主動補償式低渦流軸動式氣浮軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及主動補償式低渦流軸動式氣浮軸承，屬于氣浮式超精密軸承技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氣浮軸承被廣泛應(yīng)用于精密轉(zhuǎn)臺等高精度測量儀器、制造設(shè)備和實驗系統(tǒng)中。傳統(tǒng)的氣浮軸承通過徑向節(jié)流孔噴出高壓氣體，在軸和軸套之間形成高壓氣膜，實現(xiàn)軸和軸套的非接觸回轉(zhuǎn)運動，降低軸回轉(zhuǎn)運動中的摩擦等干擾力矩，實現(xiàn)微干擾高精度回轉(zhuǎn)運動。由于加工和裝配誤差，節(jié)流孔并非精確的圓孔，更很難精確定位于徑向，節(jié)流孔的形位誤差，是由于節(jié)流孔噴出高壓氣體時，氣流沿周向定向流動，形成渦流，從而引起的干擾渦流力矩引起的。通過提高加工和裝配精度，可以降低渦流力矩的大小，然而，這種方式實現(xiàn)渦流力矩的減小、提高氣浮軸承的精度是有限的，受限于現(xiàn)有的加工技術(shù)手段。為了實現(xiàn)氣浮軸精度的微弱提高，常常需要對氣浮軸反復(fù)檢測、研磨及裝配，不僅僅執(zhí)行難度大、成本高及周期長，其對精度的提高十分有限。
[0003]隨著技術(shù)的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)的超高精度的加工制造設(shè)備、測量實驗儀器、仿真實驗系統(tǒng)等對微渦流、弱干擾、超高精度氣浮軸系提出了迫切需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是為了解決氣浮軸承采用反復(fù)檢測、研磨及裝配的方式提高其精度，執(zhí)行難度大周期長，并且精度提高幅度有限的問題，提供了一種主動補償式低渦流軸動式氣浮軸承。
[0005]本發(fā)明所述主動補償式低渦流軸動式氣浮軸承，該氣浮軸承安裝于負(fù)載和基座之間，用于實現(xiàn)負(fù)載相對于基座的高精度回轉(zhuǎn)運動；
[0006]所述氣浮軸承包括氣浮軸、氣浮軸套、封氣套、泄氣孔、徑向節(jié)流孔、O型密封圈、順時針主動渦流供氣氣腔、氣浮軸承供氣孔、止推面節(jié)流孔、逆時針主動渦流供氣氣腔、逆時針主動渦流供氣孔、逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔、順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔和順時針主動渦流供氣孔，
[0007]所述氣浮軸為T字形軸或工字形軸，氣浮軸的上端面與負(fù)載的安裝接口相適應(yīng)連接，氣浮軸套的內(nèi)側(cè)表面與氣浮軸的外側(cè)表面相配合，并且氣浮軸套的底端面與基座固定連接，封氣套的內(nèi)側(cè)表面與氣浮軸套的外側(cè)表面相適應(yīng)；
[0008]氣浮軸的止推面與柱面交匯處的斜面處設(shè)有多個泄氣孔，多個泄氣孔沿氣浮軸的圓周向均勾分布；
[0009]氣浮軸套的止推面上沿圓周方向均勻設(shè)置多個止推面節(jié)流孔，氣浮軸套柱面上半段的側(cè)壁上沿圓周方向均勻設(shè)置多個徑向節(jié)流孔，所有的止推面節(jié)流孔和徑向節(jié)流孔通過通路相互連通；
[0010]氣浮軸套柱面?zhèn)缺谏涎剌S向分別均勻分布N組逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔和順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔，逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔位于氣浮軸套柱面的中軸切面的一側(cè)側(cè)壁上，順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔位于氣浮軸套柱面的中軸切面的另一側(cè)側(cè)壁上；每組逆時針主動禍流非徑向節(jié)流孔或順時針主動禍流非徑向節(jié)流孔包括M個逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔或順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔，M個逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔或順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔沿圓周方向均勻分布，N ^ LM ^ 2，N和M均為自然數(shù)；所述逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔和順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔相互平行，并且開孔方向均為沿氣浮軸套柱面的切線方向；
[0011]氣浮軸套柱面中段的外側(cè)壁上分別設(shè)置環(huán)形的順時針主動渦流供氣氣腔和逆時針主動渦流供氣氣腔，封氣套的側(cè)壁上設(shè)置逆時針主動渦流供氣孔和順時針主動渦流供氣孔，逆時針主動渦流供氣孔在封氣套上的位置與氣浮軸套上設(shè)置逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔的一側(cè)側(cè)壁相對應(yīng)，順時針主動渦流供氣孔在封氣套上的位置與氣浮軸套上設(shè)置順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔的另一側(cè)側(cè)壁相對應(yīng)；順時針主動渦流供氣氣腔、順時針主動渦流供氣孔與順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔相連通；逆時針主動渦流供氣氣腔、逆時針主動渦流供氣孔和逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔相連通；
[0012]封氣套下段的側(cè)壁上設(shè)置氣浮軸承供氣孔，該氣浮軸承供氣孔與止推面節(jié)流孔和徑向節(jié)流孔相連通；氣浮軸套與封氣套之間設(shè)置多個O型密封圈，所有氣路中任意兩個氣路之間通過一個O型密封圈實現(xiàn)密封隔離；所述氣路包括止推面節(jié)流孔、徑向節(jié)流孔與氣浮軸承供氣孔形成的氣路，順時針主動渦流供氣氣腔、順時針主動渦流供氣孔與順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔形成的氣路，及逆時針主動渦流供氣氣腔、逆時針主動渦流供氣孔和逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔形成的氣路。
[0013]所述負(fù)載為轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)子或精密軸系的轉(zhuǎn)軸。
[0014]所述基座為精密轉(zhuǎn)臺的臺體或精密軸系的殼體的外圍結(jié)構(gòu)。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點:本發(fā)明通過主動補償減小氣浮軸承的渦流力矩，實現(xiàn)了氣浮軸承的微渦流、低干擾、高精度。它采用主動渦流補償技術(shù)對干擾渦流力矩進(jìn)行補償，在氣浮軸系上增加順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔和逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔，當(dāng)主動施加反向渦流，通過調(diào)節(jié)補償非徑向節(jié)流孔的供氣氣壓對主動反向渦流大小進(jìn)行控制，能夠抵消氣浮軸原有的干擾渦流力矩，提高氣浮軸系的回轉(zhuǎn)定位精度。
[0016]順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔和逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔采用獨立氣腔供氣，供氣氣壓連續(xù)可調(diào)，通過調(diào)節(jié)供氣氣壓調(diào)節(jié)主動渦流的渦流力矩大小。根據(jù)加工裝配完成后的氣浮軸的干擾力矩的方向，確定給順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔或者逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔供氣，主動渦流方向與氣浮軸原有干擾渦流方向相反，通過調(diào)節(jié)主動渦流非徑向節(jié)流孔的供氣壓力，調(diào)節(jié)主動渦流的渦流力矩，直至主動渦流抵消氣浮軸原有干擾渦流力矩，將整體渦流力矩降低到許可范圍。調(diào)節(jié)過程簡單，執(zhí)行便利。實現(xiàn)了氣浮軸相對于氣浮軸套的低干擾高精度回轉(zhuǎn)運動。
[0017]本發(fā)明通過選擇不同類型的非徑向渦流力矩，并調(diào)節(jié)供氣壓力，調(diào)節(jié)主動渦流力矩的大小和方向，補償干擾渦流力矩，實現(xiàn)了低渦流、弱干擾、高回轉(zhuǎn)定位精度的氣浮軸系。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明所述主動補償式低渦流軸動式氣浮軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是圖1的A-A視圖；
[0020]圖3是圖1的B-B視圖；
[0021]圖4是圖1的C-C視圖；
[0022]圖5是本發(fā)明所述氣浮軸承的干擾渦流力矩補償流程圖。
【具體實施方式】
[0023]【具體實施方式】一:下面結(jié)合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式所述主動補償式低渦流軸動式氣浮軸承，該氣浮軸承安裝于負(fù)載I和基座10之間，用于實現(xiàn)負(fù)載I相對于基座10的高精度回轉(zhuǎn)運動；
[0024]所述氣浮軸承包括氣浮軸2、氣浮軸套3、封氣套4、泄氣孔5、徑向節(jié)流孔6、0型密封圈7、順時針主動渦流供氣氣腔8、氣浮軸承供氣孔9、止推面節(jié)流孔11、逆時針主動渦流供氣氣腔12、逆時針主動渦流供氣孔13、逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔14、順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔15和順時針主動渦流供氣孔16，
[0025]所述氣浮軸2為T字形軸或工字形軸，氣浮軸2的上端面與負(fù)載I的安裝接口相適應(yīng)連接，氣浮軸套3的內(nèi)側(cè)表面與氣浮軸2的外側(cè)表面相配合，并且氣浮軸套3的底端面與基座10固定連接，封氣套4的內(nèi)側(cè)表面與氣浮軸套3的外側(cè)表面相適應(yīng)；
[0026]氣浮軸2的止推面與柱面交匯處的斜面處設(shè)有多個泄氣孔5，多個泄氣孔5沿氣浮軸2的圓周向均勻分布；
[0027]氣浮軸套3的止推面上沿圓周方向均勻設(shè)置多個止推面節(jié)流孔11，氣浮軸套3柱面上半段的側(cè)壁上沿圓周方向均勻設(shè)置多個徑向節(jié)流孔6，所有的止推面節(jié)流孔11和徑向節(jié)流孔6通過通路相互連通；
[0028]氣浮軸套3柱面?zhèn)缺谏涎剌S向分別均勻分布N組逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔14和順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔15，逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔14位于氣浮軸套3柱面的中軸切面的一側(cè)側(cè)壁上，順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔15位于氣浮軸套3柱面的中軸切面的另一側(cè)側(cè)壁上；每組逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔14或順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔15包括M個逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔14或順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔15，M個逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔14或順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔15沿圓周方向均勻分布，N多1，M多2，N和M均為自然數(shù)；所述逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔14和順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔15相互平行，并且開孔方向均為沿氣浮軸套3柱面的切線方向；
[0029]氣浮軸套3柱面中段的外側(cè)壁上分別設(shè)置環(huán)形的順時針主動渦流供氣氣腔8和逆時針主動渦流供氣氣腔12，封氣套4的側(cè)壁上設(shè)置逆時針主動渦流供氣孔13和順時針主動渦流供氣孔16，逆時針主動渦流供氣孔13在封氣套4上的位置與氣浮軸套3上設(shè)置逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔14的一側(cè)側(cè)壁相對應(yīng)，順時針主動渦流供氣孔16在封氣套4上的位置與氣浮軸套3上設(shè)置順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔15的另一側(cè)側(cè)壁相對應(yīng)；順時針主動渦流供氣氣腔8、順時針主動渦流供氣孔16與順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔15相連通；逆時針主動渦流供氣氣腔12、逆時針主動渦流供氣孔13和逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔14相連通；
[0030]封氣套4下段的側(cè)壁上設(shè)置氣浮軸承供氣孔9，該氣浮軸承供氣孔9與止推面節(jié)流孔11和徑向節(jié)流孔6相連通；氣浮軸套3與封氣套4之間設(shè)置多個O型密封圈7，所有氣路中任意兩個氣路之間通過一個O型密封圈7實現(xiàn)密封隔離；所述氣路包括止推面節(jié)流孔11、徑向節(jié)流孔6與氣浮軸承供氣孔9形成的氣路，順時針主動渦流供氣氣腔8、順時針主動渦流供氣孔16與順時針主動渦流非徑向節(jié)流孔15形成的氣路，及逆時針主動渦流供氣氣腔12、逆時針主動渦流供氣孔13和逆時針主動渦流非徑向節(jié)流孔14形成的氣