū)動(dòng)電機(jī)的定子10直接裝在軸系支架3上，這樣就完成超精密液體靜壓支撐的主軸8。本實(shí)施方式由定子10和轉(zhuǎn)子9構(gòu)成的直流無(wú)刷驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)1，由于沒(méi)有電刷，因此這種電機(jī)的定子10與轉(zhuǎn)子9之間沒(méi)有摩擦力矩，直接可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩驅(qū)動(dòng)主軸8旋轉(zhuǎn)并進(jìn)行切削。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的軸套6與主軸8之間的間隙H為4 6 μ m。如此設(shè)置，有效的提高了液體靜壓油膜的剛度，實(shí)現(xiàn)了主軸8的超精密回轉(zhuǎn)。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的主軸8為空心主軸。如此設(shè)置，減少重量，慣性小，便于電主軸的快速旋轉(zhuǎn)。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖1和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的每個(gè)軸向回路 6-2與止推板5和刀盤(pán)4相接觸的一端開(kāi)有軸向節(jié)流槽6-2-1，每個(gè)徑向回路6-3與主軸8 相接觸的一端開(kāi)有徑向節(jié)流槽6-3-1。如此設(shè)置，將軸向節(jié)流槽6-2-1和徑向節(jié)流槽6-3-1 內(nèi)的油膜做為液體靜壓軸承的軸向和徑向支撐，獲得了很高的剛度，由于液體靜壓軸承具有均化軸和軸套本身精度的效應(yīng)，使得軸系具有高回轉(zhuǎn)精度，實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)主軸的高功率、高速度和平穩(wěn)的驅(qū)動(dòng)。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。本實(shí)施方式在使用時(shí)，所述多個(gè)徑向節(jié)流槽6-3-1和多個(gè)軸向節(jié)流槽6-2-1均與供油裝置連通，使止推板5的下端面與軸套6的上端面之間形成上止推油膜11，刀盤(pán)4的上端面與軸套6的下端面之間形成下止推油膜12，主軸8的外表面與軸套6的內(nèi)表面之間形成徑向油膜13，有效的實(shí)現(xiàn)了主軸8的超精密回轉(zhuǎn)。止推板5和刀盤(pán)4與主軸8連接在一起，高壓液體經(jīng)軸向節(jié)流槽6-2-1節(jié)流后在油膜間隙處形成液體靜壓膜，高壓液體經(jīng)徑向節(jié)流槽6-3-1節(jié)流后在油膜間隙處形成液體靜壓膜，支撐主軸及其徑向載荷。由于主軸8的軸向和徑向都有液體靜壓膜支撐，使得回轉(zhuǎn)零件(主軸8、止推板5和刀盤(pán)4)與軸套6在徑向和軸向均不直接接觸，形成零件幾何誤差的均化效應(yīng)，有效的地提高了主軸的剛度和回轉(zhuǎn)精度。
具體實(shí)施方式
六結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種立式超精密液體靜壓電主軸系統(tǒng)還包括多根加強(qiáng)筋5-1，多根加強(qiáng)筋5-1固定安裝在止推板5的上端面上。 如此設(shè)置，使止推板5的剛度提高、重量減輕，有效的提高了主軸8的節(jié)流效果，提高主軸的剛度。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一、二、四或五相同。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的止推板5的直徑 D為Φ400πιπι-Φ500πιπι。如此設(shè)置，便于實(shí)現(xiàn)大止推平面。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一、二、四或五相同。
權(quán)利要求1.一種立式超精密液體靜壓電主軸系統(tǒng)，它包括直流電機(jī)系統(tǒng)(1)、電機(jī)支架O)、軸系支架(3)和刀盤(pán)G)，直流電機(jī)系統(tǒng)(1)、電機(jī)支架(2)和軸系支架(3)由上至下依次固定連接，其特征在于一種立式超精密液體靜壓電主軸系統(tǒng)還包括止推板(5)、軸套(6)、油室套(7)和主軸(8)，軸套(6)的外壁上開(kāi)設(shè)環(huán)形凹槽(6-1)，軸套(6)上開(kāi)設(shè)多個(gè)軸向回路(6-2)和多個(gè)徑向回路(6-3)，多個(gè)軸向回路(6-2)和多個(gè)徑向回路(6-3)相連通，且每個(gè)軸向回路(6-2)與其相應(yīng)的徑向回路(6-3)相交于環(huán)形凹槽(6-1)的槽底拐角處，油室套(7)由兩個(gè)第一半環(huán)(7-1)構(gòu)成，兩個(gè)第一半環(huán)(7-1)相對(duì)套裝在軸套(6)上，且兩個(gè)第一半環(huán)(7-1)位于環(huán)形凹槽(6-1)內(nèi)，兩個(gè)第一半環(huán)(7-1)固裝形成油室套(7)，油室套(7) 與軸套(6)之間形成儲(chǔ)油腔(7-1)，軸套(6)固定安裝在軸系支架(3)上，且軸套(6)位于軸系支架(3)內(nèi)，主軸(8)設(shè)置在軸套(6)內(nèi)，且軸套(6)與主軸(8)之間留有間隙，主軸 (8)的上端通過(guò)止推板(5)與直流電機(jī)系統(tǒng)(1)的輸出軸(1-1)固定連接，主軸(8)的下端與刀盤(pán)固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式超精密液體靜壓電主軸系統(tǒng)，其特征在于直流電機(jī)系統(tǒng)(1)為直流無(wú)刷驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種立式超精密液體靜壓電主軸系統(tǒng)，其特征在于軸套(6)與主軸(8)之間的間隙(H)為4 6 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種立式超精密液體靜壓電主軸系統(tǒng)，其特征在于主軸(8) 為空心主軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式超精密液體靜壓電主軸系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)軸向回路(6-2)與止推板(5)和刀盤(pán)(4)相接觸的一端開(kāi)有軸向節(jié)流槽(6-2-1)，每個(gè)徑向回路(6-3)與主軸(8)相接觸的一端開(kāi)有徑向節(jié)流槽(6-3-1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或5所述的一種立式超精密液體靜壓電主軸系統(tǒng)，其特征在于 一種立式超精密液體靜壓電主軸系統(tǒng)還包括多根加強(qiáng)筋(5-1)，多根加強(qiáng)筋(5-1)固定安裝在止推板(5)的上端面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或5所述的電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的裝置，其特征在于 止推板( 的直徑(D)為Φ 400mm-Φ 500mm。
專(zhuān)利摘要一種立式超精密液體靜壓電主軸系統(tǒng)，它涉及一種靜壓電主軸系統(tǒng)。本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有的超精密加工機(jī)床中，其主軸系統(tǒng)剛度低，電機(jī)和主軸間的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)效果差的問(wèn)題。本實(shí)用新型的軸套上開(kāi)設(shè)環(huán)形凹槽，軸套上開(kāi)設(shè)多個(gè)軸向回路和多個(gè)徑向回路，多個(gè)軸向回路和多個(gè)徑向回路相連通，且多個(gè)軸向回路和多個(gè)徑向回路相交于環(huán)形凹槽的槽底拐角處，兩個(gè)第一半環(huán)相對(duì)套裝在軸套上且位于環(huán)形凹槽內(nèi)，油室套與軸套之間形成儲(chǔ)油腔，軸套固定安裝在軸系支架上，且軸套位于軸系支架內(nèi)，主軸設(shè)置在軸套內(nèi)，且軸套與主軸之間留有間隙，主軸的上端通過(guò)止推板與直流電機(jī)系統(tǒng)的輸出軸固定連接，主軸的下端與刀盤(pán)固定連接。本實(shí)用新型用于立式超精密機(jī)床中。
文檔編號(hào)B23B19/02GK201988730SQ20112013113
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者劉海濤, 孫雅洲, 張飛虎, 張龍江, 梁迎春, 許喬, 陳明君 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)