氣浮高速電主軸的制作方法
【專利摘要】氣浮高速電主軸，包括機(jī)體，機(jī)體上設(shè)置有壓縮氣通道；軸芯；兩軸承座，該軸承座上設(shè)置有多個進(jìn)氣孔、以及多個出氣孔，出氣孔內(nèi)安裝有徑向阻尼塞，該徑向阻尼塞上設(shè)置有位于其內(nèi)側(cè)端的穩(wěn)定室、以及位于穩(wěn)定室外側(cè)將穩(wěn)定室與出氣孔連通的節(jié)流孔，軸承座上設(shè)置有將軸向排布的徑向阻尼塞的節(jié)流孔外側(cè)端連通的匯流孔，匯流孔延伸至軸承座的端面；兩軸承座上的進(jìn)氣孔的外側(cè)端部與壓縮氣通道連通。本發(fā)明使空氣壓縮相位滯后，氣浮高速電主軸的自激振動點(diǎn)延后，從而使得氣浮高速電主軸的軸芯在轉(zhuǎn)動時，具有較高的穩(wěn)定性，尤其是鉆工件的小孔時，軸芯高速轉(zhuǎn)動具有較高的穩(wěn)定性。
【專利說明】氣浮高速電主軸

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電主軸【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種氣浮高速電主軸。

【背景技術(shù)】
[0002]氣浮電主軸是一種新型的數(shù)控加工裝置，其是采用高壓氣膜支撐軸芯，對軸芯實(shí)現(xiàn)徑向和軸向的承載，相比于傳統(tǒng)的軸承承載方式，其具有功耗小等優(yōu)點(diǎn)。目前的氣浮電主軸通常是在上軸承座和下軸承座上安裝進(jìn)氣阻尼塞，利用阻尼塞導(dǎo)入高壓氣體，高壓氣體在軸承座內(nèi)孔與軸芯外表面之間的間隙、以及軸承座端面與軸芯端面的間隙之間形成高壓氣膜，對軸芯形成徑向和軸向兩端的支承。
[0003]目前的氣浮電主軸在使用過程中，由于其是通過阻尼塞將壓縮氣體節(jié)流送入到軸承座與軸芯的間隙，導(dǎo)致軸芯在超高速轉(zhuǎn)動鉆小孔時，軸芯偏擺較為嚴(yán)重，穩(wěn)定性較差，因而，很難被用于加工工件的小孔。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的旨在于提供一種氣浮高速電主軸，其軸芯在超高速轉(zhuǎn)動時具有較高的穩(wěn)定性，能夠被用于加工工件的小孔。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]氣浮高速電主軸,包括，
[0007]機(jī)體，該機(jī)體內(nèi)部安裝有定子組件，機(jī)體上設(shè)置有壓縮氣通道；
[0008]穿接在機(jī)體內(nèi)的軸芯，軸芯上安裝有與定子組件匹配的轉(zhuǎn)子；
[0009]分別固定在機(jī)體上下兩端的兩軸承座,軸承座上設(shè)置有多個均勻分布在軸承座上且沿軸承座徑向向內(nèi)延伸至軸承座內(nèi)壁的進(jìn)氣孔、以及多個均勻分布在軸承座上且沿軸承座的徑向由軸承座內(nèi)壁向外延伸的出氣孔，出氣孔內(nèi)安裝有徑向阻尼塞，該徑向阻尼塞上設(shè)置有位于其內(nèi)側(cè)端的穩(wěn)定室、以及位于穩(wěn)定室外側(cè)將穩(wěn)定室與出氣孔連通的節(jié)流孔，軸承座上設(shè)置有將軸向排布的徑向阻尼塞的節(jié)流孔外側(cè)端連通的匯流孔，匯流孔延伸至軸承座的端面；兩軸承座上的進(jìn)氣孔的外側(cè)端部與壓縮氣通道連通。
[0010]軸承座上的多個進(jìn)氣孔的外側(cè)端延伸至軸承座的外側(cè)面，該多個進(jìn)氣孔的外側(cè)端通過設(shè)置在機(jī)體內(nèi)壁的環(huán)槽與壓縮氣通道連通。
[0011]軸芯的下端部還設(shè)置有一軸肩，位于機(jī)體下端部的軸承座下方固定有一推力軸承座，軸肩被夾持在該位于機(jī)體下端部的軸承座與推力軸承座之間，該位于機(jī)體下端部的軸承座上和推力軸承座上分別設(shè)置有出口朝向軸肩上下端面的軸向阻尼塞，軸向阻尼塞的進(jìn)口與壓縮氣通道連通。
[0012]軸向阻尼塞包括塞體，塞體上由軸向阻尼塞的進(jìn)口向著出口依序的設(shè)置有進(jìn)氣口、節(jié)流通道以及氣腔，氣腔開設(shè)于軸向阻尼塞靠近軸肩的端面上，且氣腔呈喇叭狀，氣腔的內(nèi)徑有遠(yuǎn)離軸肩的一端向著靠近軸肩的一端逐漸增大，節(jié)流通道的直徑小于進(jìn)氣口的直徑。
[0013]推力軸承座靠近軸肩的表面上設(shè)置有兩個環(huán)形槽，兩環(huán)形槽的圓心落在推力軸承座的中心軸上，推力軸承座的靠近軸肩的表面上開設(shè)有與其上的軸向阻尼塞--對應(yīng)的連通槽，連通槽穿過與其對應(yīng)的軸向阻尼塞的氣腔，且連通槽沿推力軸承座的徑向由其中一個環(huán)形槽延伸至另一個環(huán)形槽。
[0014]軸芯的內(nèi)壁在與轉(zhuǎn)子徑向?qū)R的位置設(shè)置有導(dǎo)磁套。
[0015]軸芯為中空筒狀結(jié)構(gòu)，軸芯下端內(nèi)部固定有一軸霸，軸霸的下方設(shè)置有一夾頭，夾頭上端部穿接在軸霸內(nèi)部并與軸霸通過螺紋固定連接，軸芯內(nèi)部活動的穿接有一位于軸霸上方的推桿，機(jī)體的上端部固定有一用于帶動推桿順延軸芯的軸向活動的氣缸。
[0016]推桿內(nèi)部設(shè)置有一冷卻通道，該冷卻通道延伸至推桿上端部形成一冷媒進(jìn)口，冷卻通道延伸至推桿下端部形成一冷媒出口。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:
[0018]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明使空氣壓縮相位滯后,氣浮高速電主軸的自激振動點(diǎn)延后，從而使得氣浮高速電主軸的軸芯在轉(zhuǎn)動時，具有較高的穩(wěn)定性，尤其是鉆工件的小孔時，軸芯高速轉(zhuǎn)動具有較高的穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為圖1中上軸承座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ] 圖3為圖2的A-A剖視圖；
[0022]圖4為圖2中徑向阻尼塞的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為圖1中下軸承座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6為圖5中徑向阻尼塞的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7為圖1中推力軸承座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖8為圖7所示推力軸承座的軸向截面視圖；
[0027]其中:10、機(jī)體；11、定子組件；12、壓縮氣通道；20、軸芯；21、轉(zhuǎn)子；22、導(dǎo)磁套；24、軸肩；25、軸霸；26、夾頭；30、上軸承座；31、進(jìn)氣孔；32、出氣孔；33、匯流孔；34、徑向阻尼塞；341、穩(wěn)定室；342、節(jié)流孔；40、下軸承座；41、進(jìn)氣孔；42、出氣孔；43、匯流孔；44、徑向阻尼塞；45、軸向阻尼塞；451、塞體；452、進(jìn)氣口 ；453、節(jié)流通道；454、氣腔；50、推力軸承座；51、軸向阻尼塞；52、徑向孔；53、環(huán)形槽；54、環(huán)形槽；55、連通槽；60、氣缸；70、推桿；71、冷卻通道。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面，結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述:
[0029]如圖1-8所示，本發(fā)明的氣浮高速電主軸包括機(jī)體10、軸芯20、上軸承座30和下軸承座40，其中，機(jī)體10內(nèi)部安裝有定子組件11，機(jī)體10上還設(shè)置有沿其軸向延伸的壓縮氣通道12，該壓縮氣通道12的上端部形成一與外界的壓縮氣源連接的管接頭。軸芯20穿接在機(jī)體10內(nèi)部，其上安裝有與定子組件11匹配的轉(zhuǎn)子21，轉(zhuǎn)子21和定子組件11配合，用以驅(qū)動軸芯20繞自身軸線在機(jī)體10內(nèi)部轉(zhuǎn)動；上軸承座30和下軸承座40分別固定在機(jī)體10的上下兩端，其二者結(jié)構(gòu)大致相同，以上軸承座30為例，其上設(shè)置有多個進(jìn)氣孔31，該多個進(jìn)氣孔31沿上軸承座30的徑向延伸，并且在上軸承座30上均勻分布，進(jìn)氣孔31由上軸承座30的外側(cè)端面延伸至上軸承座30的內(nèi)壁，多個進(jìn)氣孔31的外側(cè)端部均與壓縮氣通道12連通，為了使各個進(jìn)氣孔31的進(jìn)氣量一致，在機(jī)體10的內(nèi)壁上正對進(jìn)氣孔31的位置設(shè)置一環(huán)槽，高多個進(jìn)氣孔31通過環(huán)槽與壓縮氣通道12連通，上軸承座30上還設(shè)置有多個出氣孔32，該多個出氣孔32沿上軸承座30的徑向延伸，并在上軸承座30上均勻分布，出氣孔32的內(nèi)側(cè)端延伸至上軸承座30的內(nèi)壁、外側(cè)端則為一盲端，出氣孔32內(nèi)位于出氣孔32內(nèi)側(cè)端的部分安裝有徑向阻尼塞34，該徑向阻尼塞34上設(shè)置有穩(wěn)定室341和節(jié)流孔342，其中穩(wěn)定室341位于徑向阻尼塞34的內(nèi)側(cè)端部，節(jié)流孔342位于徑向阻尼塞34的外偵牝該節(jié)流孔342將穩(wěn)定室341與出氣孔32連通，此外，上軸承座30上還設(shè)置有軸向延伸的多個匯流孔33，匯流孔33貫穿連通軸向排布的出氣孔32，用于將軸向排布的徑向阻尼塞
34的節(jié)流孔342外側(cè)端連通，并且匯流孔33延伸至上軸承座30的端面。
[0030]下軸承座40的結(jié)構(gòu)與上軸承座30相同，在這里不做重復(fù)描述，上述的氣浮高速電主軸在使用過程中，向壓縮氣通道12內(nèi)部通入高壓氣體，一部分高壓氣體經(jīng)壓縮氣通道12由上軸承座30的多個進(jìn)氣孔31分流后進(jìn)入到軸芯20和上軸承座30之間的間隙，形成氣膜，對軸芯20起到徑向支撐作用，之后，壓縮氣體進(jìn)入到穩(wěn)定室341中，并繼續(xù)順延節(jié)流孔342進(jìn)入到匯流孔33，最后由匯流孔33排出，由于節(jié)流孔342的直徑小于穩(wěn)定室341的直徑，使得空氣壓縮相位滯后，這樣，就使得氣浮高速電主軸的自激振動點(diǎn)延后，從而提高了氣浮高速電主軸的穩(wěn)定性。由壓縮氣通道12進(jìn)入的一部分高壓氣體則是繼續(xù)向下，由下軸承座40上的多個進(jìn)氣孔41分流后進(jìn)入到軸芯20與下軸承座40之間的間隙，形成氣膜，對軸芯20起到徑向支撐作用，之后壓縮氣體經(jīng)由下軸承座40上的徑向阻尼塞44，順延出氣孔42、匯流孔43排出。在通入壓縮氣體時，上述的上軸承座30和下軸承座40共同作用，分別對軸芯20的上端、下端進(jìn)行支撐。
[0031]由于采用上述結(jié)構(gòu)的上軸承座30和下軸承座40，使空氣壓縮相位滯后，氣浮高速電主軸的自激振動點(diǎn)延后，從而使得氣浮高速電主軸的軸芯20在轉(zhuǎn)動時，具有較高的穩(wěn)定性，尤其是鉆工件的小孔時，軸芯20高速轉(zhuǎn)動具有較高的穩(wěn)定性。
[0032]上述的軸芯20下端部還設(shè)置有一軸肩24，下軸承座40的下方固定有一推力軸承座50，該推力軸承座50和下軸承座40共同作用，對軸芯20施加軸向的支撐力，具體的是，軸肩24被夾持在下軸承座40和推力軸承座50之間，下軸承座40上安裝有出口朝向軸肩24上端面的軸向阻尼塞45，推力軸承座50上設(shè)置有出口朝向軸肩24下端面的軸向阻尼塞51，軸向阻尼塞45和軸向阻尼塞51的結(jié)構(gòu)相同，只是其二者的安裝方向相反，軸向阻尼塞45的進(jìn)口通過下軸承座40的進(jìn)氣孔41與壓縮氣通道12連通，其將壓縮氣體導(dǎo)入到下軸承座40和軸肩24之間的間隙并形成氣膜，軸向阻尼塞51的進(jìn)口通過推力軸承座50上開設(shè)的徑向孔52與壓縮氣通道12連通，其將壓縮氣體導(dǎo)入到推力軸承座50與軸肩24之間的間隙并形成氣膜，
[0033]為了進(jìn)一步的使軸芯20在超高速轉(zhuǎn)動的情況下更為穩(wěn)定，上述的軸向阻尼塞45包括塞體451，塞體451上由軸向阻尼塞45的進(jìn)口向著出口依序的設(shè)置進(jìn)氣口 452、節(jié)流通道453以及氣腔454，氣腔454開設(shè)于軸向阻尼塞45靠近軸肩24的端面上，且氣腔454呈喇叭狀，氣腔454的內(nèi)徑由遠(yuǎn)離軸肩24的一端向著靠近軸肩24的一端逐漸增大，節(jié)流通道453的直徑小于進(jìn)氣口 452的直徑，壓縮空氣由進(jìn)氣口 452進(jìn)入，由于節(jié)流通道453的直徑小于進(jìn)氣口 452的直徑，氣流進(jìn)入到節(jié)流通道453中后流速增大，增加了對軸芯20的承載能力，由于氣腔454被設(shè)置為喇叭狀，氣流進(jìn)入到氣腔454內(nèi)部后不會形成渦流，氣膜的壓力損失減小，從而增大了對軸肩24的支撐力，并且能夠減小發(fā)熱量。
[0034]推力軸承座50的上表面(即靠近軸肩24的表面)上設(shè)置有環(huán)形槽53和環(huán)形槽54，其中，環(huán)形槽53和環(huán)形槽54的圓心均落在推力軸承座50的中心軸上，環(huán)形槽53的直徑大于環(huán)形槽54的直徑，推力軸承座50的上表面開設(shè)有與軸向阻尼塞51——對應(yīng)的連通槽55，連通槽55均是沿推力軸承座50的徑向延伸，連通槽55穿過軸向阻尼塞51的氣腔，且連通槽55的兩端分別連通至環(huán)形槽53和環(huán)形槽54。氣浮高速電主軸工作時,氣體由軸向阻尼塞51進(jìn)入到連通槽55，接著由連通槽55分流至環(huán)形槽53和環(huán)形槽54，這樣就增大了推力軸承座50上表面氣膜的壓力，從而增大了對軸芯20的承載能力，進(jìn)一步增大了軸芯20的穩(wěn)定性。
[0035]本發(fā)明中，在軸芯20的內(nèi)壁設(shè)置有一導(dǎo)磁套22，該導(dǎo)磁套22與轉(zhuǎn)子21徑向?qū)R，導(dǎo)磁套22可以選用導(dǎo)磁性較強(qiáng)的材料，例如純鐵(DT4)，低碳鋼等，由于導(dǎo)磁套22的導(dǎo)磁作用，降低了電磁在軸芯20內(nèi)部的損耗，減少了軸芯20轉(zhuǎn)動的阻力以及發(fā)熱量。
[0036]軸芯20為中空筒狀結(jié)構(gòu)，軸芯20下端內(nèi)部固定有一軸霸25，軸霸25的下方設(shè)置有一夾頭26，夾頭26上端部穿接在軸霸25內(nèi)部并與軸霸25通過螺紋固定連接，軸芯20內(nèi)部活動的穿接有一位于軸霸25上方的推桿70，機(jī)體10的上端部固定有一用于帶動推桿70順延軸芯20的軸向活動的氣缸60，在氣缸60的帶動下，推桿70上下運(yùn)動，用以實(shí)現(xiàn)卸刀或上刀。推桿70內(nèi)部設(shè)置有一冷卻通道71，該冷卻通道71延伸至推桿70上端部形成一冷媒進(jìn)口，冷卻通道71延伸至推桿70下端部形成一冷媒出口 ；在軸芯20處于工作狀態(tài)時，推桿70上端部的冷媒進(jìn)口接通外界的水、冷空氣等冷媒，冷媒順延推桿70向下流動并與軸芯20產(chǎn)生熱交換，將軸芯20產(chǎn)生的熱量帶走后從冷媒出口流出，這樣不僅可以對軸芯20起到冷卻的作用，同時，從推桿70流出的冷媒還能夠?qū)ぜ谋砻孢M(jìn)行冷卻。
[0037]對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.氣浮高速電主軸，其特征在于，包括， 機(jī)體，該機(jī)體內(nèi)部安裝有定子組件，機(jī)體上設(shè)置有壓縮氣通道； 穿接在機(jī)體內(nèi)的軸芯，軸芯上安裝有與定子組件匹配的轉(zhuǎn)子； 分別固定在機(jī)體上下兩端的兩軸承座，軸承座上設(shè)置有多個均勻分布在軸承座上且沿軸承座徑向向內(nèi)延伸至軸承座內(nèi)壁的進(jìn)氣孔、以及多個均勻分布在軸承座上且沿軸承座的徑向由軸承座內(nèi)壁向外延伸的出氣孔，出氣孔內(nèi)安裝有徑向阻尼塞，該徑向阻尼塞上設(shè)置有位于其內(nèi)側(cè)端的穩(wěn)定室、以及位于穩(wěn)定室外側(cè)將穩(wěn)定室與出氣孔連通的節(jié)流孔，軸承座上設(shè)置有將軸向排布的徑向阻尼塞的節(jié)流孔外側(cè)端連通的匯流孔，匯流孔延伸至軸承座的端面；兩軸承座上的進(jìn)氣孔的外側(cè)端部與壓縮氣通道連通。
2.如權(quán)利要求1所述的氣浮高速電主軸,其特征在于,軸承座上的多個進(jìn)氣孔的外側(cè)端延伸至軸承座的外側(cè)面，該多個進(jìn)氣孔的外側(cè)端通過設(shè)置在機(jī)體內(nèi)壁的環(huán)槽與壓縮氣通道連通。
3.如權(quán)利要求1所述的氣浮高速電主軸，其特征在于，軸芯的下端部還設(shè)置有一軸肩，位于機(jī)體下端部的軸承座下方固定有一推力軸承座，軸肩被夾持在該位于機(jī)體下端部的軸承座與推力軸承座之間，該位于機(jī)體下端部的軸承座上和推力軸承座上分別設(shè)置有出口朝向軸肩上下端面的軸向阻尼塞，軸向阻尼塞的進(jìn)口與壓縮氣通道連通。
4.如權(quán)利要求3所述的氣浮高速電主軸，其特征在于，軸向阻尼塞包括塞體，塞體上由軸向阻尼塞的進(jìn)口向著出口依序的設(shè)置有進(jìn)氣口、節(jié)流通道以及氣腔，氣腔開設(shè)于軸向阻尼塞靠近軸肩的端面上，且氣腔呈喇叭狀，氣腔的內(nèi)徑有遠(yuǎn)離軸肩的一端向著靠近軸肩的一端逐漸增大，節(jié)流通道的直徑小于進(jìn)氣口的直徑。
5.如權(quán)利要求4所述的氣浮高速電主軸,其特征在于,推力軸承座靠近軸肩的表面上設(shè)置有兩個環(huán)形槽，兩環(huán)形槽的圓心落在推力軸承座的中心軸上，推力軸承座的靠近軸肩的表面上開設(shè)有與其上的軸向阻尼塞一一對應(yīng)的連通槽，連通槽穿過與其對應(yīng)的軸向阻尼塞的氣腔，且連通槽沿推力軸承座的徑向由其中一個環(huán)形槽延伸至另一個環(huán)形槽。
6.如權(quán)利要求1所述的氣浮高速電主軸，其特征在于，軸芯的內(nèi)壁在與轉(zhuǎn)子徑向?qū)R的位置設(shè)置有導(dǎo)磁套。
7.如權(quán)利要求1所述的氣浮高速電主軸，其特征在于，軸芯為中空筒狀結(jié)構(gòu)，軸芯下端內(nèi)部固定有一軸霸，軸霸的下方設(shè)置有一夾頭，夾頭上端部穿接在軸霸內(nèi)部并與軸霸通過螺紋固定連接，軸芯內(nèi)部活動的穿接有一位于軸霸上方的推桿，機(jī)體的上端部固定有一用于帶動推桿順延軸芯的軸向活動的氣缸。
8.如權(quán)利要求7所述的氣浮高速電主軸，其特征在于，推桿內(nèi)部設(shè)置有一冷卻通道，該冷卻通道延伸至推桿上端部形成一冷媒進(jìn)口，冷卻通道延伸至推桿下端部形成一冷媒出□。
【文檔編號】B23B19/02GK104227032SQ201410500098
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】湯秀清, 張翰乾, 朱勝利 申請人:廣州市昊志機(jī)電股份有限公司