專(zhuān)利名稱(chēng)：自供氣源氣體軸承支承電主軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的主軸單元，特別是一種自供氣源氣體軸承支承電主軸。
背景技術(shù)：
數(shù)控機(jī)床使用的高速電主軸是一種將刀具主軸與驅(qū)動(dòng)電機(jī)集成在一起，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)和主軸功能一體化的功能部件。隨著加工技術(shù)的進(jìn)步,加工機(jī)床對(duì)電主軸單元的速度和精度要求越來(lái)越高。然而，滾動(dòng)軸承摩擦磨損大、相比其他軸承精度較低、壽命短，以逐漸不再適用于高速工況；磁懸浮軸承相關(guān)技術(shù)尚不成熟、造價(jià)昂貴、控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易造成電磁污染，因此無(wú)法得到大規(guī)模應(yīng)用；液體滑動(dòng)軸承承載力和剛度都很高，但由于液體阻尼大，造成其發(fā)熱量也大，所以速度受到很大限制；氣體軸承是以氣體作為潤(rùn)滑劑的無(wú)接觸支承方式，氣體粘度小、無(wú)污染及勻化效應(yīng)等特點(diǎn)，決定了氣體軸承具備更高的轉(zhuǎn)速、更好的精度以及接近無(wú)限的壽命，且其潤(rùn)滑材料容易取得，無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)使得氣體軸承成為高速電主軸最理想的軸承支承方式。目前，氣浮電主軸主要采用氣體靜壓軸承，但氣體靜壓軸承需要昂貴復(fù)雜的外部供氣裝置供氣以形成穩(wěn)定的潤(rùn)滑氣膜，因此結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，使用成本高。氣體動(dòng)壓軸承雖結(jié)構(gòu)緊湊且無(wú)需外部氣源，但其技術(shù)尚不成熟，啟停時(shí)易產(chǎn)生干摩擦，需要加工復(fù)雜的形槽，加工難度大、成本高，亦不適用于電主軸使用。因此需要開(kāi)發(fā)一種電主軸,不需要外部氣源供氣而能夠自己供氣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，且性能穩(wěn)定、精度高，滿足未來(lái)加工機(jī)床對(duì)高速與精度的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于降低電主軸支承軸承摩擦力，提高電主軸工作轉(zhuǎn)速，同時(shí)克服傳統(tǒng)氣浮電主軸需要昂貴復(fù)雜的外部供氣裝置的缺點(diǎn)，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低成本，降低氣浮電主軸的準(zhǔn)用條件，因此提供了一種自供氣源氣體軸承支承電主軸，實(shí)現(xiàn)電主軸氣體軸承自供氣，不依靠外部氣源形成穩(wěn)定的潤(rùn)滑氣膜，使電主軸支承軸承摩擦力矩更低，轉(zhuǎn)速更高，滿足目前數(shù)控機(jī)床對(duì)電主軸簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本的要求以及高速精加工越來(lái)越高的速度及精度要求。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種自供氣源氣體軸承支承電主軸，包括轉(zhuǎn)軸、鎖緊螺母、抽氣扇、氣體軸承、電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)定子、殼體、排氣孔、消音器、后軸套；所述電機(jī)轉(zhuǎn)子和后軸套緊固嵌套于轉(zhuǎn)軸上，隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；所述電機(jī)定子和氣體軸承緊固嵌套于殼體上；所述抽氣扇通過(guò)鎖緊螺母緊固于轉(zhuǎn)軸上，隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)并為氣體軸承供氣；所述殼體上加工有排氣孔，以方便氣體軸承排氣；所述排氣孔上加裝消聲器。所述氣體軸承上加工有進(jìn)氣腔和進(jìn)氣孔，以輔助氣體軸承吸氣形成潤(rùn)滑氣膜；所述氣體軸承的軸向和徑向端面上加工有階梯形槽，分別和轉(zhuǎn)軸、后軸套形成具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸承適配精度的摩擦副，從而加強(qiáng)氣體軸承動(dòng)壓效應(yīng)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下突出實(shí)質(zhì)性的特點(diǎn)和顯著進(jìn)步:
本發(fā)明通過(guò)在電主軸中加裝抽氣扇，使電主軸可以為支承軸承供氣,省去了昂貴復(fù)雜的外部供氣裝置，使結(jié)構(gòu)更緊湊，成本更低。通過(guò)自供氣設(shè)計(jì)，使電主軸轉(zhuǎn)速越高，供氣壓力越大，氣浮軸承越穩(wěn)定、摩擦力越小，電主軸性能條件越好。


圖1是本發(fā)明自供氣源氣體軸承支承電主軸的一個(gè)具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖。圖3是圖1中軸承結(jié)構(gòu)圖。圖4是圖1中抽氣扇供氣原理圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一:
參見(jiàn)圖1和圖2，一種自供氣源氣體軸承支承電主軸，包括轉(zhuǎn)軸1、鎖緊螺母2、抽氣扇
3、氣體軸承4、電機(jī)轉(zhuǎn)子5、電機(jī)定子6、殼體7、排氣孔8、消音器9、后軸套10 ;所述電機(jī)轉(zhuǎn)子5和后軸套10緊固嵌套于轉(zhuǎn)軸I上，隨轉(zhuǎn)軸I 一起轉(zhuǎn)動(dòng)；所述電機(jī)定子6和氣體軸承4緊固嵌套于殼體7上；所述抽氣扇3通過(guò)鎖緊螺母2緊固于轉(zhuǎn)軸I上，隨轉(zhuǎn)軸I 一起轉(zhuǎn)動(dòng)并為氣體軸承4供氣；所述殼體7上加工有排氣孔8，以方便氣體軸承4排氣；所述排氣孔8上加裝消聲器9。實(shí)施例二:
參見(jiàn)圖3，本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下:
所述氣體軸承4上加工有進(jìn)氣腔41和進(jìn)氣孔42，以輔助氣體軸承吸氣形成潤(rùn)滑氣膜；所述氣體軸承4的軸向和徑向端面上加工有階梯形槽43，分別和轉(zhuǎn)軸1、后軸套10形成具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸承適配精度的摩擦副，從而加強(qiáng)氣體軸承動(dòng)壓效應(yīng)。參見(jiàn)圖4，本自供氣源氣體軸承支承電主軸支承原理如下:
所述自供氣源氣體軸承支承電主軸的抽氣扇3與鎖緊螺母2聯(lián)接，隨轉(zhuǎn)軸I 一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將氣體抽入氣體軸承4上的進(jìn)氣腔41中，空氣通過(guò)進(jìn)氣孔42進(jìn)入氣體軸承4與轉(zhuǎn)軸
1、氣體軸承4與后軸套10形成的摩擦副中，經(jīng)過(guò)階梯形槽43的擠壓形成穩(wěn)定潤(rùn)滑氣膜，以支承轉(zhuǎn)軸1、電機(jī)轉(zhuǎn)子5、后軸套10轉(zhuǎn)動(dòng)和承受軸向載荷。氣體最后通過(guò)排氣孔8和消聲器9排出電主軸。氣體軸承4可同時(shí)承受徑向力和單方向的軸向力，當(dāng)電主軸轉(zhuǎn)速越快，抽氣扇3抽入氣體軸承4的空氣越多、壓力越大,氣體軸承4形成的潤(rùn)滑氣膜越穩(wěn)定，自供氣源氣體軸承支承電主軸旋轉(zhuǎn)精度越高、支承負(fù)載能力越強(qiáng)。
權(quán)利要求
1.一種自供氣源氣體軸承支承電主軸，包括轉(zhuǎn)軸(I )、鎖緊螺母(2)、抽氣扇(3)、氣體軸承(4)、電機(jī)轉(zhuǎn)子(5)、電機(jī)定子(6)、殼體(7)、排氣孔(8)、消音器(9)、后軸套(10);其特征在于:所述電機(jī)轉(zhuǎn)子(5)和后軸套(10)緊固嵌套于轉(zhuǎn)軸(I)上，隨轉(zhuǎn)軸(I) 一起轉(zhuǎn)動(dòng)；所述電機(jī)定子(6)和氣體軸承(4)緊固嵌套于殼體(7)上；所述抽氣扇(3)通過(guò)鎖緊螺母(2)緊固于轉(zhuǎn)軸(I)上，隨轉(zhuǎn)軸(I) 一起轉(zhuǎn)動(dòng)并為氣體軸承(4)供氣；所述殼體(7)上加工有排氣孔(8)，以方便氣體軸承(4)排氣；所述排氣孔(8)上加裝消聲器(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供氣源氣體軸承支承電主軸，其特征在于:所述氣體軸承(4)上加工有進(jìn)氣腔(41)和進(jìn)氣孔(42)，以輔助氣體軸承吸氣形成潤(rùn)滑氣膜；所述氣體軸承(4)的軸向和徑向端面上加工有階梯形槽(43)，分別和轉(zhuǎn)軸(I)、后軸套(10)形成具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸承適配精度的摩擦副，從而加強(qiáng)氣體軸承動(dòng)壓效應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自供氣源氣體軸承支承電主軸，包括轉(zhuǎn)軸、鎖緊螺母、抽氣扇、氣體軸承、電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)定子、殼體、排氣孔、消音器、后軸套；所述電機(jī)轉(zhuǎn)子和后軸套緊固嵌套于轉(zhuǎn)軸上，隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；所述電機(jī)定子和氣體軸承緊固嵌套于殼體上；所述抽氣扇通過(guò)鎖緊螺母緊固于轉(zhuǎn)軸上，隨轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)并為氣體軸承供氣；所述殼體上加工有排氣孔，以方便氣體軸承排氣；所述排氣孔上加裝消聲器。本發(fā)明通過(guò)在電主軸中加裝抽氣扇，使電主軸可為支承氣體軸承供氣，省去了昂貴復(fù)雜的外部供氣裝置，減小了支撐軸承的摩擦力，使電主軸可以達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速，簡(jiǎn)化了電主軸結(jié)構(gòu)，降低了成本，降低了氣浮電主軸的使用準(zhǔn)入條件。
文檔編號(hào)B23B19/02GK103121112SQ20131006262
公開(kāi)日2013年5月29日 申請(qǐng)日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者陳斌, 李松生, 邵娟 申請(qǐng)人:上海大學(xué)