高精度靜壓主軸的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高精度靜壓主軸，包括主軸本體、徑向定心軸承、軸向止推軸承和供油系統(tǒng)，徑向定心軸承由主軸本體和前、后端軸承套組成，前端軸承套由甲內(nèi)套和甲外套緊配合組成，后端軸承套由乙內(nèi)套和乙外套緊配合組成，甲乙內(nèi)套與主軸配合的內(nèi)孔上均布有四個(gè)承壓槽，每承壓槽內(nèi)部有一節(jié)流器，供油系統(tǒng)經(jīng)甲、乙外套上的環(huán)槽為四個(gè)節(jié)流器供油；軸向止推軸承由主軸本體左端的法蘭端面和徑向定心軸承的前端軸承套及緊固在主軸中后部的鎖緊套組成，止推軸承的承壓槽和節(jié)流器設(shè)置在軸承套的左右兩個(gè)端面上，供油系統(tǒng)為節(jié)流器供油。優(yōu)點(diǎn)是：本實(shí)用新型能夠在低速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下滿足精度和剛度要求。
【專利說(shuō)明】
局精度靜壓主軸
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于靜壓主軸領(lǐng)域，尤其涉及一種高精度靜壓主軸。
【背景技術(shù)】
[0002]前數(shù)控機(jī)床的主軸大多采用滾動(dòng)軸承，能確保0.001?0.003mm的主軸旋轉(zhuǎn)精度。但數(shù)控機(jī)床的精度在不斷提高，據(jù)半個(gè)多世紀(jì)的統(tǒng)計(jì)資料，正以每8?10年提高一倍的速度前進(jìn)，當(dāng)前數(shù)控機(jī)床的精度已經(jīng)來(lái)到高精時(shí)代，加工粗糙度要求Ra < 0.Ιμπι，這要求包括主軸在內(nèi)的加工系統(tǒng)(機(jī)床、刀具、夾具、地基等)振動(dòng)要小，而使用滾動(dòng)軸承的主軸本身就是震源，加工光潔度無(wú)法確保RaS0.Ιμπι，采用傳統(tǒng)經(jīng)典動(dòng)靜壓結(jié)構(gòu)的主軸在磨床上應(yīng)用已有半個(gè)多世紀(jì)的歷史，這種動(dòng)靜壓主軸精度可高達(dá)0.0005mm，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有很好的剛度和精度，磨削的光潔度也可實(shí)現(xiàn)Ra < 0.Ιμπι，但它只能用于磨床類機(jī)床，在磨床以外的其他機(jī)床上，由于其轉(zhuǎn)速較低，無(wú)法產(chǎn)生足夠的動(dòng)壓的壓差，不能滿足低速運(yùn)轉(zhuǎn)下的精度和剛度要求，無(wú)法使用動(dòng)靜壓主軸。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種高精度靜壓主軸，該靜壓主軸能夠在低速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下滿足精度和剛度要求。
[0004]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:
[0005]—種高精度靜壓主軸，包括主軸本體和徑向定心軸承、軸向止推軸承和供油系統(tǒng)，所述徑向定心軸承由主軸本體和前端軸承套、后端軸承套組成，而前端軸承套由甲內(nèi)套和甲外套緊配合組成，后端軸承套由乙內(nèi)套和乙外套緊配合組成，甲內(nèi)套、乙內(nèi)套與主軸本體配合的內(nèi)孔上設(shè)有四個(gè)均布的承壓槽，每個(gè)承壓槽內(nèi)部有一個(gè)節(jié)流器，供油系統(tǒng)通過(guò)管路經(jīng)甲外套和乙外套上的環(huán)槽為四個(gè)節(jié)流器供油；
[0006]軸向止推軸承，由主軸本體左端的法蘭端面和徑向定心軸承的前端軸承套及緊固在主軸本體中后部的鎖緊套組成，主軸法蘭右端面和前端軸承套的左端面組成止推軸承的左工作面，鎖緊套的左端面和前端軸承套的右端面組成止推軸承的右工作面，止推軸承的承壓槽和節(jié)流器設(shè)置在前端軸承套的左右兩個(gè)端面上，供油系統(tǒng)為節(jié)流器供油，左端的節(jié)流器控制右端的承壓槽，右端的節(jié)流器控制左端的承壓槽。
[0007]本實(shí)用新型還可以采用如下技術(shù)方案:
[0008]在主軸本體前端的前端法蘭蓋和主軸本體后端的后端法蘭蓋上均開有氣密封環(huán)槽。這種結(jié)構(gòu)第一個(gè)作用是形成對(duì)液壓油的密封，使其經(jīng)密閉的管路流回油箱。第二個(gè)作用是用高于大氣壓的空氣壓力防止灰塵和污物浸入液壓油。
[0009]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0010]本實(shí)用新型采用了以上技術(shù)方案后，本實(shí)用新型靜壓主軸的節(jié)流器由動(dòng)(軸)靜(套)二部分組成，工作時(shí)動(dòng)靜兩部分之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而工作時(shí)具有自潔作用，完全消除了外置節(jié)流器的污物堆積現(xiàn)象，因而具有更高的參數(shù)穩(wěn)定性和工作可靠性；由于反饋?zhàn)饔?，本?shí)用新型靜壓主軸具有比傳統(tǒng)經(jīng)典動(dòng)靜壓主軸更高的剛度和精度。由于本實(shí)用新型的靜壓主軸采用氣密封，消除了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)靜壓主軸因使用密封件而造成的摩擦阻力，因而具有更好的性能，更高的可靠性。供油油路具有為液壓油加溫和冷卻的功能，可使液壓油控制在設(shè)定溫度的±0.5°C之內(nèi)。消除了溫度變化所造成的主軸組件的變形，因而性能更穩(wěn)定。由于節(jié)流器直接雕銑在軸承套內(nèi)孔表面上，使節(jié)流器到承壓槽之間的管路最短，其有所容納的液壓油體積最小，減小了油的容積和管路彈性對(duì)壓力傳遞的延遲，使節(jié)流器對(duì)承壓槽的控制更快，即控制的過(guò)渡過(guò)程更快，時(shí)間常數(shù)更小，這使本實(shí)用新型具有反饋?zhàn)饔玫膬?nèi)置節(jié)流器靜壓主軸在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不使用動(dòng)平衡裝置而實(shí)現(xiàn)較高精度的平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0012]圖2是靜壓軸承端面結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖3是供油系統(tǒng)液壓原理圖；
[0014]圖4是內(nèi)套內(nèi)圓周面上的節(jié)流器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖5是端面上的節(jié)流器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖6是節(jié)流器的反饋原理示意圖。
[0017]圖中:1.主軸本體;2.前端法蘭蓋;3.前端軸承套;4.主軸套;5.甲外套;6.甲內(nèi)套；
7.鎖緊套;8.乙外套;9.乙內(nèi)套；10.后端軸承套；11.后端法蘭蓋;12.粗過(guò)濾器;13.葉片栗；14.壓差發(fā)訊器;15.壓力表;16.高壓球閥；17.蓄能器;18.油冷卻機(jī)；19.單向閥；20.比例溢流閥;21.精過(guò)濾器；22.三相電機(jī)；23.空氣濾清器；24.液位計(jì);25.溫度計(jì);26.油箱;27.承壓槽;28.節(jié)流器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的【實(shí)用新型內(nèi)容】、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下:
[0019]請(qǐng)參閱圖1至圖6，
[0020]—種高精度靜壓主軸，包括主軸本體I和徑向定心軸承、軸向止推軸承和供油系統(tǒng)，徑向定心軸承由主軸本體和前端軸承套3、后端軸承套10組成，而前端軸承套由甲內(nèi)套6和甲外套5緊配合組成，后端軸承套由乙內(nèi)套9和乙外套緊8配合組成，甲內(nèi)套、乙內(nèi)套與主軸本體配合的內(nèi)孔上設(shè)有四個(gè)均布的承壓槽，每個(gè)承壓槽內(nèi)部有一個(gè)節(jié)流器，供油系統(tǒng)通過(guò)管路經(jīng)甲外套和乙外套上的環(huán)槽為四個(gè)節(jié)流器供油；甲、乙內(nèi)套上的內(nèi)圓周面上的節(jié)流器直接加工在內(nèi)套上的內(nèi)圓周面上，節(jié)流器在承壓槽的環(huán)形圈內(nèi)部，節(jié)流器與承壓槽同時(shí)加工出來(lái)的。
[0021]軸向止推軸承，由主軸本體左端的法蘭端面和徑向定心軸承的前端軸承套及緊固在主軸本體中后部的鎖緊套7組成，主軸法蘭右端面和前端軸承套3的左端面組成止推軸承的左工作面，鎖緊套的左端面和前端軸承套的右端面組成止推軸承的右工作面，止推軸承的承壓槽和節(jié)流器設(shè)置在前端軸承套的左右兩個(gè)端面上，供油系統(tǒng)為節(jié)流器供油。端面上的節(jié)流器是在軸承端面上的一個(gè)凸起，加工成圖5中槽的形狀。左端的節(jié)流器控制右端的承壓槽，右端的節(jié)流器控制左端的承壓槽。
[0022]在前端軸承套的前方，設(shè)有通過(guò)螺栓固定在前端軸承套上的前端法蘭蓋，在后端軸承套的后方，設(shè)有通過(guò)螺栓固定在后端軸承套上的后端法蘭蓋。在前端法蘭蓋2和后端法蘭蓋11上均開有氣密封環(huán)槽。
[0023]如圖3所示，供油系統(tǒng)包括油箱26，油箱上設(shè)有溫度計(jì)25、液位計(jì)24和空氣濾清器23，油箱上還設(shè)有粗過(guò)濾器12，油箱通過(guò)粗過(guò)濾器與葉片栗13相連，葉片栗被三相電機(jī)22驅(qū)動(dòng)，葉片栗的下游設(shè)有并聯(lián)的精過(guò)濾器21和壓差發(fā)訊器14，精過(guò)濾器的下游設(shè)有比例溢流閥20，精過(guò)濾器的下游設(shè)有單向閥19，單向閥的下游旁路上自遠(yuǎn)離單向閥至靠近單向閥依次設(shè)有壓力表15，高壓球閥16和蓄能器17，單向閥的下游還與接力器的供油端口連通。粗過(guò)濾器的規(guī)格為80μπι，精過(guò)濾器的規(guī)格為ΙΟμπι。粗過(guò)濾器12和精過(guò)濾器21為主軸旋轉(zhuǎn)提供清潔的油液，保證主軸運(yùn)轉(zhuǎn)油液的清潔度，比例溢流閥20保證供油壓力不能過(guò)高，對(duì)液壓系統(tǒng)均起保護(hù)作用，蓄能器17對(duì)供油壓力起穩(wěn)壓作用，還能實(shí)現(xiàn)應(yīng)意外(如斷電)情況下主軸仍能在短時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)，確保主軸不被破壞。
[0024]本實(shí)用新型的動(dòng)作原理為:
[0025]如圖2、6所示，甲內(nèi)套6、乙內(nèi)套9的內(nèi)圓周面用多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床雕銑了四個(gè)均布的承壓槽27和四個(gè)均布的節(jié)流器28，四個(gè)節(jié)流器由供油系統(tǒng)通過(guò)軸承套內(nèi)外套之間配合面上的環(huán)槽供油，每個(gè)節(jié)流器均通過(guò)甲內(nèi)套6、乙內(nèi)套9的上的孔和內(nèi)外套上的環(huán)槽為對(duì)面180°的承壓槽供油，即控制對(duì)面180°的承壓槽。如圖2所示，當(dāng)在外力的作用下，主軸I有微小徑向移動(dòng)Ah，這時(shí)的承壓槽I與軸的間隙相應(yīng)減小Ah，而對(duì)面的承壓槽m與軸的間隙相應(yīng)增加相同的量A h，從而間隙減小的承壓槽阻力增加、壓力提高，間隙增加的承壓槽阻力減小，壓力降低，從而這兩個(gè)相對(duì)應(yīng)的承壓槽產(chǎn)生一與造成軸移動(dòng)的外力方向相反力，當(dāng)這個(gè)力與外力相等時(shí)，軸停止移動(dòng)，停在新的位置上，以上過(guò)程與傳統(tǒng)經(jīng)典靜壓軸承并無(wú)不同。
[0026]其根本的不同在于在以上的動(dòng)作過(guò)程中，承壓槽間隙減小同時(shí)造成設(shè)置在其內(nèi)的節(jié)流器與軸的間隙減小一相同量，從而這一節(jié)流器的阻力增加，由其供油的間隙阻力增加，其供油減小受其控制的180°對(duì)面的承壓槽壓力將進(jìn)一步降低，而這個(gè)壓力降低一邊的承壓槽內(nèi)的節(jié)流器因間隙增加相同量而阻力減小，從而其向?qū)γ?80°間隙已減小壓力已增加的承壓槽的供油進(jìn)一步增加，從而其壓力進(jìn)一步提高。
[0027]這就是這種內(nèi)置節(jié)流器的反饋?zhàn)饔?，很顯然這一反饋?zhàn)饔门c傳統(tǒng)經(jīng)典無(wú)反饋?zhàn)饔玫耐庵霉?jié)流器結(jié)構(gòu)相比，在相同的軸位移量下，將產(chǎn)生更大的抵抗負(fù)載變化的壓力差;反過(guò)來(lái)說(shuō)，如產(chǎn)生相同的與負(fù)載方向相反的力，本實(shí)用新型具有反饋?zhàn)饔玫膬?nèi)置節(jié)流器靜壓主軸將比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的節(jié)流器無(wú)反饋?zhàn)饔玫撵o壓軸承具有更小的位移，即具有高得多的剛度和精度，這就是本實(shí)用新型靜壓主軸要達(dá)到的目的。
[0028]止推軸承的承壓原理與徑向軸承相同，在此不再贅述。
[0029]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高精度靜壓主軸，包括主軸本體，其特征在于:還包括有徑向定心軸承、軸向止推軸承和供油系統(tǒng)，所述徑向定心軸承由主軸本體和前端軸承套、后端軸承套組成，而前端軸承套由甲內(nèi)套和甲外套緊配合組成，后端軸承套由乙內(nèi)套和乙外套緊配合組成，甲內(nèi)套、乙內(nèi)套與主軸本體配合的內(nèi)孔上設(shè)有四個(gè)均布的承壓槽，每個(gè)承壓槽內(nèi)部有一個(gè)節(jié)流器，供油系統(tǒng)通過(guò)管路經(jīng)甲外套和乙外套上的環(huán)槽為四個(gè)節(jié)流器供油； 軸向止推軸承，由主軸本體左端的法蘭端面和徑向定心軸承的前端軸承套及緊固在主軸本體中后部的鎖緊套組成，主軸法蘭右端面和前端軸承套的左端面組成止推軸承的左工作面，鎖緊套的左端面和前端軸承套的右端面組成止推軸承的右工作面，止推軸承的承壓槽和節(jié)流器設(shè)置在前端軸承套的左右兩個(gè)端面上，供油系統(tǒng)為節(jié)流器供油，左端的節(jié)流器控制右端的承壓槽，右端的節(jié)流器控制左端的承壓槽。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度靜壓主軸，其特征在于:在主軸本體前端的前端法蘭蓋和主軸本體后端的后端法蘭蓋上均開有氣密封環(huán)槽。
【文檔編號(hào)】F16C32/06GK205578518SQ201620129873
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年2月19日
【發(fā)明人】路文忠, 付耀華, 夏國(guó)利, 范長(zhǎng)庚, 郭章信, 毛瑞明
【申請(qǐng)人】天津市第二機(jī)床有限公司