一種高精度微小型空氣靜壓轉(zhuǎn)臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高精度微小型空氣靜壓轉(zhuǎn)臺，屬于空氣靜壓轉(zhuǎn)臺技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]精密和超精密加工技術(shù)是機(jī)械制造業(yè)中最重要的部分之一，直接對每個(gè)國家尖端技術(shù)和國防工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，而且還影響著民用機(jī)械產(chǎn)品的精度和表面質(zhì)量，影響著產(chǎn)品的國際競爭力。在20世紀(jì)50年代，精密加工的精度水平可達(dá)到3~5 μπι，超精密加工能達(dá)到的加工精度可達(dá)到I μπι。到20世紀(jì)70年代后期，精密加工的精度水平能達(dá)到為I μm，超精密加工的精度水平能達(dá)到0.1 μπι ;而現(xiàn)在精密加工能達(dá)到的精度水平為0.1 μ m，超精密加工能達(dá)到的加工精度是0.01-0.001 μ m，在幾十年的時(shí)間里，精密和超精密機(jī)械加工精度被提高了 1~3個(gè)數(shù)量級，目前已進(jìn)入納米級，并被稱之為納米加工及相應(yīng)的納米加工技術(shù)。世界各國都非常重視發(fā)展精密和超精密加工技術(shù)，把它作為發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)中的優(yōu)先發(fā)展內(nèi)容。
[0003]在精密和超精密加工中，超精密機(jī)床的質(zhì)量，取決于其各個(gè)部件的質(zhì)量，轉(zhuǎn)臺作為大多數(shù)機(jī)床的重要部件，其精度會直接影響零件的加工精度?？諝忪o壓軸承具有很多的優(yōu)點(diǎn):有很高的回轉(zhuǎn)精度，而且平穩(wěn)；在高轉(zhuǎn)速下摩擦發(fā)熱小，溫升也很小，因此造成的熱變形誤差很小，驅(qū)動功率要求小，不易污染等；因此廣泛應(yīng)用于高精度轉(zhuǎn)臺中。對于精密和超精密加工設(shè)備中轉(zhuǎn)臺的設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循零部件少、結(jié)構(gòu)簡單、裝配性能好、尺寸穩(wěn)定性好的原則，從而使轉(zhuǎn)臺達(dá)到極高的回轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性。
[0004]目前，常用的空氣靜壓軸承通常由多個(gè)零件組成，不易達(dá)到特別高的精度要求和動平衡要求，并且極大的增加了轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)的體積，特別是高度尺寸，很難應(yīng)用于對空間尺寸有嚴(yán)格要求的場合。且通常的高精度轉(zhuǎn)臺多采用減小零件軸向尺寸的方式來降低轉(zhuǎn)臺的整體高度，但同時(shí)也導(dǎo)致轉(zhuǎn)臺的穩(wěn)定性以及承受傾覆力矩的能力的降低，使轉(zhuǎn)臺剛性減小。另一方面，通常的高精度轉(zhuǎn)臺中軸套與軸工作面較多，這導(dǎo)致轉(zhuǎn)臺的生產(chǎn)加工過程復(fù)雜，增加了生產(chǎn)成本。
[0005]綜上，亟需研制一種同時(shí)具有高運(yùn)動精度、高剛性、高承受傾覆力矩能力、低成本，又具有最小高度尺寸的新型高精度轉(zhuǎn)臺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，即為了解決目前常用的高精度微小型空氣靜壓轉(zhuǎn)臺組成零件較多，不易實(shí)現(xiàn)特別高的精度要求和動平衡，并且整體系統(tǒng)的體積較大，特別是高度尺寸較大的問題。進(jìn)而提供一種高精度微小型空氣靜壓轉(zhuǎn)臺。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種高精度微小型空氣靜壓轉(zhuǎn)臺，包括:轉(zhuǎn)臺基座、錐形氣浮軸套、主軸系統(tǒng)和轉(zhuǎn)臺電機(jī)，所述轉(zhuǎn)臺基座包括基座、進(jìn)氣閥、編碼器蓋板和密封環(huán)；所述錐形氣浮軸套包括節(jié)流器和氣浮軸套；所述主軸系統(tǒng)包括下錐形氣浮主軸、間隙調(diào)整墊、上錐形氣浮主軸和工作臺；所述轉(zhuǎn)臺電機(jī)包括電機(jī)座、電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子鎖緊環(huán)、電機(jī)軸、圓光柵和讀數(shù)頭；所述基座上設(shè)有通氣孔，進(jìn)氣閥與所述通氣孔螺紋連接，基座內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)環(huán)形槽，兩個(gè)環(huán)形槽內(nèi)均安裝有密封環(huán)，編碼器蓋板與電機(jī)座采用螺釘連接；基座頂端用于氣浮軸套的軸向定位，氣浮軸套的底部通過電機(jī)座夾緊，電機(jī)座與基座之間采用螺栓連接；所述氣浮軸套內(nèi)部氣孔內(nèi)安裝有節(jié)流器；所述下錐形氣浮主軸、間隙調(diào)整墊、上錐形氣浮主軸通過螺釘進(jìn)行連接；電機(jī)定子通過緊定螺釘安裝在電機(jī)座內(nèi)部，電機(jī)軸與工作臺通過螺紋連接，電機(jī)轉(zhuǎn)子安裝在電機(jī)軸上且通過轉(zhuǎn)子鎖緊環(huán)固定，圓光柵與電機(jī)軸之間由螺栓連接，讀數(shù)頭通過螺釘安裝在電機(jī)座上。
[0008]本發(fā)明的有益效果:零部件數(shù)量少、結(jié)構(gòu)簡單，可以實(shí)現(xiàn)超高的回轉(zhuǎn)精度。氣浮軸套采用錐面作為工作面，使空氣靜壓載荷作用線交點(diǎn)間距極大提高，即保證了整體高度尺寸的降低，又保證了轉(zhuǎn)臺的穩(wěn)定性及承受傾覆力矩的能力。并且，在轉(zhuǎn)臺生產(chǎn)過程中所需加工的軸套與軸工作面僅為相應(yīng)的兩個(gè)錐面，相比于以往的高精度空氣靜壓轉(zhuǎn)臺有所減少，降低了生產(chǎn)成本。并且，具有裝配簡單、精度保持性好等優(yōu)點(diǎn)，可用于多種加工形式的精密和超精密加工設(shè)備上，包括但不僅限于超精密車床、超精密銑床和超精密磨床等。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明高精度微小型空氣靜壓轉(zhuǎn)臺空氣靜壓載荷作用線交點(diǎn)間距示意圖； 圖2是本發(fā)明高精度微小型空氣靜壓轉(zhuǎn)臺裝配主視圖；
圖3是本發(fā)明高精度微小型空氣靜壓轉(zhuǎn)臺裝配左視圖；
圖4是本發(fā)明高精度微小型空氣靜壓轉(zhuǎn)臺裝配俯視圖；
圖5是本發(fā)明高精度微小型空氣靜壓轉(zhuǎn)臺裝配剖視圖；
圖6是本發(fā)明高精度微小型空氣靜壓轉(zhuǎn)臺裝配三維圖；
圖7是本發(fā)明高精度微小型空氣靜壓轉(zhuǎn)臺裝配爆炸視圖。
[0010]圖中的附圖標(biāo)記:
I為轉(zhuǎn)臺基座，1-1為基座，1-2為進(jìn)氣閥，1-3為編碼器蓋板，1-4為密封環(huán)，2為錐形氣浮軸套，2-1為節(jié)流器，2-2為氣浮軸套，3為主軸系統(tǒng)，3-1為下錐形氣浮主軸，3-2為間隙調(diào)整墊，3-3為上錐形氣浮主軸，3-4為工作臺，4為轉(zhuǎn)臺電機(jī)，4-1為電機(jī)座，4-2為電機(jī)定子，4-3為電機(jī)轉(zhuǎn)子，4-4為轉(zhuǎn)子鎖緊環(huán)，4-5為電機(jī)軸，4-6為圓光柵，4_7為讀數(shù)頭，H為空氣靜壓載荷作用線交點(diǎn)間距。
[0011]
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。
[0013]如圖1~圖7所示，本實(shí)施例所涉及的一種高精度微小型空氣靜壓轉(zhuǎn)臺，包括:轉(zhuǎn)臺基座1、錐形氣浮軸套2、主軸系統(tǒng)3和轉(zhuǎn)臺電機(jī)4)，所述轉(zhuǎn)臺基座I包括基座1-1、進(jìn)氣閥1-2、編碼器蓋板1-3和密封環(huán)1-4 ;所述錐形氣浮軸套2包括節(jié)流器2-1和氣浮軸套2_2 ;所述主軸系統(tǒng)3包括下錐形氣浮主軸3-1、間隙調(diào)整墊3-2、上錐形氣浮主軸3-3和工作臺
3-4 ;所述轉(zhuǎn)臺電機(jī)4包括電機(jī)座4-1、電機(jī)定子4-2、電機(jī)轉(zhuǎn)子4-3、轉(zhuǎn)子鎖緊環(huán)4_4、電機(jī)軸4-5、圓光柵4-6和讀數(shù)頭4-7 ;所述基座1-1上設(shè)有通氣孔，進(jìn)氣閥1_2與所述通氣孔螺紋連接，基座1-1內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)環(huán)形槽，兩個(gè)環(huán)形槽內(nèi)均安裝有密封環(huán)1-4，防止工作過程中發(fā)生漏氣。編碼器蓋板1-3與電機(jī)座4-1采用螺釘連接；基座1-1頂端用于氣浮軸套2-2的軸向定位，氣浮軸套2-2的底部通過電機(jī)座4-1夾緊，電機(jī)座4-1與基座1-1之間采用螺栓連接；所述氣浮軸套2-2內(nèi)部氣孔內(nèi)安裝有節(jié)流器2-1 ;所述下錐形氣浮主軸3-1、間隙調(diào)整墊3-2、上錐形氣浮主軸3-3通過螺釘進(jìn)行連接；電機(jī)定子4-2通過緊定螺釘安裝在電機(jī)座4-1內(nèi)部，電機(jī)軸4-5與工作臺3-4通過螺紋連接。電機(jī)轉(zhuǎn)子4-3安裝在電機(jī)軸4_5上且通過轉(zhuǎn)子鎖緊環(huán)4-4固定，圓光柵4-6與電機(jī)軸4-5之間由螺栓連接，讀數(shù)頭4-7通過螺釘安裝在電機(jī)座4-1上。
[0014]所述的氣浮軸套2-1、下錐形氣浮主軸3-1以及上錐形氣浮主軸3-3均采用錐面作為工作面，使空氣靜壓載荷作用線交點(diǎn)間距極大提高，即可保證轉(zhuǎn)臺整體高度尺寸的降低，又可保證轉(zhuǎn)臺的穩(wěn)定性及承受傾覆力矩的能力，使轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)精度大大提高。并且由于采用錐面，所需加工的軸套與軸的工作面相比于以往的高精度空氣靜壓轉(zhuǎn)臺有所減少，降低了生產(chǎn)成本。
[0015]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，這些【具體實(shí)施方式】都是基于本發(fā)明整體構(gòu)思下的不同實(shí)現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高精度微小型空氣靜壓轉(zhuǎn)臺，包括:轉(zhuǎn)臺基座(I)、錐形氣浮軸套(2)、主軸系統(tǒng)(3)和轉(zhuǎn)臺電機(jī)(4)，所述轉(zhuǎn)臺基座(I)包括基座(1-1)、進(jìn)氣閥(1-2)、編碼器蓋板(1-3)和密封環(huán)(1-4);所述錐形氣浮軸套(2)包括節(jié)流器(2-1)和氣浮軸套(2-2);所述主軸系統(tǒng)(3 )包括下錐形氣浮主軸(3-1)、間隙調(diào)整墊(3-2 )、上錐形氣浮主軸(3-3 )和工作臺(3-4);所述轉(zhuǎn)臺電機(jī)(4)包括電機(jī)座(4-1)、電機(jī)定子(4-2)、電機(jī)轉(zhuǎn)子(4-3)、轉(zhuǎn)子鎖緊環(huán)(4-4)、電機(jī)軸(4-5 )、圓光柵(4-6 )和讀數(shù)頭(4-7 );其特征在于，所述基座(1-1)上設(shè)有通氣孔，進(jìn)氣閥(1-2)與所述通氣孔螺紋連接，基座(1-1)內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)環(huán)形槽，兩個(gè)環(huán)形槽內(nèi)均安裝有密封環(huán)(1-4)，編碼器蓋板(1-3)與電機(jī)座(4-1)采用螺釘連接；基座(1-1)頂端用于氣浮軸套(2-2)的軸向定位，氣浮軸套(2-2)的底部通過電機(jī)座(4-1)夾緊，電機(jī)座(4-1)與基座(1-1)之間采用螺栓連接；所述氣浮軸套(2-2)內(nèi)部氣孔內(nèi)安裝有節(jié)流器(2-1);所述下錐形氣浮主軸(3-1)、間隙調(diào)整墊(3-2)、上錐形氣浮主軸(3-3)通過螺釘進(jìn)行連接；電機(jī)定子(4-2 )通過緊定螺釘安裝在電機(jī)座(4-1)內(nèi)部，電機(jī)軸(4-5 )與工作臺(3-4 )通過螺紋連接，電機(jī)轉(zhuǎn)子(4-3)安裝在電機(jī)軸(4-5)上且通過轉(zhuǎn)子鎖緊環(huán)(4-4)固定，圓光柵(4-6)與電機(jī)軸(4-5 )之間由螺栓連接，讀數(shù)頭(4-7 )通過螺釘安裝在電機(jī)座(4-1)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度微小型空氣靜壓轉(zhuǎn)臺，其特征在于，所述的氣浮軸套(2-1)、下錐形氣浮主軸(3-1)以及上錐形氣浮主軸(3-3)均采用錐面作為工作面。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高精度微小型空氣靜壓轉(zhuǎn)臺。本發(fā)明解決了目前常用的高精度微小型空氣靜壓轉(zhuǎn)臺組成零件較多，不易實(shí)現(xiàn)特別高的精度要求和動平衡，并且整體系統(tǒng)的體積較大，特別是高度尺寸較大的問題；解決了由通常所采用的降低轉(zhuǎn)臺整體高度的方式所造成的低穩(wěn)定性以及低承受傾覆力矩的能力的問題；解決了轉(zhuǎn)臺加工生產(chǎn)過程中需加工多個(gè)軸套與軸的工作面所造成生產(chǎn)成本問題。它包括：轉(zhuǎn)臺機(jī)座、錐形氣浮軸套、主軸系統(tǒng)和轉(zhuǎn)臺電機(jī)。本發(fā)明在轉(zhuǎn)臺生產(chǎn)過程中所需加工的軸套與軸工作面僅為相應(yīng)的兩個(gè)錐面，相比于以往的高精度空氣靜壓轉(zhuǎn)臺有所減少，降低了生產(chǎn)成本。具有裝配簡單、精度保持性好等優(yōu)點(diǎn)，可用于多種加工形式的精密和超精密加工設(shè)備上。
【IPC分類】B23Q1-38
【公開號】CN104625765
【申請?zhí)枴緾N201410739115
【發(fā)明人】李增強(qiáng), 閆永達(dá), 曹永智, 胡振江, 國樹森, 詹東平
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月8日