一種氣浮軸承及氣浮高速高光電主軸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)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(zhuǎn)動下進(jìn)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(shù)】
[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(xiàn)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(diǎn)所引起的。采用滾珠軸承的高光電主軸雖然其徑向負(fù)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(yīng)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(gè)不足之處就是難以達(dá)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(zhuǎn)速普遍限于40，000-60,OOOrpm之間，這個(gè)轉(zhuǎn)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(yīng)用于數(shù)控機(jī)床，對各種零部進(jìn)行加工處理。氣浮電主軸利用高速氣流在轉(zhuǎn)軸和軸承間形成氣膜，并以此為潤滑實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸高速轉(zhuǎn)動。其具有粘滯性小、耐高溫、無污染等優(yōu)點(diǎn)。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(xiàn)有空氣靜壓軸承高光電主軸往往出現(xiàn)徑向負(fù)重不足的問題，這是由于目前的空氣靜壓軸承的自身結(jié)構(gòu)決定的，此類電主軸轉(zhuǎn)子組件直徑成為瓶頸問題，受電主軸高工作轉(zhuǎn)速的要求，及高光機(jī)設(shè)備裝配主軸的內(nèi)孔、定子功率等的限定，因此主軸結(jié)構(gòu)是無法滿足大直徑轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)條件。目前的空氣靜壓軸承無法做到足夠大的徑向負(fù)重，直接導(dǎo)致高光主軸在銑削作業(yè)過程中出現(xiàn)精度誤差較大的嚴(yán)重性問題，無法實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)速不小于75，OOOrpm情況下穩(wěn)定工作，而只有轉(zhuǎn)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(shù)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(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有空氣靜壓軸承高光電主軸往往出現(xiàn)徑向負(fù)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(fù)重，使用該氣浮軸承的氣浮高速高光電主軸直接導(dǎo)致高光主軸在轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型一種氣浮軸承及氣浮高速高光電主軸采用下述技術(shù)方案。
[0007]一種氣浮軸承，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(shè)置并形成內(nèi)外端，外端靠近外壁，內(nèi)端靠近內(nèi)壁；
[0008]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(yīng)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(yīng)并從從外端將后端徑向噴嘴連通起來；
[0009]前端環(huán)形連通槽和后端環(huán)形連通槽的前后側(cè)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；
[0010]在軸承主體前后兩端的內(nèi)壁分別制有前端內(nèi)環(huán)形連通槽和后端內(nèi)環(huán)形連通槽，前端內(nèi)環(huán)形連通槽的位置與前端徑向噴嘴的內(nèi)端對應(yīng)并從內(nèi)端將前端徑向噴嘴連通起來，后端內(nèi)環(huán)形連通槽的位置與后端徑向噴嘴的內(nèi)端對應(yīng)并從內(nèi)端將后端徑向噴嘴連通起來，以增大徑向負(fù)重；
[0011]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。
[0012]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(zhuǎn)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(nèi)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(zhuǎn)子穿設(shè)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(shè)于轉(zhuǎn)子內(nèi)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。
[0013]作為氣浮高速高光電主軸技術(shù)方案的進(jìn)一步闡述，軸體包括軸體外套和軸體內(nèi)膽，軸體內(nèi)膽套設(shè)于軸體外套內(nèi)，軸體內(nèi)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。
[0014]作為氣浮高速高光電主軸技術(shù)方案的進(jìn)一步闡述，軸體內(nèi)膽內(nèi)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(nèi)膽內(nèi)的軸向氣路主通道連通。
[0015]作為氣浮高速高光電主軸技術(shù)方案的進(jìn)一步闡述，定子包括定子外套、定子基體及導(dǎo)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(dǎo)線繞組絕緣配置在定子基體軸向的兩端。
[0016]作為氣浮高速高光電主軸技術(shù)方案的進(jìn)一步闡述，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子基體、轉(zhuǎn)子軸芯、轉(zhuǎn)子缸套、夾頭、夾頭鑲桿及圈式彈片，轉(zhuǎn)子基體呈筒體狀且前端制有轉(zhuǎn)子飛盤，夾頭設(shè)于轉(zhuǎn)子基體的最前端，轉(zhuǎn)子基體前端內(nèi)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(zhuǎn)子軸芯，與轉(zhuǎn)子軸芯的外壁相對的轉(zhuǎn)子基體的內(nèi)壁套設(shè)轉(zhuǎn)子缸套，夾頭鑲桿沿軸向與轉(zhuǎn)子軸芯旋接。
[0017]作為氣浮高速高光電主軸技術(shù)方案的進(jìn)一步闡述，推力軸承呈筒狀且兩端無底，推力軸承位于轉(zhuǎn)子飛盤的前側(cè)面，在前氣浮軸承與推力軸承的前后之間且遠(yuǎn)離其中心的位置設(shè)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(zhuǎn)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(nèi)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(zhuǎn)子飛盤的前側(cè)面噴向轉(zhuǎn)子飛盤，使轉(zhuǎn)子飛盤氣浮。
[0018]作為氣浮高速高光電主軸技術(shù)方案的進(jìn)一步闡述，前氣浮軸承沿軸向設(shè)有法蘭盤端面噴嘴，法蘭盤端面噴嘴的前端噴向轉(zhuǎn)子飛盤的后側(cè)面，使轉(zhuǎn)子飛盤氣浮。
[0019]作為氣浮高速高光電主軸技術(shù)方案的進(jìn)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(shè)置氣室，氣室通過通氣道與氣缸組件的缸體上設(shè)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(jīng)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(jìn)水接頭和冷卻水出水接頭，冷卻水進(jìn)水接頭和冷卻水出水接頭分別與軸體內(nèi)膽上的水路槽接通，冷卻水從冷卻水進(jìn)水接頭流進(jìn)，經(jīng)水路槽流經(jīng)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。
[0020]作為氣浮高速高光電主軸技術(shù)方案的進(jìn)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(shè)后蓋；缸體內(nèi)設(shè)有多層隔板以形成多個(gè)疊設(shè)的缸室，各缸室配設(shè)動力板，隔板、動力板及后蓋平行設(shè)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(shè)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(shè)置的軸向送氣道連通；后蓋上還配置進(jìn)氣接頭；
[0021]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(shè)置。
[0022]同現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0023]1、本實(shí)用新型工作時(shí)通過空氣靜壓軸承潤滑來實(shí)現(xiàn)非接觸式潤滑，保證了電主軸的轉(zhuǎn)速可以超過80，OOOrpm，從而滿足了高光電主軸的銑削轉(zhuǎn)速要求，進(jìn)而保證了加工產(chǎn)品的表面光亮度及平面度。
[0024]2、由于本實(shí)用新型采用的空氣靜壓軸承技術(shù)，在非接觸的潤滑條件下高速運(yùn)轉(zhuǎn)，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的振動彡0.5mm/s，動態(tài)偏擺彡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(shí)提高了加工效率，降低了成本。
[0025]3、從理論上講空氣靜壓軸承在徑向負(fù)載方面不如滾珠式電主軸，但本實(shí)用新型在軸承主體前后兩端的內(nèi)壁分別制有前端內(nèi)環(huán)形連通槽和后端內(nèi)環(huán)形連通槽，前端內(nèi)環(huán)形連通槽的位置與前端徑向噴嘴的內(nèi)端對應(yīng)并從內(nèi)端將前端徑向噴嘴連通起來，后端內(nèi)環(huán)形連通槽的位置與后端徑向噴嘴的內(nèi)端對應(yīng)并從內(nèi)端將后端徑向噴嘴連通