磁懸浮與人字槽動靜壓氣體混合軸承支承的電主軸的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機電工程領域中的一種應用于數(shù)控機床的主軸單元，特別是一種磁懸浮與人字槽動靜壓氣體混合軸承支承的電主軸。
【背景技術】
[0002]隨著加工技術的進步，數(shù)控機床對電主軸單元的速度和精度要求越來越高。然而滾動軸承摩擦磨損大、壽命短，逐漸不適用于高速工況；液體滑動軸承承載力和剛度都很高，但液體阻尼大，發(fā)熱量大，所以速度受到限制；而氣體軸承以氣體作為潤滑劑，氣體無接觸的支承方式使其摩擦與磨損非常小，所以氣體軸承具備更高的轉速、更好的精度以及更長的壽命，且其潤滑材料為氣體，易獲得，粘度小，無污染，這些優(yōu)點使得氣體軸承成為高速電主軸最理想的軸承支承方式。然而，在低速的工況下，氣體軸承無法提供足夠大的支承力，利用永磁體的磁懸浮效應能支承更大的負載。同時，永磁體也是一種清潔無污染，支承方式無接觸，無磨損。
[0003]目前大部分氣體軸承支承的電主軸在尺寸方面都比較小，原因是因為氣體軸承在低速的工況下無法提供足夠大的支承負載，從而使電主軸在啟動與停止時由于摩擦而易損壞。目前公開的專利中，電主軸主要采用磁懸浮支承或者動靜壓集成氣體軸承支承，比如專利授權號CN201167264Y的實用新型專利“永磁懸浮電主軸”其支承轉子主軸兩端的為徑向永磁軸承和推力軸承，在高轉速下并未使用動靜壓集成氣體軸承，專利授權號CN1528548A的發(fā)明專利“工業(yè)應用主動磁懸浮機床電主軸”其支承轉子主軸的為兩個推力磁軸承，專利授權號CN10386459A、CN104014823A的專利，其支承轉子主軸的為動靜壓集成氣體軸承，在低轉速時，無法形成穩(wěn)定的潤滑氣膜，從而存在缺陷。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對已有技術存在的缺陷，提供一種磁懸浮與人字槽動靜壓氣體混合軸承支承的電主軸。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明的構思是:
采用永磁體與人字槽氣體軸承共同支承，利用永磁體的磁懸浮效應克服了普通人字槽氣體軸承在低速工況下無法支承負載的問題；在高速工況下，通過利用動壓氣體軸承的動壓效應來支承負載，提高承載力和穩(wěn)定性。既防止了啟動和停止時由于干摩擦造成軸承的磨損，又提高軸承的精度和穩(wěn)定性，保持電主軸正常工作。
[0006]根據(jù)上述發(fā)明構思，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種磁懸浮與人字槽動靜壓氣體混合軸承支承的電主軸，包括轉軸、前徑向動靜壓集成氣體軸承、后徑向動靜壓集成氣體軸承、永磁體、前人字螺旋槽、后人字螺旋槽、止推盤、前止推氣體軸承、后止推氣體軸承、殼體、電機轉子、電機定子、后端蓋；所述電主軸的轉軸前后兩端由永磁體和前徑向動靜壓集成氣體軸承以及永磁體和后徑向動靜壓集成氣體軸承共同支承；所述前徑向動靜壓集成氣體軸承上加工有前人字螺旋槽，后徑向動靜壓集成氣體軸承上加工有后人字螺旋槽；所述止推盤與轉軸固定成一體，其前后止推面分別由前止推氣體軸承和后止推氣體軸承止推；所述電機轉子嵌套在轉軸上，帶動轉軸一起轉動，其配合為過盈配合；所述電機定子緊固嵌套于殼體上；所述殼體的前后端分別固定連接前徑向動靜壓集成氣體軸承和后端蓋。
[0007]所述前止推氣體軸承上加工有前進氣口，后止推氣體軸承上加工有后進氣口，氣體通過進氣口進入軸承內部，壓縮空氣來輔助氣體軸承形成氣膜并將轉軸浮起；所述前徑向動靜壓集成氣體軸承上加工有徑向節(jié)流孔，前止推氣體軸承上加工有軸向節(jié)流孔，用來控制氣體的流量，從而調節(jié)軸承承載力；所述徑向節(jié)流孔和軸向節(jié)流孔與前止推氣體軸承上的前進氣口連通；前后止推氣體軸承的止推面都加工有階梯槽，用以形成動壓效應來承受電主軸軸向負載；前徑向動靜壓集成氣體軸承上加工有前排氣孔，后徑向動靜壓集成氣體軸承上加工有后排氣孔，使氣體軸承內部形成穩(wěn)定壓差，從而形成穩(wěn)定的潤滑氣膜，支承平穩(wěn)。
[0008]所述殼體上加工有進水口和出水口，殼體內部安裝有冷卻水槽，用以冷卻電機定子；所述殼體還安裝了緊固螺釘，用來固定后止推氣體軸承。
[0009]在前進氣口與前徑向動靜壓集成氣體軸承的連接處設有前密封圈、中密封圈，以及在后進氣口與后徑向動靜壓集成氣體軸承的連接處設有后密封圈，防止漏氣，以保證整個氣體循環(huán)的穩(wěn)定通暢。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有以下突出實質性的特點和顯著進步:
本發(fā)明提出的一種磁懸浮與人字槽動靜壓氣體混合軸承支撐的電主軸，能在高低不同的工況下穩(wěn)定有效的支承電主軸轉子，在低速的工況下，利用永磁體的磁懸浮效應將轉軸浮起，高速工況下，利用氣體軸承的動壓效應將轉軸浮起；支承方式無接觸、無磨損，將極大提高電主軸壽命；氣體作為潤滑劑，易獲得，無污染，將大大減少企業(yè)費用并提高了環(huán)保水平。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明磁懸浮與人字槽動靜壓氣體混合軸承支承的電主軸的一個具體實施例結構示意圖。
[0012]圖2是圖1中永磁體與前徑向動靜壓集成氣體軸承結構圖。
[0013]圖3是圖1中前后止推氣體軸承結構圖。
[0014]圖4是圖1中永磁體與后徑向動靜壓集成氣體軸承結構圖。
【具體實施方式】
[0015]本發(fā)明的優(yōu)選實施例結合【附圖說明】如下:
如圖1至圖4所示，一種磁懸浮與人字槽動靜壓氣體混合軸承支承的電主軸，包括轉軸1、前徑向動靜壓集成氣體軸承2、后徑向動靜壓集成氣體軸承16、永磁體3、前人字螺旋槽5、后人字螺旋槽20、止推盤8、前止推氣體軸承9、后止推氣體軸承11、殼體12、電機轉子
13、電機定子14、后端蓋1