高速氣浮電主軸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速氣浮電主軸。
【背景技術(shù)】
[0002]電主軸是一種常用的機(jī)械加工設(shè)備，其用于帶動(dòng)刀具高速旋轉(zhuǎn)對工件表面進(jìn)行切肖IJ、磨削、鉆孔等加工，為了增加電主軸的軸芯轉(zhuǎn)速、以及降低能耗，利用氣浮軸承替代傳統(tǒng)的機(jī)械軸承，其具體是，在氣浮軸承上設(shè)置阻尼塞，阻尼塞上開設(shè)進(jìn)氣口，接通外界高壓氣體后，利用阻尼塞將高壓氣體導(dǎo)入到軸芯側(cè)面，由此，在軸芯的側(cè)面形成氣膜，對軸芯形成徑向支承；然而，現(xiàn)有的氣浮電主軸實(shí)際使用過程中，尤其是在軸芯高速轉(zhuǎn)動(dòng)的工作狀態(tài)下，軸芯的偏擺幅度較大，阻尼塞不具備糾正軸芯的能力，因此，導(dǎo)致電主軸的加工精度較低，尤其是在軸芯高轉(zhuǎn)速情況下，加工精度不能滿足工件加工的高精度要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]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高速氣浮電主軸，其能夠有效的防止軸芯偏擺，提高電主軸在高轉(zhuǎn)速工作狀態(tài)的加工精度。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]高速氣浮電主軸，包括，
[0006]機(jī)體，該機(jī)體上設(shè)置有一進(jìn)氣通道，進(jìn)氣通道的一端形成與外界高壓氣源連通的進(jìn)氣口 ；
[0007]固定在機(jī)體上的氣浮軸承，該氣浮軸承上均勻分布有多個(gè)沿其徑向延伸的安裝孔，該安裝孔的外側(cè)端與進(jìn)氣通道的另一端導(dǎo)通、內(nèi)側(cè)端延伸至該氣浮軸承的中心孔；
[0008]穿接于中心孔內(nèi)且與氣浮軸承樞轉(zhuǎn)配合的軸芯；
[0009]多個(gè)與安裝孔一一對應(yīng)的阻尼塞，該阻尼塞安裝于安裝孔的內(nèi)側(cè)端，阻尼塞上由外向內(nèi)依次設(shè)置有與安裝孔連通的進(jìn)氣孔、連通于進(jìn)氣孔內(nèi)側(cè)端的第一節(jié)流孔、連通于第一節(jié)流孔內(nèi)側(cè)端的穩(wěn)壓腔、連通于穩(wěn)壓腔內(nèi)側(cè)端的第二節(jié)流孔，該第二節(jié)流孔的內(nèi)側(cè)端連通于軸芯和氣浮軸承之間的間隙；
[0010]以及用于帶動(dòng)軸芯相對于氣浮軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0011]阻尼塞的內(nèi)側(cè)端面開設(shè)有一與第二節(jié)流孔連通的穩(wěn)壓室，該穩(wěn)壓室呈由外向內(nèi)直徑逐漸增大的錐狀。
[0012]進(jìn)氣孔與第一節(jié)流孔銜接處、穩(wěn)壓腔與第二節(jié)流孔銜接處均形成一個(gè)呈錐狀且直徑由外向內(nèi)逐漸減小的導(dǎo)流部。
[0013]軸芯采用鈦合金材料制成。
[0014]驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定在機(jī)體內(nèi)的定子、以及固定在軸芯內(nèi)部與定子匹配的轉(zhuǎn)子。
[0015]軸芯的表面開設(shè)有人字槽。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:
[0017]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的高速氣浮電主軸能夠在工作時(shí)，對軸芯的偏擺進(jìn)行及時(shí)的糾正，從而有效的防止了軸芯的偏擺，提高了電主軸在高速工作狀態(tài)下的加工精度。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為圖1中上氣浮軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為圖2中A處的放大視圖；
[0021]圖4為圖1中軸芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]其中:10、機(jī)體；11、進(jìn)氣通道；20、軸芯；30、上氣浮軸承；31、安裝孔；32、阻尼塞；321、進(jìn)氣孔；322、第一節(jié)流孔；323、穩(wěn)壓腔；324、第二節(jié)流孔；325、穩(wěn)壓室；40、下氣浮軸承;50、定子;60、轉(zhuǎn)子。
【具體實(shí)施方式】
[0023]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:
[0024]如圖1、2、3、4所示，為本發(fā)明的一種高速氣浮電主軸，其包括機(jī)體10、軸芯20、上氣浮軸承30、下氣浮軸承40、多個(gè)阻尼塞32以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，機(jī)體10上設(shè)置有一進(jìn)氣通道11，該進(jìn)氣通道11的一端延伸至機(jī)體10外部形成與外界高壓氣源連通的進(jìn)氣口，上氣浮軸承30和下氣浮軸承40的結(jié)構(gòu)相同，其二者均固定在機(jī)體10上并在機(jī)體10的軸向相互錯(cuò)開一定距離，由此，使上氣浮軸承30和下氣浮軸承40分別與軸芯20的上、下端部配合，上氣浮軸承30和下氣浮軸承40上均設(shè)置有軸向的中心孔，軸芯20上、下端部分別穿接在上氣浮軸承30和下氣浮軸承40的中心孔內(nèi)，使軸芯20上、下端部分別與上氣浮軸承30和下氣浮軸承40樞轉(zhuǎn)配合；以上氣浮軸承30為例，在上氣浮軸承30上均勻分布有多個(gè)沿其徑向延伸的安裝孔31，該安裝孔31的外側(cè)端延伸至上氣浮軸承30的外表面并與進(jìn)氣通道11連通、內(nèi)側(cè)端則延伸至上氣浮軸承30的中心孔的側(cè)壁上；多個(gè)阻尼塞32分別與上氣浮軸承30和下氣浮軸承40上的安裝孔31——對應(yīng)，并且阻尼塞32安裝于安裝孔31的內(nèi)側(cè)端部，阻尼塞32上由外向內(nèi)依次設(shè)置有與安裝孔31連通的進(jìn)氣孔321、連通于進(jìn)氣孔321內(nèi)側(cè)端的第一節(jié)流孔322、連通于第一節(jié)流孔322內(nèi)側(cè)端的穩(wěn)壓腔323、連通于穩(wěn)壓腔323內(nèi)側(cè)端的第二節(jié)流孔324，該第二節(jié)流孔324的內(nèi)側(cè)端連通于軸芯20和上氣浮軸承30之間的間隙；阻尼塞32與下氣浮軸承40的配合與上述相同，在這里不做重復(fù)說明。與現(xiàn)有技術(shù)相同的，本發(fā)明中，阻尼塞32的內(nèi)側(cè)端面與上氣浮軸承30和下氣浮軸承40中心孔的側(cè)壁平齊，當(dāng)然，在考慮工件加工誤差的前提下，也可以讓阻尼塞32的內(nèi)側(cè)端面位于中心孔側(cè)壁的外偵牝只要確保其二者之間的距離足夠小以滿足使用要求即可。上述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)軸芯20繞自身中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，即帶動(dòng)軸芯20相對于上氣浮軸承30和下氣浮軸承40轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0025]本實(shí)用的高速氣浮電主軸在使用時(shí)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)軸芯20高速轉(zhuǎn)動(dòng)，以上氣浮軸承30與軸芯20配合處為例，外界高壓氣源經(jīng)過進(jìn)氣孔321進(jìn)入到阻尼塞32中，由第一節(jié)流孔322節(jié)流增壓后依次經(jīng)過穩(wěn)壓腔323、第二節(jié)流孔324之后在軸芯20與上氣浮軸承30之間形成高壓氣膜，均勻分布的多個(gè)徑向阻尼塞32在軸芯20外周緣形成均勻、穩(wěn)定的氣膜，對軸芯20形成徑向支承。如軸芯20發(fā)生偏擺時(shí)，該軸芯20必然向著其中一個(gè)阻尼塞32靠攏，在軸芯20向著該其中一個(gè)阻尼塞32靠攏的過程中，軸芯20與該阻尼塞32之間的間隙變小，此時(shí)，由于第二節(jié)流孔324的節(jié)流作用，氣體不會馬上從第二節(jié)流孔324中逆流泄壓，由于不能及時(shí)泄壓，其仍然對軸芯20施加與軸芯20偏擺方向相反的壓力，同時(shí)，在上述過程中，在上氣浮軸承30的圓周方向上與上述其中一個(gè)阻尼塞32正對的另一個(gè)阻尼塞32與軸芯20之間的間距逐漸增大，此時(shí)，由于在第一節(jié)流孔322與第二節(jié)流孔324之間設(shè)置一個(gè)穩(wěn)壓腔323，在軸芯20與該另一個(gè)阻尼塞32間距增大的過程中，由于設(shè)置兩個(gè)節(jié)流孔，并且在第一節(jié)流孔322和第二節(jié)流孔324之間設(shè)置穩(wěn)壓腔323，使進(jìn)氣孔321內(nèi)的氣流不會迅速的向軸芯20與該另一個(gè)阻尼塞32的間隙中補(bǔ)充，并且在穩(wěn)壓腔323內(nèi)部以及軸芯20與該另一個(gè)阻尼塞32之間形成一個(gè)瞬間的負(fù)壓，從而，通過上述的兩個(gè)相對設(shè)置的阻尼塞32，對軸芯20施加一個(gè)向著其偏擺方向相反的壓力，從而及時(shí)的糾正軸芯20的偏擺，尤其是在軸芯20高速轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，能夠?qū)S芯20起到較為明顯的糾偏效果。
[0026]為了增加軸芯20的穩(wěn)定性，尤其是增加軸芯20在高速轉(zhuǎn)動(dòng)情況下的穩(wěn)定性，在阻尼塞32的內(nèi)側(cè)端面開設(shè)有一穩(wěn)壓室325，該穩(wěn)壓室325與第二節(jié)流孔324連通，并且穩(wěn)壓室325呈由外向內(nèi)直徑逐漸增大的錐狀。
[0027]上述的進(jìn)氣孔321與第一節(jié)流孔322銜接處、穩(wěn)壓腔323與第二節(jié)流孔324銜接處均形成一個(gè)呈錐狀且直徑由外向內(nèi)逐漸減小的導(dǎo)流部，呈內(nèi)錐狀的導(dǎo)流部能夠?yàn)闅饬髟诠?jié)流時(shí)提供導(dǎo)向，減小氣流在流動(dòng)時(shí)的阻力。
[0028]本發(fā)明中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定在機(jī)體10內(nèi)的定子50、以及固定在軸芯20內(nèi)部與定子50匹配的轉(zhuǎn)子60，由于將轉(zhuǎn)子60置于軸芯20內(nèi)部，利用軸芯20包裹轉(zhuǎn)子60，無需在轉(zhuǎn)子60外部設(shè)置保護(hù)套，減小了軸芯20的整體外徑以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高了軸系的臨界轉(zhuǎn)速；同時(shí)，軸芯20可以選用鈦合金材料制成，一方面保證了定子50磁路的通暢、另一方面降低了軸芯20的重量。
[0029]為了進(jìn)一步提高軸芯20在高轉(zhuǎn)速工作狀態(tài)下的穩(wěn)定性，還可以在軸芯20的表面開設(shè)人字槽。
[0030]在以上的技術(shù)方案中，設(shè)置上氣浮軸承30和下氣浮軸承40，用以在軸芯20的兩端為軸芯20提供支承，本發(fā)明還可以是依據(jù)軸芯20的長度，設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的氣浮軸承，當(dāng)然，設(shè)置一個(gè)氣浮軸承，也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明防止軸芯20偏擺、提高氣浮電主軸加工精度的目的。
[0031]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)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.高速氣浮電主軸，其特征在于，包括， 機(jī)體，該機(jī)體上設(shè)置有一進(jìn)氣通道，進(jìn)氣通道的一端形成與外界高壓氣源連通的進(jìn)氣P ； 固定在機(jī)體上的氣浮軸承，該氣浮軸承上均勻分布有多個(gè)沿其徑向延伸的安裝孔，該安裝孔的外側(cè)端與進(jìn)氣通道的另一端導(dǎo)通、內(nèi)側(cè)端延伸至該氣浮軸承的中心孔； 穿接于中心孔內(nèi)且與氣浮軸承樞轉(zhuǎn)配合的軸芯； 多個(gè)與安裝孔一一對應(yīng)的阻尼塞，該阻尼塞安裝于安裝孔的內(nèi)側(cè)端，阻尼塞上由外向內(nèi)依次設(shè)置有與安裝孔連通的進(jìn)氣孔、連通于進(jìn)氣孔內(nèi)側(cè)端的第一節(jié)流孔、連通于第一節(jié)流孔內(nèi)側(cè)端的穩(wěn)壓腔、連通于穩(wěn)壓腔內(nèi)側(cè)端的第二節(jié)流孔，該第二節(jié)流孔的內(nèi)側(cè)端連通于軸芯和氣浮軸承之間的間隙； 以及用于帶動(dòng)軸芯相對于氣浮軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的高速氣浮電主軸，其特征在于，阻尼塞的內(nèi)側(cè)端面開設(shè)有一與第二節(jié)流孔連通的穩(wěn)壓室，該穩(wěn)壓室呈由外向內(nèi)直徑逐漸增大的錐狀。
3.如權(quán)利要求1所述的高速氣浮電主軸，其特征在于，進(jìn)氣孔與第一節(jié)流孔銜接處、穩(wěn)壓腔與第二節(jié)流孔銜接處均形成一個(gè)呈錐狀且直徑由外向內(nèi)逐漸減小的導(dǎo)流部。
4.如權(quán)利要求1所述的高速氣浮電主軸，其特征在于，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固定在機(jī)體內(nèi)的定子、以及固定在軸芯內(nèi)部與定子匹配的轉(zhuǎn)子。
5.如權(quán)利要求4所述的高速氣浮電主軸，其特征在于，軸芯采用鈦合金材料制成。
6.如權(quán)利要求1所述的高速氣浮電主軸，其特征在于，軸芯的表面開設(shè)有人字槽。
【專利摘要】高速氣浮電主軸，包括機(jī)體，其上設(shè)置有一進(jìn)氣通道；氣浮軸承，其上均勻分布有多個(gè)徑向延伸的安裝孔，該安裝孔的外側(cè)端與進(jìn)氣通道的另一端導(dǎo)通、內(nèi)側(cè)端延伸至該氣浮軸承的中心孔；穿接于中心孔內(nèi)且與氣浮軸承樞轉(zhuǎn)配合的軸芯；阻尼塞，該阻尼塞安裝于安裝孔的內(nèi)側(cè)端，阻尼塞上由外向內(nèi)依次設(shè)置有與安裝孔連通的進(jìn)氣孔、連通于進(jìn)氣孔內(nèi)側(cè)端的第一節(jié)流孔、連通于第一節(jié)流孔內(nèi)側(cè)端的穩(wěn)壓腔、連通于穩(wěn)壓腔內(nèi)側(cè)端的第二節(jié)流孔，該第二節(jié)流孔的內(nèi)側(cè)端連通于軸芯和氣浮軸承之間的間隙；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的高速氣浮電主軸能夠在工作時(shí)，對軸芯的偏擺進(jìn)行及時(shí)的糾正，從而有效的防止了軸芯的偏擺，提高了電主軸在高速工作狀態(tài)下的加工精度。
【IPC分類】B23B19-02
【公開號】CN104525981
【申請?zhí)枴緾N201410836776
【發(fā)明人】湯秀清, 張翰乾, 朱勝利, 賴燕根
【申請人】廣州市昊志機(jī)電股份有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月26日