一種防軸向抱死的徑向止推聯(lián)合軸承支撐的靜壓主軸結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種防軸向抱死的徑向止推聯(lián)合軸承支撐的靜壓主軸結(jié)構(gòu)，包括前軸瓦、軸套、后軸瓦、主軸，前后軸瓦分別安裝于軸套前后端，主軸安裝于前軸瓦和后軸瓦內(nèi)孔中，前軸瓦、后軸瓦都與主軸構(gòu)成靜壓?jiǎn)蝹?cè)徑向止推聯(lián)合軸承。并對(duì)后端軸承止推部分的封油結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，將原本與主軸軸線垂直的徑向止推封油面，改為與主軸軸線平行的軸向封油面，后端單由油腔承擔(dān)止推作用，止推封油面不再承擔(dān)止推作用。這樣，當(dāng)主軸發(fā)熱時(shí)，雖然跨距大伸長(zhǎng)量大，但伸長(zhǎng)量仍處于微米級(jí)別，遠(yuǎn)小于毫米級(jí)別的油腔深度，不會(huì)軸向抱死。本實(shí)用新型在獲得高抗傾覆力矩角剛度和高軸向精度的同時(shí)，節(jié)省了油泵功耗、簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。
【專利說(shuō)明】一種防軸向抱死的徑向止推聯(lián)合軸承支撐的靜壓主軸結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于精密磨床的靜壓主軸結(jié)構(gòu)，具體涉及一種可防軸向抱死的徑向止推聯(lián)合軸承支撐的靜壓主軸結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]液體靜壓軸承支撐的主軸以其高剛度高精度低成本，在精密超精密磨床中得到廣泛應(yīng)用。
[0003]傳統(tǒng)的靜壓主軸，有前后兩個(gè)徑向軸承和對(duì)置的兩個(gè)止推軸承，徑向軸承和止推軸承分開進(jìn)油的形式居多。這種形式的靜壓主軸流量大，油泵功耗大，結(jié)構(gòu)也相對(duì)復(fù)雜。并且當(dāng)兩個(gè)對(duì)置止推軸承處于主軸后端時(shí)，受熱后向前端伸長(zhǎng)，影響主軸前端結(jié)構(gòu)的軸向精度；Yates于1950年發(fā)布了一種徑向止推聯(lián)合軸承【GB639293】，稱為Yates軸承，徑向軸承經(jīng)兩側(cè)封油面節(jié)流進(jìn)入兩側(cè)止推油腔，實(shí)現(xiàn)止推。用于主軸時(shí)，只安裝一個(gè)聯(lián)合軸承，由于單個(gè)軸承的軸向跨距小，因此抵抗傾覆力矩的角剛度小，容易傾角擺動(dòng)；隨后發(fā)展的單側(cè)徑向止推聯(lián)合軸承用于主軸時(shí)，需要在靜壓主軸的前端和后端各設(shè)置一個(gè)徑向止推聯(lián)合軸承，但由于跨距大，主軸發(fā)熱后伸長(zhǎng)量大，兩個(gè)止推軸承封油面間的油膜間隙都很小，很容易抱死。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型目的在于提供一種防軸向抱死的徑向止推聯(lián)合軸承支撐的靜壓主軸結(jié)構(gòu)，其在獲得高的抗傾覆力矩的角剛度和高軸向精度的同時(shí)，節(jié)省了油泵功耗、簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，也避免了發(fā)熱后由于跨距大止推軸承抱死的危險(xiǎn)。
[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是：
`[0006]一種防軸向抱死的徑向止推聯(lián)合軸承支撐的靜壓主軸結(jié)構(gòu)，包括前軸瓦、軸套、后軸瓦、主軸，前后軸瓦分別安裝于軸套前后端，主軸安裝于前軸瓦和后軸瓦內(nèi)孔中，前軸瓦、后軸瓦都與主軸構(gòu)成靜壓?jiǎn)蝹?cè)徑向止推聯(lián)合軸承，并對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中后端軸承止推部分的封油結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，將原本與主軸軸線垂直的徑向止推封油面，改為與主軸軸線平行的軸向封油面。
[0007]對(duì)于上述技術(shù)方案，實(shí)用新型人還有進(jìn)一步的優(yōu)化實(shí)施方案，具體如下。
[0008]作為優(yōu)化，前軸瓦和后軸瓦都不設(shè)置軸向回油槽，以利于油液從徑向油腔經(jīng)內(nèi)封油面處環(huán)形間隙節(jié)流后流向止推油腔。
[0009]作為優(yōu)化，前軸瓦和后軸瓦中周向封油面寬度大于外封油面和內(nèi)封油面寬度，可以進(jìn)一步防止由于承載導(dǎo)致的周向高壓油腔向低壓油腔的油液內(nèi)流，降低剛度。
[0010]作為優(yōu)化，主軸從前至后依次設(shè)置前軸頸、前止推面、斜出油邊、止推封油軸頸、后止推面、后軸頸。主軸中斜出油邊有約45度斜度，距離后軸瓦中止推封油面有一定量距離，以利于出油。
[0011]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的方案，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：[0012]I.本實(shí)用新型在主軸前端和后端都采用單側(cè)徑向止推聯(lián)合軸承，相比兩個(gè)徑向軸承和對(duì)置的兩個(gè)止推軸承形式的主軸結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)化了軸承結(jié)構(gòu)，減少了流量，從而節(jié)省了泵油功耗。
[0013]2.本實(shí)用新型在主軸前端和后端都采用單側(cè)徑向止推聯(lián)合軸承，相比在主軸后端布置兩個(gè)對(duì)置止推軸承形式的主軸結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，當(dāng)主軸發(fā)熱后由于前端止推封油面處油膜間隙處于微米級(jí)別，而后端油腔處油膜間隙為毫米級(jí)別，前止推面之后的結(jié)構(gòu)只能向后端伸長(zhǎng)，不會(huì)影響主軸前端結(jié)構(gòu)的軸向精度。
[0014]3.本實(shí)用新型在主軸前端和后端都采用單側(cè)徑向止推聯(lián)合軸承，相比單個(gè)Yates軸承布置的主軸結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，主軸支承跨距大，可以獲得高的抗傾覆力矩角剛度，主軸不容易傾角擺動(dòng)。
[0015]4.對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中后端止推部分的封油結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改良，將原本與主軸軸線垂直的徑向止推封油面，改為了與主軸軸線平行的軸向封油面。這樣，后端單由油腔承擔(dān)止推作用，止推封油面不再承擔(dān)止推作用，當(dāng)主軸發(fā)熱時(shí)，雖然跨距大伸長(zhǎng)量大，但伸長(zhǎng)量仍處于微米級(jí)別，遠(yuǎn)小于毫米級(jí)別的油腔深度不會(huì)軸向抱死。由于主軸的徑向尺寸相比軸向尺寸要小很多，因此，徑向熱伸長(zhǎng)量比較小，徑向也不容易抱死。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：
[0017]圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例一中的主軸軸向剖視圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新 型實(shí)施例一中的前后端軸承的周向展開視圖。
[0019]其中：1、前軸瓦，1-1、外封油面，1-2、徑向油腔，1-3、內(nèi)封油面，1-4、軸向油腔，1-5、止推封油面，1-6、周向封油面，1-7、進(jìn)油孔；
[0020]2、軸套，2-1、出油孔；
[0021]3、后軸瓦，3-1、外封油面，3-2、徑向油腔，3_3、內(nèi)封油面，3_4、軸向油腔，3_5、止推封油面，3-6、周向封油面，3-7、進(jìn)油孔；
[0022]4、主軸，4-1、前軸頸，4-2、前止推面，4-3、斜出油邊，4-4、止推封油軸頸，4-5、后止推面，4-6、后軸頸。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述方案做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不限于限制本實(shí)用新型的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。
[0024]實(shí)施例一：
[0025]本實(shí)施例描述了一種防軸向抱死的徑向止推聯(lián)合軸承支撐的靜壓主軸結(jié)構(gòu)，該主軸結(jié)構(gòu)的軸向剖視圖如圖I所示，前后端軸承的周向展開視圖如圖2所示。該靜壓主軸結(jié)構(gòu)包括前軸瓦I、軸套2、后軸瓦3、主軸4，前軸瓦I安裝于軸套2前端，后軸瓦3安裝于軸套2后端，主軸4安裝于前軸瓦I和后軸瓦3內(nèi)孔中，前軸瓦I、后軸瓦3都與主軸4構(gòu)成靜壓?jiǎn)蝹?cè)徑向止推聯(lián)合軸承。
[0026]主軸4包括從前至后依次設(shè)置的前軸頸4-1、前止推面4-2、斜出油邊4_3、止推封油軸頸4-4、后止推面4-5、后軸頸4-6。主軸4中斜出油邊4_3有約45度斜度，距離后軸瓦3中止推封油面3-5有一定量距離，以利于出油。
[0027]前軸瓦I包括外封油面1-1、徑向油腔1-2、內(nèi)封油面1-3、軸向油腔1_4、止推封油面1-5、周向封油面1-6、進(jìn)油孔1-7。前軸瓦I中外封油面1-1、內(nèi)封油面1-3和主軸4中前軸頸4-1構(gòu)成徑向封油結(jié)構(gòu)，前軸瓦I中止推封油面1-5和主軸4中前止推面4-2構(gòu)成止推封油結(jié)構(gòu)，前軸瓦I中軸向油腔1-4是由徑向油腔1-2經(jīng)內(nèi)封油面1-3處環(huán)形間隙進(jìn)油，軸向油腔1-4未單獨(dú)進(jìn)油，內(nèi)封油面1-3處環(huán)形間隙起節(jié)流作用。
[0028]后軸瓦3包括外封油面3-1、徑向油腔3-2、內(nèi)封油面3_3、軸向油腔3_4、止推封油面3-5、周向封油面3-6、進(jìn)油孔3-7。后軸瓦3中外封油面3_1、內(nèi)封油面3_3和主軸4中后軸頸4-6構(gòu)成徑向封油結(jié)構(gòu)，后軸瓦3中軸向油腔3-4和主軸4中后止推面4-5構(gòu)成止推施力結(jié)構(gòu)，后軸瓦3中止推封油面3-5和主軸4中止推封油軸頸4-4構(gòu)成止推封油結(jié)構(gòu)，后軸瓦3中軸向油腔3-4是由徑向油腔3-2經(jīng)內(nèi)封油面3-3處環(huán)形間隙進(jìn)油，軸向油腔3_4未單獨(dú)進(jìn)油，內(nèi)封油面3-3處環(huán)形間隙起節(jié)流作用。
[0029]前軸瓦I上開設(shè)有若干進(jìn)油孔1-7與徑向油腔1-2相通，用于進(jìn)油，后軸瓦3上開設(shè)有若干進(jìn)油孔3-7與徑向油腔3-2相通，用于進(jìn)油，軸套2上開設(shè)有若干出油孔2-1用于出油。
[0030]對(duì)于前軸瓦1，油液從進(jìn)油孔1-7進(jìn)入徑向油腔1-2，將軸抬起。一部分油液經(jīng)外封油面1-1處間隙回油，另一部分油液在徑向油腔1-2和軸向油腔1-4的壓力差下經(jīng)內(nèi)封油面1-3環(huán)形間隙節(jié)流進(jìn)入軸向油腔1-4，實(shí)現(xiàn)前端止推。軸向油腔1-4中油液經(jīng)止推封油面1-5處間隙出去。之后油液經(jīng)軸套2出油孔2-1回油。
[0031]對(duì)于后軸瓦3，油液從進(jìn)油孔3-7進(jìn)入徑向油腔3-2，將軸抬起。一部分油液經(jīng)外封油面3-1處間隙回油，另一部分油液在徑向油腔3-2和軸向油腔3-4的壓力差下經(jīng)內(nèi)封油面3-3環(huán)形間隙節(jié)流進(jìn)入軸向油腔3-4，實(shí)現(xiàn)后端止推。軸向油腔3-4中油液經(jīng)止推封油面3-5處間隙出去。之后油液經(jīng)軸套2出油孔2-1回油。
[0032]前軸瓦I和后軸瓦3的最大區(qū)別在于止推封油面1-5和止推封油面3-5的區(qū)別。前者止推封油面1-5和軸線垂直，后者止推封油面3-5和軸線平行。前止推軸向力為軸向油腔1-4和止推封油面1-5同時(shí)作用，后止推軸向力產(chǎn)生的原因只有軸向油腔3-4。當(dāng)主軸運(yùn)行發(fā)熱后，前止推面4-2之后的結(jié)構(gòu)只能向后端伸長(zhǎng)，不會(huì)影響主軸前端結(jié)構(gòu)的軸向精度，且微米級(jí)別伸長(zhǎng)量遠(yuǎn)小于毫米級(jí)別軸向油腔3-4深度，不會(huì)軸向抱死。
[0033]前軸瓦I不設(shè)置軸向回油槽，以利于油液從徑向油腔1-2經(jīng)內(nèi)封油面1-3處環(huán)形間隙節(jié)流后流向止推油腔1-4。后軸瓦3不設(shè)置軸向回油槽，以利于油液從徑向油腔，3-2經(jīng)內(nèi)封油面3-3處環(huán)形間隙節(jié)流后流向止推油腔3-4。
[0034]為了減小軸瓦周向高低壓油腔間內(nèi)流對(duì)剛度的影響。設(shè)計(jì)時(shí)使前軸瓦I中周向封油面1-6寬度大于外封油面1-1、內(nèi)封油面1-3寬度，后軸瓦3中周向封油面3-6寬度大于外封油面3-1、內(nèi)封油面3-3寬度。
[0035]上述實(shí)例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人是能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種防軸向抱死的徑向止推聯(lián)合軸承支撐的靜壓主軸結(jié)構(gòu)，包括前軸瓦（I)、軸套(2)、后軸瓦（3)、主軸（4)，其特征在于：前軸瓦（I)安裝于軸套（2)前端，后軸瓦（3)安裝于軸套（2)后端，主軸（4)安裝于前軸瓦（I)和后軸瓦（3)內(nèi)孔中，前軸瓦（I)、后軸瓦（3)都與主軸（4)構(gòu)成靜壓?jiǎn)蝹?cè)徑向止推聯(lián)合軸承。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防軸向抱死的徑向止推聯(lián)合軸承支撐的靜壓主軸結(jié)構(gòu)，其特征在于，主軸（4)包括從前至后依次設(shè)置的前軸頸（4-1)、前止推面（4-2)、斜出油邊(4-3),止推封油軸頸（4-4 )、后止推面（4-5 )、后軸頸（4-6 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種防軸向抱死的徑向止推聯(lián)合軸承支撐的靜壓主軸結(jié)構(gòu)，其特征在于，主軸（4)中斜出油邊（4-3)有約45度斜度，距離后軸瓦（3)中止推封油面(3-5)有一定量距離，以利于出油。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種防軸向抱死的徑向止推聯(lián)合軸承支撐的靜壓主軸結(jié)構(gòu)，其特征在于，前軸瓦（I)上設(shè)置了外封油面（1-1)、徑向油腔（1-2)、內(nèi)封油面（1-3)、軸向油腔（1-4)、止推封油面（1-5)、周向封油面（1-6)、進(jìn)油孔（1-7)，前軸瓦（I)中外封油面(I -1 )、內(nèi)封油面（I -3 )和主軸（4 )中前軸頸（4-1)構(gòu)成徑向封油結(jié)構(gòu)，前軸瓦（I)中止推封油面（1-5)和主軸（4)中前止推面（4-2)構(gòu)成止推封油結(jié)構(gòu)， 前軸瓦（I)中軸向油腔（1-4)是由徑向油腔（1-2)經(jīng)內(nèi)封油面（1-3)處環(huán)形間隙進(jìn)油，軸向油腔（1-4)未單獨(dú)進(jìn)油，內(nèi)封油面（1-3)處環(huán)形間隙起節(jié)流作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種防軸向抱死的徑向止推聯(lián)合軸承支撐的靜壓主軸結(jié)構(gòu)，其特征在于，前軸瓦（I)中周向封油面（1-6)寬度大于外封油面（1-1)和內(nèi)封油面（1-3)寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種防軸向抱死的徑向止推聯(lián)合軸承支撐的靜壓主軸結(jié)構(gòu)，其特征在于，后軸瓦（3)上設(shè)置了外封油面（3-1)、徑向油腔（3-2)、內(nèi)封油面（3-3)、軸向油腔（3-4)、止推封油面（3-5)、周向封油面（3-6)、進(jìn)油孔（3-7)，后軸瓦（3)中外封油面(3-1)、內(nèi)封油面（3-3 )和主軸（4 )中后軸頸（4-6 )構(gòu)成徑向封油結(jié)構(gòu)，后軸瓦（3 )中軸向油腔（3-4)和主軸（4)中后止推面（4-5)構(gòu)成止推施力結(jié)構(gòu)，后軸瓦（3)中止推封油面（3-5)和主軸（4)中止推封油軸頸（4-4)構(gòu)成止推封油結(jié)構(gòu)， 后軸瓦（3)中軸向油腔（3-4)是由徑向油腔（3-2)經(jīng)內(nèi)封油面（3-3)處環(huán)形間隙進(jìn)油，軸向油腔（3-4)未單獨(dú)進(jìn)油，內(nèi)封油面（3-3)處環(huán)形間隙起節(jié)流作用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種防軸向抱死的徑向止推聯(lián)合軸承支撐的靜壓主軸結(jié)構(gòu)，其特征在于，后軸瓦（3)中周向封油面（3-6)寬度大于外封油面（3-1)和內(nèi)封油面（3-3)寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任意一條所述的一種防軸向抱死的徑向止推聯(lián)合軸承支撐的靜壓主軸結(jié)構(gòu)，其特征在于，前軸瓦（I)上開設(shè)有若干進(jìn)油孔（1-7)，與徑向油腔（1-2)相通，用于進(jìn)油，后軸瓦（3)上開設(shè)有若干進(jìn)油孔（3-7)，徑向油腔（3-2)相通，用于進(jìn)油，軸套(2)上開設(shè)有若干出油孔（2-1)用于出油。
【文檔編號(hào)】F16C32/06GK203622184SQ201320793859
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】陳耀龍, 張朋海, 査俊 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)蘇州研究院, 西安交通大學(xué)