一種氣浮軸承及氣浮高速高光電主軸的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機械加工的電主軸，尤指一種氣浮軸承及氣浮高速高光電主軸。本申請所述的高光電主軸，指在高速轉動下進行高光銑削的電主軸，能在所加工的零部件表面形成高光亮度和高平面度。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)高光電主軸為采用滾珠軸承的高光電主軸，往往出現振動偏大、動態(tài)偏擺不佳等精度問題，這是由于滾珠軸承自身的特點所引起的。采用滾珠軸承的高光電主軸雖然其徑向負重較好，但滾珠軸承采取接觸式滾動摩擦的形式來潤滑，會增大振動量，相應的也就提高了動態(tài)偏擺的runout值，這也將影響主軸的加工精度。采用滾珠軸承的高光電主軸的另一個不足之處就是難以達到超過60，OOOrpm的較佳高光銑削效果，受到其滾珠軸承潤滑形式的瓶頸限制，其轉速普遍限于40，000-60，OOOrpm之間，這個轉速范圍的高光加工效果并不理想。
[0003]隨著氣浮電主軸的不斷完善，其用途越來越廣，特別是應用于數控機床，對各種零部進行加工處理。氣浮電主軸利用高速氣流在轉軸和軸承間形成氣膜，并以此為潤滑實現轉軸高速轉動。其具有粘滯性小、耐高溫、無污染等優(yōu)點。采用氣浮潤滑的空氣靜壓軸承高光電主軸高也已問世。
[0004]不過，現有空氣靜壓軸承高光電主軸往往出現徑向負重不足的問題，這是由于目前的空氣靜壓軸承的自身結構決定的，此類電主軸轉子組件直徑成為瓶頸問題，受電主軸高工作轉速的要求，及高光機設備裝配主軸的內孔、定子功率等的限定，因此主軸結構是無法滿足大直徑轉子設計條件。目前的空氣靜壓軸承無法做到足夠大的徑向負重，直接導致高光主軸在銑削作業(yè)過程中出現精度誤差較大的嚴重性問題，無法實現在轉速不小于75，OOOrpm情況下穩(wěn)定工作，而只有轉速不小于75, OOOrpm情況下，空氣靜壓軸承高光電主軸加工效果才滿足目前的技術要求，所加工的零部件表面形成高光亮度和高平面度。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明需要解決的技術問題是，克服現有空氣靜壓軸承高光電主軸往往出現徑向負重不足的問題，提供一種氣浮軸承及氣浮高速高光電主軸。該氣浮軸承具有足夠大的徑向負重，使用該氣浮軸承的氣浮高速高光電主軸直接導致高光主軸在轉速不小于75，OOOrpm的銑削作業(yè)過程中精度高，所加工的零部件表面能夠形成高光亮度和高平面度。
[0006]為了實現上述任務，本發(fā)明一種氣浮軸承及氣浮高速高光電主軸采用下述技術方案。
[0007]—種氣浮軸承，包括圓筒狀且兩端無底的軸承主體，在軸承主體的前后兩端分別配裝前端徑向噴嘴和后端徑向噴嘴，前端徑向噴嘴和后端徑向噴嘴沿徑向設置并形成內外端，外端靠近外壁，內端靠近內壁；
在軸承主體前后兩端的外壁分別制有前端環(huán)形連通槽和后端環(huán)形連通槽，前端環(huán)形連通槽的位置與前端徑向噴嘴的外端對應并從外端將前端徑向噴嘴連通起來，后端環(huán)形連通槽的位置與后端徑向噴嘴的外端對應并從從外端將后端徑向噴嘴連通起來；
前端環(huán)形連通槽和后端環(huán)形連通槽的前后側分別安裝密封圈，致使前端環(huán)形連通槽和后端環(huán)形連通槽分別沿軸向被密封；
在軸承主體前后兩端的內壁分別制有前端內環(huán)形連通槽和后端內環(huán)形連通槽，前端內環(huán)形連通槽的位置與前端徑向噴嘴的內端對應并從內端將前端徑向噴嘴連通起來，后端內環(huán)形連通槽的位置與后端徑向噴嘴的內端對應并從內端將后端徑向噴嘴連通起來，以增大徑向負重；
在軸承主體外壁上之前端環(huán)形連通槽與后端環(huán)形連通槽間制有起排熱冷卻的水路環(huán)槽。
[0008]氣浮高速高光電主軸，包括軸體、前氣浮軸承、后氣浮軸承、定子、轉子、推力軸承、頂桿、水路/氣路組件及氣缸組件，軸體呈筒狀，在軸體內從前往后依次安裝推力軸承、前氣浮軸承、定子及后氣浮軸承，轉子穿設于推力軸承、前氣浮軸承、定子及后氣浮軸承；水路/氣路組件配裝于軸體的后端，氣缸組件配裝于水路/氣路組件的后端，頂桿沿軸向套設于轉子內并與水路/氣路組件及氣缸組件配裝；前氣浮軸承及后氣浮軸承分別為所述的一種氣浮軸承。
[0009]作為氣浮高速高光電主軸技術方案的進一步闡述，軸體包括軸體外套和軸體內膽，軸體內膽套設于軸體外套內，軸體內膽的外壁制有供冷卻水流通的水路槽，水路槽的兩端配裝水路槽密封圈；前氣浮軸承的水路環(huán)槽及后氣浮軸承的水路環(huán)槽分別與水路槽接通。
[0010]作為氣浮高速高光電主軸技術方案的進一步闡述，軸體內膽內沿軸向制有軸向氣路主通道；前氣浮軸承及后氣浮軸承各自的前端環(huán)形連通槽和后端環(huán)形連通槽皆與軸體內膽內的軸向氣路主通道連通。
[0011]作為氣浮高速高光電主軸技術方案的進一步闡述，定子包括定子外套、定子基體及導線繞組，定子外套及定子基體呈筒體狀，定子外套套包于定子基體外，導線繞組絕緣配置在定子基體軸向的兩端。
[0012]作為氣浮高速高光電主軸技術方案的進一步闡述，轉子包括轉子基體、轉子軸芯、轉子缸套、夾頭、夾頭鑲桿及圈式彈片，轉子基體呈筒體狀且前端制有轉子飛盤，夾頭設于轉子基體的最前端，轉子基體前端內制有一軸向階梯空間，在該階梯空間從前往后依次安裝圈式彈片和轉子軸芯，與轉子軸芯的外壁相對的轉子基體的內壁套設轉子缸套，夾頭鑲桿沿軸向與轉子軸芯旋接。
[0013]作為氣浮高速高光電主軸技術方案的進一步闡述，推力軸承呈筒狀且兩端無底，推力軸承位于轉子飛盤的前側面，在前氣浮軸承與推力軸承的前后之間且遠離其中心的位置設置推力間隙環(huán)，推力間隙環(huán)為在前氣浮軸承與推力軸承的前后之間容置轉子飛盤形成了容置空間；在推力軸承上制有徑向噴嘴并與軸體內膽軸向氣路主通道連通以形成氣體氣浮推力軸承的通路，推力軸承上還配置軸向噴嘴從轉子飛盤的前側面噴向轉子飛盤，使轉子飛盤氣浮。
[0014]作為氣浮高速高光電主軸技術方案的進一步闡述，前氣浮軸承沿軸向設有法蘭盤端面噴嘴，法蘭盤端面噴嘴的前端噴向轉子飛盤的后側面，使轉子飛盤氣浮。
[0015]作為氣浮高速高光電主軸技術方案的進一步闡述，水路/氣路組件包括本體及鑲件，本體的前端及后端分別為與后氣浮軸承及氣缸組件配裝的容置空間，鑲件具有軸向孔以讓桿件穿過；本體后端還設置氣室，氣室通過通氣道與氣缸組件的缸體上設置的軸向送氣道連通，氣室還通過一送氣接頭與前氣浮軸承、后氣浮軸承及推力軸承連通，向前氣浮軸承、后氣浮軸承及推力軸承送氣；工作后的氣體收回到氣室，并經與氣室連通的排氣口過濾排出軸體外；本體還配置冷卻水進水接頭和冷卻水出水接頭，冷卻水進水接頭和冷卻水出水接頭分別與軸體內膽上的水路槽接通，冷卻水從冷卻水進水接頭流進，經水路槽流經前氣浮軸承水路環(huán)槽及后氣浮軸承水路環(huán)槽，從冷卻水出水接頭排出。
[0016]作為氣浮高速高光電主軸技術方案的進一步闡述，氣缸組件包括缸體及動力板，缸體的前端與水路/氣路組件配裝，缸體的后端蓋設后蓋；缸體內設有多層隔板以形成多個疊設的缸室，各缸室配設動力板，隔板、動力板及后蓋平行設置；動力板與頂桿的后端固裝并隨頂桿前后移動，以形成活塞組合；缸體上設置軸向送氣道，各缸室制有徑向送氣斜孔，徑向送氣斜孔與缸體上設置的軸向送氣道連通；后蓋上還配置進氣接頭；
氣缸組件還配裝回位彈簧，回位彈簧套裝于頂桿并沿軸向設置。
[0017]同現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
1、本發(fā)明工作時通過空氣靜壓軸承潤滑來實現非接觸式潤滑，保證了電主軸的轉速可以超過80，000rpm，從而滿足了高光電主軸的銑削轉速要求，進而保證了加工產品的表面光亮度及平面度。
[0018]2、由于本發(fā)明采用的空氣靜壓軸承技術，在非接觸的潤滑條件下高速運轉，電主軸的振動、動態(tài)偏擺等高速動態(tài)性能得到了保障，目前本主電軸在測試條件下，100，OOOrpm的振動< 0.5mm/s，動態(tài)偏擺< 5 μ m，在高光加工作業(yè)中可以更好的保證加工精度，同時提高了加工效率，降低了成本。
[0019]3、從理論上講空氣靜壓軸承在徑向負載方面不如滾珠式電主軸，但本發(fā)明在軸承主體前后兩端的內壁分別制有前端內環(huán)形連通槽和后端內環(huán)形連通槽，前端內環(huán)形連通槽的位置與前端徑向噴嘴的內端對應并從內端將前端徑向噴嘴連通起來，后端內環(huán)形連通槽的位置與后端徑