一種高速氣浮電主軸的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種高速氣浮電主軸，包括機(jī)體、定子、上氣浮軸承、下氣浮軸承、軸芯及定軸，所述機(jī)體、上氣浮軸承和下氣浮軸承上設(shè)有連通的輸氣通道，用于形成將所述軸芯懸浮的氣膜，所述定軸內(nèi)設(shè)有冷卻水通道，該定軸的外表面與所述軸芯的內(nèi)表面之間設(shè)有與所述冷卻水通道相連通的冷卻間隙，該冷卻間隙頂部封閉，下部開口。本實用新型通過將冷卻水通道設(shè)置在定軸內(nèi)，在工作時不斷向軸芯內(nèi)壁直接噴射冷卻水，該冷卻水進(jìn)而充滿所述冷卻間隙對軸芯進(jìn)行持續(xù)冷卻，達(dá)到降低軸芯溫度的目的，該冷卻間隙結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，且冷卻水直接與軸芯接觸，冷卻效率高，從而確保該電主軸具有更好的穩(wěn)定性和更高的精度。
【專利說明】一種高速氣浮電主軸
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及數(shù)控機(jī)床中的精密加工主軸，尤其涉及一種高速氣浮電主軸。
【背景技術(shù)】
[0002]氣浮主軸是利用高速氣流在轉(zhuǎn)軸和軸承之間形成一層薄薄的氣膜，并以此作為潤滑劑實現(xiàn)轉(zhuǎn)軸高速轉(zhuǎn)動的一種新型滑動軸承機(jī)構(gòu)，其具有粘滯性小、耐高溫、無污染的優(yōu)點(diǎn)，因而被越來越多的應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床中，對各種零部件進(jìn)行加工處理。一般的，這種主軸的轉(zhuǎn)速極高、工作時間長，在這樣的工作條件下，帶來的問題就是機(jī)器發(fā)熱嚴(yán)重，容易造成轉(zhuǎn)軸和軸承變形，從而影響加工精度，降低主軸工作的穩(wěn)定性，縮短其使用壽命。為此人們設(shè)計出帶有水冷卻系統(tǒng)的主軸，如中國專利申請?zhí)?200610124264的實用新型專利，公開了一種氣浮高速電主軸，其在機(jī)體上設(shè)有水冷卻系統(tǒng)，從而達(dá)到給轉(zhuǎn)軸降溫的效果。然而上述專利中使用的水冷卻系統(tǒng)不能直接作用于轉(zhuǎn)軸及軸承，其降溫效率比較低；且該水冷卻系統(tǒng)中的水通道比較復(fù)雜，難于加工，從而增加了制造成本。
實用新型內(nèi)容
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種高速氣浮電主軸，其具有易加工、冷卻效率高的特點(diǎn)，從而確保電主軸具有更好的穩(wěn)定性及更高精度的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種高速氣浮電主軸，包括機(jī)體、定子、上氣浮軸承、下氣浮軸承、軸芯及定軸，所述定子固定于機(jī)體內(nèi)部，上氣浮軸承和下氣浮軸承分別裝設(shè)于定子的上下方，軸芯上固定有與定子相配合的轉(zhuǎn)子，該軸芯穿設(shè)于定子、上氣浮軸承和下氣浮軸承形成的軸向通孔內(nèi)，所述定軸穿設(shè)于軸芯內(nèi)并固定于機(jī)體上；其中，所述機(jī)體、上氣浮軸承和下氣浮軸承上設(shè)有連通的輸氣通道，該輸氣通道用于在所述軸芯與上、下氣浮軸承的接觸面之間產(chǎn)生將該軸芯懸浮的氣膜；所述定軸內(nèi)設(shè)有貫穿定軸上下表面的冷卻水通道，定軸的外表面與軸芯的內(nèi)表面之間設(shè)有與該冷卻水通道相連通的冷卻間隙，該冷卻間隙頂部封閉，下部開口。
[0006]進(jìn)一步地，還包括設(shè)于下氣浮軸承下方的推力軸承，所述軸芯下部側(cè)壁向外凸設(shè)有環(huán)形支撐部，該支撐部伸入于下氣浮軸承與推力軸承之間。
[0007]進(jìn)一步地，所述輸氣通道包括設(shè)于機(jī)體側(cè)壁內(nèi)的主通道、設(shè)于上氣浮軸承內(nèi)部的上氣浮通道、設(shè)于下氣浮軸承內(nèi)部的下氣浮通道及設(shè)于推力軸承內(nèi)部的推力氣浮通道，該上氣浮通道、下氣浮通道和推力氣浮通道均與主通道連通，且該上氣浮通道、下氣浮通道和推力氣浮通道均設(shè)有通向軸芯外表面的阻尼孔。
[0008]進(jìn)一步地，所述主通道分設(shè)于機(jī)體側(cè)壁內(nèi)并沿著軸向貫通機(jī)體；所述上氣浮通道包括第一環(huán)形導(dǎo)氣槽及分布于該第一環(huán)形導(dǎo)氣槽圓周上的數(shù)個第一軸向?qū)夤?；所述下氣浮通道包括第二環(huán)形導(dǎo)氣槽及分布于該第二環(huán)形導(dǎo)氣槽圓周上的數(shù)個第二軸向?qū)夤?；所述推力氣浮通道包括第三環(huán)形導(dǎo)氣槽及分布于該第三環(huán)形導(dǎo)氣槽圓周上的數(shù)個第一徑向?qū)夤堋0009]進(jìn)一步地，所述第一軸向?qū)夤芎偷诙S向?qū)夤艿纳舷聝啥瞬烤O(shè)有通向軸芯外表面的徑向阻尼孔；所述第二軸向?qū)夤艿南露诉€設(shè)有第二徑向?qū)夤?，該第二徑向?qū)夤茉O(shè)有通向所述軸芯支撐部上表面的軸向阻尼孔；所述推力軸承的第一徑向?qū)夤苌显O(shè)有通向所述軸芯支撐部下表面的軸向阻尼孔。
[0010]進(jìn)一步地，所述通向軸芯支撐部的軸向阻尼孔沿徑向設(shè)有至少兩排。
[0011]進(jìn)一步地，所述冷卻水通道包括主冷卻水通道及副冷卻水通道，該副冷卻水通道與所述冷卻間隙通過噴水孔相連通。
[0012]進(jìn)一步地，所述定軸下端設(shè)有連通主冷卻水通道的出水管，該出水管伸出于軸芯下端面，軸芯內(nèi)部靠近定軸下端面處設(shè)有錐面，該錐面與定軸的下端面形成一容置腔，該容置腔銜接所述冷卻間隙的下部并通過出水管與軸芯之間的間隙與外界連通。
[0013]如上所述，本實用新型一種高速氣浮電主軸將冷卻水通道設(shè)置在定軸內(nèi)，在工作時不斷向軸芯內(nèi)壁直接噴射冷卻水，該冷卻水進(jìn)而充滿所述冷卻間隙對軸芯進(jìn)行持續(xù)冷卻，達(dá)到降低軸芯溫度的目的，該冷卻間隙結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，且冷卻水直接與軸芯接觸，冷卻效率高，從而確保該電主軸具有更好的穩(wěn)定性和更高的精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型一種高速氣浮電主軸的縱向剖視圖；
[0015]圖2為本實用新型一種高速氣浮電主軸另一個角度的縱向剖視圖(為了便于清楚顯示其內(nèi)部構(gòu)造，去除了定軸這一部件);
[0016]圖3為本實用新型的推力軸承A向剖視圖；
[0017]圖4為本實用新型的定軸與軸芯的縱向剖視圖。
[0018]其中:10、機(jī)體；11、主通道；21、定子；22、轉(zhuǎn)子；30、上氣浮軸承；31、第一環(huán)形導(dǎo)氣槽；32、第一軸向?qū)夤埽?0、下氣浮軸承；41、第二環(huán)形導(dǎo)氣槽；42、第二軸向?qū)夤埽?3、第二徑向?qū)夤埽?0、軸芯；51、支撐部；60、推力軸承；61、第三環(huán)形導(dǎo)氣槽；62、第一徑向?qū)夤埽?0、定軸；71、冷卻水通道；711、主冷卻水通道；712、副冷卻水通道；713、出水管'72、噴水孔；73、容置腔；75、冷卻間隙；361、徑向阻尼孔；362、軸向阻尼孔。
【具體實施方式】
[0019]下面，結(jié)合附圖以及【具體實施方式】，對本實用新型做進(jìn)一步描述:
[0020]請參閱圖1至圖4，本實用新型提供一種高速氣浮電主軸，其一較佳實施例包括機(jī)體10、定子21、上氣浮軸承30、下氣浮軸承40、軸芯50、推力軸承60及定軸70。
[0021]所述定子21固定于機(jī)體10內(nèi)部，上氣浮軸承30和下氣浮軸承40分別固定設(shè)于定子21的上下方，所述推力軸承60位于下氣浮軸承40下方，軸芯50上固定有與定子21相配合的轉(zhuǎn)子22，該軸芯50穿設(shè)于定子21、上氣浮軸承30、下氣浮軸承40和推力軸承60之間形成的軸向通孔內(nèi)，具體地，軸芯50下部側(cè)壁向外凸設(shè)有環(huán)形支撐部51，該支撐部51伸入于下氣浮軸承40與推力軸承60之間。
[0022]所述機(jī)體10、上氣浮軸承30、下氣浮軸承40和推力軸承60上設(shè)有連通的輸氣通道，在機(jī)器工作時，通過往輸氣通道內(nèi)輸入高壓氣流，可產(chǎn)生使轉(zhuǎn)軸懸浮的氣膜，從而使得軸芯50能無摩擦的高速轉(zhuǎn)動；具體地，該輸氣通道包括設(shè)于機(jī)體10側(cè)壁內(nèi)的主通道11、設(shè)于上氣浮軸承30內(nèi)部的上氣浮通道、設(shè)于下氣浮軸承40內(nèi)部的下氣浮通道及設(shè)于推力軸承60內(nèi)部的推力氣浮通道，所述主通道11分設(shè)于機(jī)體10側(cè)壁內(nèi)并沿著軸向貫通機(jī)體10 ；該上氣浮通道、下氣浮通道和推力氣浮通道均與主通道11連通，且該上氣浮通道、下氣浮通道和推力氣浮通道均設(shè)有通向軸芯50外表面的阻尼孔，氣流從這些阻尼孔噴在軸芯50外表面，從而在軸芯50與軸承之間形成所述氣膜。
[0023]具體地，所述上氣浮通道包括第一環(huán)形導(dǎo)氣槽31及分布于該第一環(huán)形導(dǎo)氣槽31圓周上的數(shù)個第一軸向?qū)夤?2 ;所述下氣浮通道包括第二環(huán)形導(dǎo)氣槽41及分布于該第二環(huán)形導(dǎo)氣槽41圓周上的數(shù)個第二軸向?qū)夤?2 ;所述推力氣浮通道包括第三環(huán)形導(dǎo)氣槽61及分布于該第三環(huán)形導(dǎo)氣槽61圓周上的數(shù)個第一徑向?qū)夤?2 ;該第一軸向?qū)夤?2和第二軸向?qū)夤?2的上下兩端部均設(shè)有通向軸芯50外表面的徑向阻尼孔361 ;所述第二軸向?qū)夤?2的下端還設(shè)有向外延伸的第二徑向?qū)夤?3，該第二徑向?qū)夤?3設(shè)有通向所述軸芯50支撐部51上表面的軸向阻尼孔362 ;所述推力軸承60的第一徑向?qū)夤?2上設(shè)有通向所述軸芯50支撐部51下表面的軸向阻尼孔362。
[0024]所述定軸70穿設(shè)于軸芯50內(nèi)并固定于機(jī)體10上，定軸70內(nèi)設(shè)有貫穿定軸70上下表面的冷卻水通道71，具體地，所述冷卻水通道71包括設(shè)于定軸70中心軸線上的主冷卻水通道711及位于主冷卻水通道711旁邊的副冷卻水通道712，該副冷卻水通道712與所述冷卻間隙75通過噴水孔72相連通；該定軸70的外表面與所述軸芯50的內(nèi)表面之間設(shè)有與所述冷卻水通道71相連通的冷卻間隙75，該冷卻間隙75頂部封閉，下部開口，具體地，所述定軸70下端設(shè)有出水管713，出水管713的上端連通主冷卻水通道711，下端伸出于軸芯50下端面；軸芯50內(nèi)部靠近定軸70下端面處設(shè)有錐面(圖中未標(biāo)示)，該錐面與定軸70的下端面形成一容置腔73，該容置腔73與所述冷卻間隙75的下部相銜接，并且該容置腔73通過軸芯50下部與出水管713外壁之間的間隙而與外界連通；在工作狀態(tài)時，冷卻水沿著主冷卻水通道711徑直地從出水管713處噴出，可對裝設(shè)于電主軸下方的刀具等組件進(jìn)行冷卻；冷卻水從副冷卻水通道712從上往下流動，同時通過噴水孔72而流入冷卻間隙75中，直接與軸芯50內(nèi)壁相接觸進(jìn)行降溫，從冷卻間隙75流出的水在所述容置腔73處再與徑直從副冷卻水通道712流出的水相匯合，最后從軸芯50與所述出水管713之間的間隙噴出，與從主冷卻水通道711中徑直流下的水匯合一起噴淋在安裝于電主軸下方的刀具等組件上，可起到冷卻刀具等組件的作用。
[0025]具體地，所述定軸70外表面的中下段切掉一層材質(zhì)而形成一個柱面狀的凹槽(圖中未標(biāo)示)，該凹槽與軸芯50的內(nèi)壁共同形成所述冷卻間隙75 ;該凹槽的底壁與所述冷卻水通道71之間設(shè)有所述噴水孔72，該電主軸工作時，冷卻水從噴水孔72射入該冷卻間隙75內(nèi)，進(jìn)而注滿整個冷卻間隙75，達(dá)到給軸芯50及定軸70降溫的目的；值得一提地，所述冷卻間隙75還可以通過在軸芯50內(nèi)壁上切設(shè)柱面狀的凹槽而形成，或者在軸芯50內(nèi)壁和定軸70外壁上均切設(shè)有凹槽來共同形成冷卻間隙75 ;冷卻間隙75頂部是封閉的，該設(shè)計是用于防止冷卻水往該機(jī)器上方泄露。
[0026]優(yōu)選地，所述通向軸芯50支撐部51上下表面的軸向阻尼孔362沿著徑向設(shè)有至少兩排，在本實施例中共設(shè)有兩排軸向阻尼孔362 (如圖所示)，這種增設(shè)多排阻尼孔的設(shè)計，可產(chǎn)生遠(yuǎn)大于單排阻尼孔的氣膜剛度，進(jìn)而可確保軸芯50獲得更大的軸向支撐力，使軸芯50的上下位置的控制更加穩(wěn)定，從而提高該電主軸加工時的精度；值得一提地，通過增加上氣浮軸承30和下氣浮軸承40的軸向長度，以此來增加軸承與轉(zhuǎn)軸的接觸面積，從而達(dá)到增加該電主軸徑向上的氣膜剛度，可使電主軸獲得更穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
[0027]如上所述，本實用新型一種高速氣浮電主軸將冷卻水通道71設(shè)置在定軸70內(nèi)，在工作時不斷向軸芯50內(nèi)壁直接噴射冷卻水，冷卻水進(jìn)而充滿所述冷卻間隙75對軸芯50進(jìn)行持續(xù)冷卻，達(dá)到降低軸芯50溫度的目的，該冷卻間隙75結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，且冷卻水直接與軸芯50接觸，冷卻效率高，從而確保該電主軸具有更好的穩(wěn)定性和更高的精度。
[0028]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)該屬于本實用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高速氣浮電主軸，其特征在于:包括機(jī)體、定子、上氣浮軸承、下氣浮軸承、軸芯及定軸，所述定子固定于機(jī)體內(nèi)部，上氣浮軸承和下氣浮軸承分別裝設(shè)于定子的上下方，軸芯上固定有與定子相配合的轉(zhuǎn)子，該軸芯穿設(shè)于定子、上氣浮軸承和下氣浮軸承形成的軸向通孔內(nèi)，所述定軸穿設(shè)于軸芯內(nèi)并固定于機(jī)體上；其中，所述機(jī)體、上氣浮軸承和下氣浮軸承上設(shè)有連通的輸氣通道，該輸氣通道用于在所述軸芯與上、下氣浮軸承的接觸面之間產(chǎn)生將該軸芯懸浮的氣膜；所述定軸內(nèi)設(shè)有貫穿定軸的冷卻水通道，定軸的外表面與軸芯的內(nèi)表面之間設(shè)有與該冷卻水通道相連通的冷卻間隙，該冷卻間隙頂部封閉，下部開口。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高速氣浮電主軸，其特征在于:還包括設(shè)于下氣浮軸承下方的推力軸承，所述軸芯下部側(cè)壁向外凸設(shè)有環(huán)形支撐部，該支撐部伸入于下氣浮軸承與推力軸承之間。
3.如權(quán)利要求2所述的一種高速氣浮電主軸，其特征在于:所述輸氣通道包括設(shè)于機(jī)體側(cè)壁內(nèi)的主通道、設(shè)于上氣浮軸承內(nèi)部的上氣浮通道、設(shè)于下氣浮軸承內(nèi)部的下氣浮通道及設(shè)于推力軸承內(nèi)部的推力氣浮通道，該上氣浮通道、下氣浮通道和推力氣浮通道均與主通道連通，且該上氣浮通道、下氣浮通道和推力氣浮通道均設(shè)有通向軸芯外表面的阻尼孔。
4.如權(quán)利要求3所述的一種高速氣浮電主軸，其特征在于:所述主通道分設(shè)于機(jī)體側(cè)壁內(nèi)并沿著軸向貫通機(jī)體；所述上氣浮通道包括第一環(huán)形導(dǎo)氣槽及分布于該第一環(huán)形導(dǎo)氣槽圓周上的數(shù)個第一軸向?qū)夤?；所述下氣浮通道包括第二環(huán)形導(dǎo)氣槽及分布于該第二環(huán)形導(dǎo)氣槽圓周上的數(shù)個第二軸向?qū)夤?；所述推力氣浮通道包括第三環(huán)形導(dǎo)氣槽及分布于該第三環(huán)形導(dǎo)氣槽圓周上的數(shù)個第一徑向?qū)夤堋?br> 5.如權(quán)利要求4所述的一種高速氣浮電主軸，其特征在于:所述第一軸向?qū)夤芎偷诙S向?qū)夤艿纳舷聝啥瞬烤O(shè)有通向軸芯外表面的徑向阻尼孔；所述第二軸向?qū)夤艿南露诉€設(shè)有第二徑向?qū)夤?，該第二徑向?qū)夤茉O(shè)有通向所述軸芯支撐部上表面的軸向阻尼孔；所述推力軸承的第一徑向?qū)夤苌显O(shè)有通向所述軸芯支撐部下表面的軸向阻尼孔。
6.如權(quán)利要求5所述的一種高速氣浮電主軸，其特征在于:所述通向軸芯支撐部的軸向阻尼孔沿徑向設(shè)有至少兩排。
7.如權(quán)利要求1所述的一種高速氣浮電主軸，其特征在于:所述冷卻水通道包括主冷卻水通道及副冷卻水通道，該副冷卻水通道與所述冷卻間隙通過噴水孔相連通。
8.如權(quán)利要求7所述的一種高速氣浮電主軸，其特征在于:所述定軸下端設(shè)有連通主冷卻水通道的出水管，該出水管伸出于軸芯下端面，軸芯內(nèi)部靠近定軸下端面處設(shè)有錐面，該錐面與定軸的下端面形成一容置腔，該容置腔銜接所述冷卻間隙的下部并通過出水管與軸芯之間的間隙與外界連通。
【文檔編號】B23B19/02GK203599538SQ201320740754
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】湯秀清 申請人:廣州市昊志機(jī)電股份有限公司