動(dòng)靜壓軸承和安裝有動(dòng)靜壓軸承的主軸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及主軸的技術(shù)領(lǐng)域，具體的是一種動(dòng)靜壓軸承和安裝有動(dòng)靜壓軸承的主軸。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，未來(lái)制造行業(yè)將會(huì)朝著高精度、高效率的自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。而在機(jī)械制造過(guò)程中，隨著對(duì)于產(chǎn)品精度要求的提高，其對(duì)于機(jī)床零部件的加工精度和穩(wěn)定性的要求也將會(huì)越來(lái)越高，行業(yè)內(nèi)也越來(lái)越多的使用精密主軸取代傳統(tǒng)的主軸用于車削、銑削、磨削等機(jī)械加工。而使用動(dòng)靜壓軸承制造的主軸更加節(jié)能環(huán)保，由于其高轉(zhuǎn)速、高剛性、良好的加工精度以及較長(zhǎng)的使用壽命被廣泛的應(yīng)用于精密加工，乃至超高精度加工中。
[0003]所謂的動(dòng)靜壓軸承的支撐原理，是通過(guò)軸承的內(nèi)環(huán)側(cè)壁上設(shè)置多個(gè)油腔，多個(gè)油腔內(nèi)的油液壓力共同作用于轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸受到靜壓平衡力，使轉(zhuǎn)軸懸浮于油膜中，并且當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程時(shí)，利用流體動(dòng)壓效應(yīng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸和軸承之間是油膜軟接觸，其摩擦系數(shù)小，接近于零磨損。
[0004]上述現(xiàn)有技術(shù)的靜壓軸承、動(dòng)靜壓軸承或者動(dòng)靜壓混合軸承，以下統(tǒng)稱為動(dòng)靜壓軸承，其僅僅適用于轉(zhuǎn)軸低轉(zhuǎn)速下的高精度加工，所謂的低轉(zhuǎn)速通常是指轉(zhuǎn)軸線速度小于75m/s。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)軸將會(huì)帶動(dòng)壓力油液流動(dòng)，因此在油腔中沿轉(zhuǎn)軸的周向?qū)?huì)形成一個(gè)油液高壓區(qū)和油液低壓區(qū)，并且該油液高壓區(qū)的壓力將會(huì)隨著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的升高而持續(xù)升高。而持續(xù)升高的油液壓力沿轉(zhuǎn)軸的徑向作用于轉(zhuǎn)軸，將會(huì)增大轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)阻力甚至于箍緊轉(zhuǎn)軸，從而使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的負(fù)載升高，電流增大甚至電機(jī)過(guò)載無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。因此在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)轉(zhuǎn)軸線速度大于75m/s時(shí)已然是現(xiàn)有常規(guī)電機(jī)的負(fù)載極限。換句話說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)的動(dòng)靜壓軸承無(wú)法滿足于高速主軸(轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)速>75m/s)的生產(chǎn)需求。并且在低速過(guò)程中其也存在油液高壓區(qū)對(duì)于轉(zhuǎn)軸的徑向作用力，因此其電機(jī)的負(fù)載中也相對(duì)較大，能耗高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種動(dòng)靜壓軸承，其可以平衡油腔內(nèi)油液高壓區(qū)和油液低壓區(qū)之間的壓力差，從而通過(guò)降低油液高壓區(qū)內(nèi)的油液壓力，達(dá)到減少轉(zhuǎn)軸受到的徑向作用力的目的，最終使轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速高、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的負(fù)載小。
[0006]本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:提供一種動(dòng)靜壓軸承，它包括軸承本體，軸承本體的環(huán)形內(nèi)壁上沿軸承本體的徑向內(nèi)凹形成至少兩個(gè)油槽，所述軸承本體上設(shè)有循環(huán)通道，循環(huán)通道的兩端分別與油槽沿軸承本體的周向所對(duì)應(yīng)的兩端部連通。通過(guò)循環(huán)通道可以均衡油槽內(nèi)沿周向所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)區(qū)域的油液壓力，由此消除轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致的油槽內(nèi)局部油液壓力升高帶來(lái)的轉(zhuǎn)軸負(fù)載過(guò)大的問(wèn)題。從而實(shí)現(xiàn)了同等電機(jī)負(fù)載的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的提高。
[0007]相鄰兩油槽之間設(shè)有將油槽內(nèi)溢出的油液匯流的回油槽。
[0008]所述回油槽的長(zhǎng)度方向沿軸承本體的軸向延伸，且回油槽的至少一端延伸至貫穿軸承本體的端面或軸承本體對(duì)應(yīng)于各回油槽所在的位置上設(shè)有至少一個(gè)用于連通回油槽的回油道。
[0009]軸承本體上對(duì)應(yīng)于各油槽所在的位置均分別設(shè)有用于供給各油槽油液的進(jìn)油孔。
[0010]所述的軸承本體由至少兩個(gè)子部件沿軸向拼接組成，所述的循環(huán)通道設(shè)于軸承本體內(nèi)。實(shí)現(xiàn)循環(huán)通道內(nèi)置于軸承本體內(nèi)，省去了軸承本體與鋼套合圍形成循環(huán)通道帶來(lái)的密封性問(wèn)題。同時(shí)也可以使循環(huán)通道內(nèi)腔的各處均平滑過(guò)渡，減少油液流通過(guò)程的阻力。
[0011]所述循環(huán)通道的內(nèi)壁均平滑過(guò)渡，且循環(huán)通道的進(jìn)口端的油液流通方向m與油槽內(nèi)油液的流通方向η之間的夾角，以及循環(huán)通道的出口端的油液流通方向ο與油槽內(nèi)油液的流通方向P的夾角均為銳角。
[0012]采用以上結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明的動(dòng)靜壓軸承與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):首先，轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)油槽內(nèi)的油液流動(dòng)形成油液高壓區(qū)和油液低壓區(qū)時(shí)，在油液高壓區(qū)和油液低壓區(qū)之間的壓力差的推動(dòng)下通過(guò)循環(huán)通道可以使油液高壓區(qū)的油液回流至油液低壓區(qū)，從而降低同等轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速下的油液高壓區(qū)的壓力，轉(zhuǎn)軸在同樣功率的電機(jī)帶動(dòng)下，可以達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速，其次，油液高壓區(qū)和油液低壓區(qū)之間的壓力差越大，其回流的流量越快，因此降壓效果更好，換句話說(shuō)，油液高壓區(qū)的油液壓力與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速之間呈指數(shù)函數(shù)作小幅度的增長(zhǎng)。
[0013]本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是:提供一種安裝有動(dòng)靜壓軸承的主軸，其在同等電機(jī)負(fù)載的基礎(chǔ)下，可以使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速高、剛性大、精度好、噪音低、震動(dòng)小。
[0014]本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:提供一種安裝有動(dòng)靜壓軸承的主軸，它包括殼體，設(shè)于殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的兩端分別通過(guò)軸承本體與殼體轉(zhuǎn)動(dòng)配合，殼體上設(shè)有供油通道，供油通道的一端與殼體上的進(jìn)油口連通，供油通道的另一端通過(guò)軸承本體上的進(jìn)油孔與油槽相連通，油槽內(nèi)的油液經(jīng)轉(zhuǎn)軸和軸承本體之間的間隙溢出并匯流至設(shè)于殼體內(nèi)的回油通道內(nèi)，回油通道與殼體上的回油口相連通。
[0015]采用以上結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明的安裝有動(dòng)靜壓軸承的主軸與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):由于轉(zhuǎn)軸的軸向及徑向是通過(guò)油膜面接觸，轉(zhuǎn)軸通過(guò)油壓懸浮于油膜上沒(méi)有直接接觸，啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)期間摩擦副均被壓力油膜隔開(kāi)，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力僅來(lái)自油自身的粘性，有別與傳統(tǒng)的軸承點(diǎn)、線接觸，其接觸面積更大，摩擦副表面承載的壓力比較均勻，軸向、徑向承載力更強(qiáng)，剛性更高，比滾動(dòng)軸承軸剛性提高3-8倍以上，發(fā)生碰撞時(shí)不易損壞。其次，轉(zhuǎn)軸和動(dòng)靜壓軸承之間為油膜軟接觸，吸震性能更好，因此旋轉(zhuǎn)精度更高，全跳動(dòng)能達(dá)到0.2μπι以上，并且摩擦產(chǎn)生的熱能小、磨損程度低、使用壽命長(zhǎng)，在正常使用的情況下比滾動(dòng)軸承軸壽命提高在10倍以上。在同等轉(zhuǎn)速下，需要電機(jī)功率更低，能耗可減少30%以上，由于是內(nèi)置式電機(jī)，其轉(zhuǎn)換效率更高，基本無(wú)損耗。采用新結(jié)構(gòu)的動(dòng)靜壓軸承其線速度能達(dá)到60m/s以上，可用于高精度、超高精度的車削、磨削機(jī)床上。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的動(dòng)靜壓軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的動(dòng)靜壓軸承的主視示意圖。
[0018]圖3為圖2中“E-E”方向的剖視示意圖。
[0019]圖4為圖2中“F-F”方向的剖視示意圖。
[0020]圖5是本發(fā)明的動(dòng)靜壓軸承的另一種結(jié)構(gòu)的示意圖。[0021 ]圖6是本發(fā)明的動(dòng)靜壓軸承去除部分子部件后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖7是本發(fā)明的動(dòng)靜壓軸承去除部分子部件后的左視示意圖。
[0023]圖8是本發(fā)明的循環(huán)通道出口端的油液流向示意圖。
[0024]圖9是本發(fā)明的循環(huán)通道進(jìn)口端的油液流向示意圖。
[0025]圖10是本發(fā)明的安裝有動(dòng)靜壓軸承的主軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖11是本發(fā)明的安裝有動(dòng)靜壓軸承的主軸的主視示意圖。
[0027]圖12是本發(fā)明的安裝有動(dòng)靜壓軸承的主軸的右視示意圖。
[0028]圖13為圖12中“A-A”區(qū)域的剖視示意圖。
[0029 ] 圖14為圖12中“B-B”區(qū)域的剖視示意圖。
[0030]圖15為圖12中“C-C"區(qū)域的剖視示意圖。
[0031 ] 圖16為圖11中“D-D”區(qū)域的剖視示意圖。
[0032]其中，1、軸承本體，2、油槽，3、循環(huán)通道，4、回油槽，4.1、回油道，5、進(jìn)油孔，6、殼體，7、轉(zhuǎn)軸，8、供油通道，9、進(jìn)油口，10、回油通道，11、回油口，12、內(nèi)置電機(jī)；
[0033]m是指循環(huán)通道進(jìn)口端的油液流通方向；
[0034]η是指油槽內(nèi)位于循環(huán)通道進(jìn)口端所對(duì)應(yīng)的油槽連接處的油液流通方向；
[0035]O是指循環(huán)通道的出口端的油液流通方向；
[0036]P是指油槽內(nèi)位于循環(huán)通道出口端所對(duì)應(yīng)的油槽連接處的油液流通方向。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)