一种高精度电机装置及精密设备制造方法及图纸

根据本发明专利技术所涉及的高精度电机装置及精密设备，包括至少两个动静压半球体轴承以及具有转动轴的电动机，转动轴设置在动静压半球体轴承中，动静压半球体轴承具有支撑座、容纳组件以及转动件，容纳组件包括容纳件、多个静压衬套以及多个动压衬套，容纳件具有多个静压通道和动压通道，静压衬套设置在第一凹腔的开口处，动压衬套设置在第二凹腔的开口处，动压凹腔的横截面从底部至开口是逐渐扩大的。本发明专利技术的高精度电机装置及精密设备，工作状态时，半球体轴承中的凸球旋转时与凹球面互不接触，相对于动静压锥体轴承，动静压半球体轴承具有更好的同心配合度，因此采用气体或液体动静压技术能提高轴承轴系上转动轴的动态旋转精度。 1

【技术实现步骤摘要】
一种高精度电机装置及精密设备
本专利技术属于机械领域，具体涉及一种高精度电机装置及设备。
技术介绍
目前，电主轴技术在机械工业中已得到广泛应用，现有技术的电主轴技术是电动机转动轴与设备主轴合为同一根轴，以滚动轴承来支承主轴，利用电动机的变速使得设备主轴获得需要的速度，由于滚动轴承精度有限，难以满足主轴旋转精度≤0.10μm的要求，无法实现纳米级加工精度，功能单一，且高速运转时主轴的超声、磨损及发热严重，影响主轴的使用寿命。现有技术的滚动轴承大多转动时为接触状态，转动精度和效率均不高。采用气体或液体动、静压技术与球体结构结合的轴承，是目前提高主轴旋转精度有效的途径之一。根据气体(空气)或液体(油液)动、静压技术基本原理，液体或气体介质，分别进入到球体轴承凹球面的多个腔室中，当凸球旋转时，介质从多个腔室中形成动压力，凸球转速越高、介质密度越大、凹凸球间隙越小，动压力越大。由于凹、凸球面之间有一定的间隙，凸球浮起，旋转时处于非接触状态，但该球体轴承的凹球面及腔室的加工精度要求高，加工成本大。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种对球体轴承的凹球面及腔室加工精度要求不高，能降低加工成本的同时具有动压和静压技术的高精度电机装置及设备。本专利技术提供了一种高精度电机装置，具有这样的特征，包括至少两个动静压半球体轴承；以及电动机，具有转动轴，转动轴设置在动静压半球体轴承中，其中，动静压半球体轴承具有支撑座、容纳组件以及转动件，容纳组件包括具有内凹半球面和外表面的容纳件、多个静压衬套以及多个动压衬套，容纳件具有多个用于通过流体的静压通道和动压通道，静压通道和动压通道分别设置在容纳件的内壁中且贯通内凹半球面和外表面，静压通道包括设置在内凹半球面上向内凹的第一凹腔和连通第一凹腔和外表面的静压孔道，动压通道包括设置在内凹半球面上向内凹的第二凹腔和连通第二凹腔和外表面的动压孔道，静压衬套具有呈柱形的静压凹腔，静压衬套设置在第一凹腔的开口处且静压凹腔开口朝向内凹半球面，静压凹腔的底部与第一凹腔相连通，动压衬套具有动压凹腔，动压衬套设置在第二凹腔的开口处且动压凹腔的的开口朝向内凹半球面，动压凹腔的底部与第二凹腔相连通，动压凹腔的横截面从底部至开口是逐渐扩大的，动压凹腔腔口的形状为椭圆形、正方形、矩形以及梯形中的任意一种,转动件具有与内凹半球面相配的外凸半球面，设置在内凹半球面内，多个静压衬套和多个动压衬套沿至少一个布置平面设置在内凹半球面上，布置平面为垂直于转动件的旋转轴线的平面，支撑座具有与容纳件的外表面相配的支撑座内腔，容纳件设置在支撑座内腔内且与支撑座内腔过盈配合，支撑座上分别设置有与静压孔道相连通的至少一个第一通道，以及与动压孔道相连通的至少一个第二通道。在本专利技术提供的高精度电机装置中，还可以具有这样的特征：其中，第一凹腔的数量至少为3个，第二凹腔的数量至少为3个。另外，在本专利技术提供的高精度电机装置中，还可以具有这样的特征：其中，静压凹腔呈柱状，腔口的形状为为圆形、椭圆形、正方形、矩形以及梯形中的任意一种，动压凹腔沿布置平面的剖面呈月牙形或剖面的两端呈楔形。另外，在本专利技术提供的高精度电机装置中，还可以具有这样的特征：其中，静压凹腔的内凹的深度为0.5－5mm，静压凹腔总表面积占内凹半球面总表面积的20－60％，动压凹腔的内凹的深度为4－8mm，动压凹腔总表面积占内凹半球面总表面积的20－60％，间隙比为2－2.5,间隙比的表达式为h2/h1，h2为动压凹腔的底部与外凸半球面的距离，h1为动压衬套的顶端面与外凸半球面的距离。另外，在本专利技术提供的高精度电机装置中，还可以具有这样的特征：其中，多个第一凹腔和多个第二凹腔沿布置平面均匀交替设置在内凹半球面上，内凹半球面上还均匀设置有多条隔离槽，隔离槽位于相邻的两个第一凹腔和第二凹腔之间，隔离槽的延伸端均交汇于转动构件的旋转轴线上，隔离槽的槽宽为2－4mm，深度为2－5mm，内凹半球面和外凸半球面的表面均设置有防腐涂层。另外，在本专利技术提供的高精度电机装置中，还可以具有这样的特征：其中，静压衬套的顶端面高于内凹半球面,动压衬套的顶端面高于内凹半球面,第一凹腔和第二凹腔均呈柱形。另外，在本专利技术提供的高精度电机装置中，还可以具有这样的特征：其中，静压衬套的顶端面为与内凹半球面吻合的弧形面且与内凹半球面吻合，动压衬套的顶端面为与内凹半球面吻合的弧形面且与内凹半球面吻合。另外，在本专利技术提供的高精度电机装置中，还可以具有这样的特征：其中，静压衬套与容纳件为固定连接或可拆卸连接，动压衬套与容纳件为固定连接或可拆卸连接。另外，在本专利技术提供的高精度电机装置中，还可以具有这样的特征：其中，转动件的外凸半球面上沿布置平面设置有与静压凹腔和动压凹腔衬套相对应的内凹的环槽或外凸的环带。本专利技术提供还一种精密设备，使用上述的任意一项的高精度电机装置，其特征在于：其中，转动轴为精密设备中的工件旋转轴或刀具旋转轴。在本专利技术提供的精密设备中，还可以具有这样的特征：其中，高精度电机装置在精密设备上可移动设置。专利技术的作用与效果根据本专利技术所涉及的高精度电机装置，采用气体或液体的动静压半球体轴承替代滚动轴承，工作状态时，动静压半球体轴承中的凸球旋转时与凹球互不接触，始终处在气体或液体摩擦状态，这样，凸球旋转时的旋转中心跳动量与凹凸球的制造误差没有直接关系，即凸球跳动量不等于凹凸球圆度误差量，根据实测，凸球旋转时的跳动量是凹凸球圆度误差量的1/5－1/10，因此采用气体或液体动静压技术能提高轴承轴系上的主轴的动态旋转精度，达到0.1-1.0μm。动压技术不需输入有压力的介质，但必需保证凹球腔室有足够的油量、一定的粘度的介质、凹球与凸球之间较小的间隙以形成斜楔(楔尖向着凸球的旋转方向)，具备了这些条件,当凸球旋转时，介质从斜楔大端挤进小端而形成动压力，由此可知，凸球不转不产生压力，转速越高、介质密度越大、凹凸球间隙越小，动压力越大。根据加工需要，低速中载时可选用与液体动静压轴承结合使用，高速轻载时与气体动静压轴承结合使用，两种技术方便转换，能够实现一机多用，从而节省生产成本。另外，由于动压衬套和静压衬套是后设置在内凹半球面上的，动压凹腔和静压凹腔的加工可以单独加工，因此加工难度大大降低，从而提高了动压凹腔和静压凹腔加工的工作效率，降低了加工成本。附图说明图1是本专利技术的实施例中高精度电机装置示意图；图2是本专利技术的实施例中动静压半球体转动副示意图；图3是图2中容纳组件的左视示意图；图4是图3中B-B剖视示意图；图5是图2中局部A在布置平面的剖视放大示意图；图6是图2中C的放大示意图；以及图7是支撑座的剖面图示意图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本专利技术的高精度电机装置及机床作具体阐述。实施例一如图1所示，高精度电机装置100包括2个动静压半球体轴承、电动机40以及外壳50。动静压半球体轴承包括容纳组件10、转动件20、支撑座30。如图2所示，容纳组件10包括包括容纳件11、多个静压衬套12以及多个动压衬套13。如图4所示，容纳件11包括内凹半球面111、外表面112、多个静压通道113、多个动压通道114以及通孔116。而在有些不需要轴通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度电机装置，其特征在于，包括：

【技术特征摘要】
1.一种高精度电机装置，其特征在于，包括：至少两个动静压半球体轴承；以及电动机，具有转动轴，所述转动轴设置在所述动静压半球体轴承中，其中，所述动静压半球体轴承具有支撑座、容纳组件以及转动件，所述容纳组件包括具有内凹半球面和外表面的容纳件、多个静压衬套以及多个动压衬套，所述容纳件具有多个用于通过流体的静压通道和动压通道，所述静压通道和所述动压通道分别设置在所述容纳件的内壁中且贯通所述内凹半球面和所述外表面，所述静压通道包括设置在所述内凹半球面上向内凹的第一凹腔和连通所述第一凹腔和所述外表面的静压孔道，所述动压通道包括设置在所述内凹半球面上向内凹的第二凹腔和连通所述第二凹腔和所述外表面的动压孔道，所述静压衬套具有呈柱形的静压凹腔，所述静压衬套设置在所述第一凹腔的开口处且所述静压凹腔开口朝向所述内凹半球面，所述静压凹腔的底部与所述第一凹腔相连通，所述动压衬套具有动压凹腔，所述动压衬套设置在所述第二凹腔的开口处且所述动压凹腔的的开口朝向所述内凹半球面，所述动压凹腔的底部与所述第二凹腔相连通，所述动压凹腔的横截面从底部至开口是逐渐扩大的，所述动压凹腔腔口的形状为圆形、椭圆形、正方形、矩形以及梯形中的任意一种,所述转动件具有与所述内凹半球面相配的外凸半球面，设置在所述内凹半球面内，多个所述静压衬套和多个所述动压衬套沿至少一个布置平面设置在所述内凹半球面上，所述布置平面为垂直于所述转动件的旋转轴线的平面，所述支撑座具有与所述容纳件的外表面相配的支撑座内腔，所述容纳件设置在所述支撑座内腔内且与所述支撑座内腔过盈配合，所述支撑座上分别设置有与所述静压孔道相连通的至少一个第一通道，以及与所述动压孔道相连通的至少一个第二通道。2.根据权利要求1所述的高精度电机装置，其特征在于：其中，所述第一凹腔的数量至少为3个，所述第二凹腔的数量至少为3个。3.根据权利要求1所述的高精度电机装置，其特征在于：其中，所述静压凹腔呈柱状，腔口的形状为圆形、椭圆形、正方形、矩形以...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎永明，黎纯，沈景凤，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31