專利名稱:動(dòng)靜壓軸承軸瓦內(nèi)壁淺腔的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于機(jī)械軸承加工方法技術(shù)領(lǐng)域,尤其是機(jī)床高速主軸軸承的加工方法。
背景技術(shù):
隨著科技的進(jìn)步,世界機(jī)床行業(yè)正在朝著高速化、高精度化的方向發(fā)展。近年來,廠商門都致力于提高機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速和回轉(zhuǎn)精度上,而要提高主軸的轉(zhuǎn)速和回轉(zhuǎn)精度,必須相應(yīng)提高主軸軸承的性能。傳統(tǒng)的接觸式機(jī)械軸承由于外圈和滾子之間的間隙較小,當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速提高到一定值的時(shí)候,軸承升溫較高,會(huì)阻礙主軸轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提高。為了適應(yīng)主軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)的要求,廠家就采用軸瓦內(nèi)壁加工有淺腔的液體動(dòng)靜壓式非接觸式軸承來作為高速主軸的軸承。
對(duì)于加工在軸承軸瓦內(nèi)壁的淺腔,從其橫截面上看,淺腔的深度是不相等的,淺腔的形狀基本為一漸開線曲線形,以利于在主軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)形成動(dòng)壓油楔,現(xiàn)有技術(shù)中,淺腔的加工方法通常有如下幾種①、用小直徑刀具通過展成法模擬漸開線曲線軌跡方法加工,這種方法的優(yōu)點(diǎn)是加工出來的淺腔曲線精度高,缺點(diǎn)是淺腔曲線的方程很難建立,且對(duì)加工機(jī)床的要求較高,必須在數(shù)控機(jī)床上才能加工出來;②、用成型刀具通過刨削的方法來加工,這種方法的優(yōu)點(diǎn)是效率較高,缺點(diǎn)是加工出來淺腔曲線的精度較低,因?yàn)槌尚偷兜那€從微觀上來看是一凹凸不平鋸齒形的曲線,對(duì)淺腔油楔的形成很不利;③、采用半機(jī)加工半鉗工的方法混合加工的,這種方法的優(yōu)點(diǎn)是在機(jī)床加工淺腔曲線誤差較大,達(dá)不到要求可以通過鉗工鏟刮、研磨來使淺腔的曲線達(dá)到較為理想的形狀,缺點(diǎn)是效率較低。綜上所述,以上幾種方法都有許多不足之處,很難滿足大批量、高精度、高質(zhì)量的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種能夠用普通機(jī)床成批量加工、且加工精度和加工質(zhì)量均能滿足高速主軸要求的動(dòng)靜壓軸承淺腔的加工方法。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的動(dòng)靜壓軸承軸瓦內(nèi)壁淺腔的加工方法為按如下步驟加工①、把已加工好內(nèi)孔的軸瓦裝夾在機(jī)床的工作臺(tái)上;②、在工作臺(tái)上裝夾一個(gè)相同材料的試件,使該試件的軸心線與安裝有加工刀具的機(jī)床主軸軸心線重合,用刀具在試件上加工出半徑為R1的內(nèi)孔后,保持刀具的位置不變;③、移動(dòng)工作臺(tái)或主軸的位置,使機(jī)床主軸軸心線與軸瓦的軸心線重合,然后將機(jī)床主軸的軸心線橫向偏移距離X,縱向偏移距離Y,在軸瓦內(nèi)壁加工出第一段半徑為R1的淺腔曲線;④、根據(jù)軸瓦內(nèi)壁淺腔的數(shù)量,旋轉(zhuǎn)或者移動(dòng)工作臺(tái),再加工出第二段半徑為R1的淺腔曲線,直至將所有半徑為R1的淺腔曲線加工完成;⑤、再移動(dòng)工作臺(tái)的位置,同樣使試件的軸心線與機(jī)床主軸軸心線重合,調(diào)整刀具的半徑,接著在試件上加工出半徑增大為R2的內(nèi)孔后保持刀具的位置不變;⑥、又移動(dòng)工作臺(tái)的位置,使機(jī)床主軸軸心線與軸瓦的軸心線重合,然后將機(jī)床主軸的軸心線縱向偏移距離H,在軸瓦內(nèi)壁加工出第一段半徑為R2的淺腔曲線,使兩段淺腔曲線相連;⑦、根據(jù)軸瓦內(nèi)壁淺腔的數(shù)量,旋轉(zhuǎn)或者移動(dòng)工作臺(tái),再加工出第二段半徑為R2的淺腔曲線,直至將所有半徑為R2的淺腔曲線加工完成。
淺腔的加工方法按如下規(guī)律取值后進(jìn)行R1=2R22+2δ1R2-2R22cosβ-2δ1R2cosβ+δ122R2+2δ1-2R2cosβ]]>R2=2R2+2δ2R-2R2cosα-2δ2Rcosα+δ222R+2δ2-2Rcosα]]>H=R-R2+δ2;O1O2=R2+δ1-R1;X=O1O2sinβ;Y=H+O1O2cosβ本發(fā)明的加工方法簡(jiǎn)單、實(shí)用,能夠用普通機(jī)床進(jìn)行淺腔軸承的大批量加工,其加工精度和質(zhì)量完全能夠滿足高速主軸的要求。
下面結(jié)合說明書附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明的方法。
圖1為淺腔軸承的軸瓦的橫截面圖;圖2為加工示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示為四腔液體動(dòng)靜壓軸承的軸瓦橫截面的形狀。圖中可見,在軸瓦1上開有四個(gè)節(jié)流小孔8,同時(shí)在軸瓦的內(nèi)壁開有四個(gè)與節(jié)流小孔相連通的淺腔9。在一個(gè)淺腔內(nèi)淺腔的深度是不相等的,從圖1上看,沿順時(shí)針方向淺腔的深度逐漸變淺。因此,當(dāng)主軸沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí),在主軸和軸瓦之間就形成了楔形,這個(gè)楔形使軸瓦構(gòu)成了動(dòng)壓,同時(shí)由于在軸瓦上開有節(jié)流小孔,使這個(gè)軸承又具有靜壓軸承的特點(diǎn),因此,構(gòu)成了一個(gè)動(dòng)靜壓軸承。
動(dòng)靜壓軸承的工作原理是首先依靠液壓站提供一定的壓力油,通過節(jié)流器形成承載油膜,使軸頸和軸承處于完全液體摩擦狀態(tài),這就是靜壓軸承。然后旋轉(zhuǎn)主軸,由于在軸瓦上有淺腔9存在,主軸軸頸與軸瓦之間就形成了油楔。隨著主軸轉(zhuǎn)速的提高,液體的內(nèi)壓會(huì)進(jìn)一步提高,形成動(dòng)壓承載油膜,動(dòng)壓與靜壓疊加后可大大提高軸承的承載能力。因此,動(dòng)靜壓軸承既克服了動(dòng)壓軸承在低速、起動(dòng)、停車時(shí)不能保證純液體摩擦的潤(rùn)滑狀態(tài),又克服了靜壓軸承承載能力低的缺點(diǎn),它是一種吸收了動(dòng)壓軸承和靜壓軸承各自優(yōu)點(diǎn)又克服了它們各自缺點(diǎn)的新型軸承。
從理論上講,淺腔的曲線應(yīng)該是一條光滑的漸開線曲線,但由于這條漸開線的曲線方程很難建立,難以在普通機(jī)床上進(jìn)行批量加工。在實(shí)際中可以用兩段圓弧構(gòu)成逐漸收縮的一條淺腔曲線來代替漸開線曲線,如圖1所示。而用兩段圓弧組成一條完整的逐漸收縮的淺腔曲線,就需盡量減小兩曲線連接處形成的拐點(diǎn)凸峰,要消除拐點(diǎn)凸峰對(duì)動(dòng)壓油膜性能的影響,最好的辦法就是在滿足已給最佳油腔夾角2α和淺腔深度δ1、δ2參數(shù)的前提下,使R1、R2達(dá)到最大化,以使R、R1、R2三段圓弧盡量地光滑連接,使拐點(diǎn)凸峰基本被消除。圖1中,R1的圓心O2距軸瓦的中心O的水平距離為X,距軸瓦中心的垂直距離為Y,R1這一段淺腔的深度為δ1,R2的圓心O1距軸瓦1的中心O的垂直距離為H,R2這一段淺腔的深度為δ2,∠AOC=∠AOB=α,整段淺腔曲線所對(duì)應(yīng)的圓心角為2α,設(shè)∠AO1O2=β。則各參數(shù)的計(jì)算公式如下R1=2R22+2δ1R2-2R22cosβ-2δ1R2cosβ+δ122R2+2δ1-2R2cosβ]]>R2=2R2+2δ2R-2R2cosα-2δ2Rcosα+δ222R+2δ2-2Rcosα]]>H=R-R2+δ2;O1O2=R2+δ1-R1;X=O1O2sinβ;Y=H+O1O2cosβ通常,R、α、β、δ1、δ2在軸瓦設(shè)計(jì)時(shí)已給出,為已知參數(shù),因此,只要計(jì)算出R1、H、R2、X、Y、O1O2,即可加工出R1和R2這兩段淺腔曲線。本發(fā)明的加工方法如下如圖2所示,首先,把已加工好內(nèi)孔的軸瓦1在機(jī)床的工作臺(tái)2上裝夾好,使安裝有加工刀具4的機(jī)床主軸5軸心線與軸瓦的軸心線重合,然后將機(jī)床的主軸的軸心線沿橫向偏移距離X,縱向偏移距離Y,既可加工R1這段淺腔曲線。由于直接測(cè)量R1很困難,因此,在加工R1這段曲線的同時(shí),還要在工作臺(tái)上裝夾一個(gè)相同材料的試件3,在加工R1之前,先對(duì)試件進(jìn)行加工,對(duì)試件而言,只是加工出一個(gè)半徑為R1的孔,這樣,就把測(cè)量R1變?yōu)闇y(cè)量孔的直徑。只要孔的直徑尺寸正確,那么用相同的刀量加工出的淺腔R1的尺寸一定是正確的。用同樣的方法可加工出R2這段淺腔曲線。為提高加工效率,可以在一個(gè)工作臺(tái)上裝夾多個(gè)軸瓦工件,圖2中裝夾有四個(gè)工件。加工時(shí),順序?qū)⑺泄ぜ腞1淺腔曲線加工完成,再順序加工所有工件的R2淺腔曲線,R2>R1。應(yīng)用本發(fā)明的方法,也可以先加工半徑較大的R2淺腔曲線7,后加工半徑較小的R1淺腔曲線6,只是會(huì)多浪費(fèi)一個(gè)試件。
本發(fā)明的方法使得對(duì)動(dòng)靜壓軸承軸瓦內(nèi)壁淺腔的加工得以在普通機(jī)床上實(shí)現(xiàn),方法簡(jiǎn)單實(shí)用,加工成本低,加工精度高,質(zhì)量可靠,從而實(shí)現(xiàn)了動(dòng)靜壓軸承的批量生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.動(dòng)靜壓軸承軸瓦內(nèi)壁淺腔的加工方法,其特征在于,加工步驟為①、把已加工好內(nèi)孔的軸瓦(1)裝夾在機(jī)床的工作臺(tái)(2)上;②、在工作臺(tái)(2)上裝夾一個(gè)相同材料的試件(3),使該試件的軸心線與安裝有加工刀具(4)的機(jī)床主軸(5)軸心線重合,用刀具在試件上加工出半徑為R1的內(nèi)孔后,保持刀具的位置不變;③、移動(dòng)工作臺(tái)(2)或主軸(5)的位置,使機(jī)床主軸軸心線與軸瓦的軸心線重合,然后將機(jī)床主軸的軸心線橫向偏移距離X,縱向偏移距離Y,在軸瓦內(nèi)壁加工出第一段半徑為R1的淺腔曲線(6);④、根據(jù)軸瓦內(nèi)壁淺腔的數(shù)量,旋轉(zhuǎn)或者移動(dòng)工作臺(tái),再加工出第二段半徑為R1的淺腔曲線,直至將所有半徑為R1的淺腔曲線加工完成;⑤、再移動(dòng)工作臺(tái)的位置,同樣使試件(3)的軸心線與機(jī)床主軸(5)軸心線重合,調(diào)整刀具(4)的半徑,接著在試件上加工出半徑增大為R2的內(nèi)孔后,保持刀具的位置不變;⑥、又移動(dòng)工作臺(tái)的位置,使機(jī)床主軸軸心線與軸瓦的軸心線重合,然后將機(jī)床主軸的軸心線縱向偏移距離H,在軸瓦內(nèi)壁加工出第一段半徑為R2的淺腔曲線(7),使曲線(7)與(6)相連;⑦、根據(jù)軸瓦內(nèi)壁淺腔的數(shù)量,旋轉(zhuǎn)或者移動(dòng)工作臺(tái),再加工出第二段半徑為R2的淺腔曲線,直至將所有半徑為R2的淺腔曲線加工完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)靜壓軸承軸瓦內(nèi)壁淺腔的加工方法,其特征在于,淺腔的加工方法按如下規(guī)律取值后進(jìn)行R1=2R22+2δ1R2-2R22cosβ-2δ1R2cosβ+δ122R2+2δ1-2R2cosβ]]>R2=2R2+2δ2R-2R2cosα-2δ2Rcosα+δ222R+2δ2-2Rcosα]]>H=R-R2+δ2;O1O2=R2+δ1-R1;X=O1O2sinβ;Y=H+O1O2cosβ
全文摘要
動(dòng)靜壓軸承軸瓦內(nèi)壁淺腔的加工方法,它是把軸瓦(1)裝夾在工作臺(tái)(2)上;并裝夾一個(gè)同材料的試件(3),先用刀具(4)在試件上加工出半徑為R
文檔編號(hào)F16C33/14GK1487211SQ0313553
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2003年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月1日
發(fā)明者董躍, 張曉陽, 趙雄, 李廣沈, 董一志, 高杰, 羅宏, 董 躍 申請(qǐng)人:云南省機(jī)械研究設(shè)計(jì)院