一种小孔-多孔质节流组合式气浮主轴制造技术

本发明专利技术公开了一种小孔‑多孔质节流组合式气浮主轴，包括气缸组件、机体组件、定子盖、定子组件、气浮轴承、轴芯组件、推力轴承组件和盖板组件。本发明专利技术采高速永磁转子后置的轴芯结构，轴承采用小孔‑多孔质混合节流方式，提高轴承的精度，承载力和稳定性；轴芯中轴霸设置割槽薄壁，采用螺旋弹簧，与气缸构成特殊打刀机构，主轴前端气封和密封独特设计，可有效的保护主轴。

A Small Hole-Porous Throttle Combined Air Floating Spindle

The invention discloses a small hole and porous throttle combined air-bearing spindle, which comprises a cylinder assembly, a block assembly, a stator cover, a stator assembly, an air-bearing, a shaft core assembly, a thrust bearing assembly and a cover plate assembly. The invention adopts a high-speed permanent magnet rotor rear-mounted axle core structure, and the bearing adopts a small hole and porous mixed throttling mode to improve the accuracy, bearing capacity and stability of the bearing; the axle core mid-axle bullet is equipped with a slotted thin wall, and the helical spring is used to form a special knife-punching mechanism with the cylinder, and the front end of the spindle is specially designed for air seal and seal, which can effectively protect the spindle.

【技术实现步骤摘要】
一种小孔-多孔质节流组合式气浮主轴
本专利技术涉及机床加工领域，尤其涉及一种小孔-多孔质节流组合式气浮主轴。
技术介绍
随着经济发展和技术腾飞的需求，越来越多的新技术不断涌现，机械加工行业也在异军突起，尤其是占据领先地位的主轴行业技术创新非常明显。由于油泵、油嘴磨削，有色金属的成型加工以及高光行业的精度越来越高，迫使主轴向着高转速、高功率、高精度，高镜面加工效果方向发展。传统的滚珠轴承电主轴受制于轴承的限制，其转速很难进一步提高。因此，主轴行业的高转速必须在气浮主轴上进行研发。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种小孔-多孔质节流组合式气浮主轴。其能解决主轴因轴承质量而在高转速、高功率、高精度方面受限的问题。本专利技术的目的采用以下技术方案实现：一种小孔-多孔质节流组合式气浮主轴，包括气缸组件、机体组件、定子盖、定子组件、气浮轴承、轴芯组件、推力轴承组件和盖板组件，气缸组件设置在机体组件的上方，机体组件的内部设有定子盖，定子组件设置在所述定子盖的下方，在所述定子组件与所述轴芯组件的顶端设置的转子配合支撑，所述气浮轴承内部套设所述轴芯组件，推力轴承组件设置在所述盖板组件的上部，所述主轴的下端为夹头组件。优选的，所述气缸组件包括气缸复位弹簧和推杆，其中所述气缸复位弹簧设置在所述定子盖上设置的弹簧座内，所述推杆下段插入所述轴芯组件中间的通孔内。优选的，所述气浮轴承包括多孔质石墨和轴承本体，在所述轴承本体的径向开设多个径向阻尼塞，并在所述径向阻尼塞对应的轴承本体的内壁上开设石墨环槽，所述多孔质石墨嵌入所述石墨环槽内，且在所述多孔质石墨与轴承本体之间设置至少一个气腔，所述多孔质石墨、气腔和径向阻尼塞以及对应的轴承本体段构成气浮轴承的径向轴承部分。优选的，所述气浮轴承上设置两段所述径向轴承部分。优选的，轴承本体的下端径向外延形成盘状，并在下端的端面上设置环状凹槽用于径向环状的多孔质石墨的嵌入，所述多孔质石墨与所述轴承本体之间形成至少一个气腔，并在所述轴承本体的下端沿轴向均布设置多个轴向阻尼塞，所述轴承本体的下端、多孔质石墨、气腔和轴向阻尼塞构成气浮轴承的止推轴承部分。优选的，在所述轴芯组件的下面与所述气浮轴承相对的设置推力轴承组件，所述推力轴承组件包括推力轴承本体上设置的推力轴承轴向阻尼塞和在所轴承本体上方开设的石墨凹槽内嵌设的推力轴承多孔质石墨。优选的，所述轴芯组件包括轴芯本体、转子、转子套、轴霸和弹簧，所述轴芯本体为中空管，所述转子套的下段卡接进所述轴芯本体的上部，所述转子套的上面安装所述转子，在所述轴芯本体的下段内部设置轴霸和与之连接的弹簧。优选的，所述转子包括磁钢和周向环抱所述磁钢设置的护套。优选的，所述轴霸包括中心开设通孔的轴霸本体，在所述轴霸本体的外周开设多个环状的储油槽，在所述轴霸的外圆处开设薄壁割槽，薄壁割槽的外面的薄壁会在离心力的作用下张开并与轴芯本体内壁死死贴合，组合式气浮主轴停转时，薄壁收缩回弹，与所述轴芯本体成间隙状态，方便主轴松到刀拉刀。优选的，所述盖板组件包括前密封端板、内密封挡板和外密封挡板，在所述前密封端板与轴芯组件的夹头段前端留设间隙，并在所述前密封端板下侧设置排泄孔。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术采高速永磁转子后置的轴芯结构，轴承采用小孔-多孔质混合节流方式，提高轴承的精度，承载力和稳定性；轴芯中轴霸设置割槽薄壁，采用螺旋弹簧，与气缸构成特殊打刀机构，主轴前端气封和密封独特设计，可有效的保护主轴。附图说明图1为本专利技术一种小孔-多孔质节流组合式气浮主轴的一个视角的结构示意图；图2为气浮主轴的另一视角的结构示意图；图3为气浮轴承的结构示意图；图4为芯轴的结果示意图；图5为轴霸的结构示意图；图6为轴霸的俯视图；图7为图2中A处的局部放大示意图。图中：1、气缸组件；1.1、推杆；1.2、气缸复位弹簧；2、机体组件；3、定子盖；4、定子组件；5、气浮轴承；5.1、多孔质石墨；5.2、轴承本体；5.3、径向阻尼塞；5.4、轴向阻尼塞；6、轴芯组件；6.1、转子；6.1.1、磁钢；6.1.2、护套；6.2、转子套；6.3、轴霸；6.4、弹簧；6.5、轴芯本体；7、推力轴承组件；7.1、推力轴承轴向阻尼塞；7.2、推力轴承多孔质石墨；8、盖板组件；8.1、前密封端板；8.1.1、排泄孔；8.2、内密封挡板；8.3、外密封挡板。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本专利技术属于一种将机床主轴、主轴电机融为一体的特种加工单元，涉及一种特种加工设备，具体地说是一种高转速、高精度、大功率的机电一体化组件，一种小孔-多孔质节流组合式气浮主轴。轴承方面：因精度高，转速高。气浮轴承是首选，目前比较成熟的气浮轴承节流方式均为小孔节流，很少采用多孔质节流方式。多孔质节流方式是一种新型的节流方式，具有承载力高，稳定性好的优点，是最有发展前景的节流方式。因多孔质节流，主要是解决材料的渗透率(材料的空隙率)，具有高渗透率的材料加工成本高。本专利技术综合小孔节流和多控制节流方式，研发了一种混合节流方式的轴承，并用于主轴，综合了两种节流方式的优点，极大地提高的主轴的使用性能。电机方面：现有气浮高速电主轴的功率往往不如滚珠轴承，这主要是因为气浮轴芯的结构限制，为了节省空间，现有气浮轴芯多采用嵌铜鼠笼结构，轴承一般采用上下分布，定子设置于主轴中间，其功率增大存在一个瓶颈。并且，嵌铜工艺的复杂性，使轴芯加工周期偏长，良品率低下，且嵌铜工艺多使用硬磁材料，无材料选择性，导致电主轴电机磁损较大，发热严重，极大地影响了电主轴的加工成本与使用性能。本专利技术轴芯采用采用转子后置结构，转子采用高功率密度的磁钢，主要为钕铁硼或钐钴等永磁材料，外加高温合金或者碳纤维做成的护套，并合理设计冷却水道，最大限度的提高电机性能。拉刀机构方面：对于高速旋转轴芯，拉高机构越简单越好，因高速旋转时，复杂的拉刀结构因零件制造或者装配等原因造成高速不平衡现象，此次主轴高速性能会急剧下降。本专利技术，轴霸不再采用内外套结构，同时外圆割薄壁槽，在高速离心力的作用下，与轴芯内孔过盈配合，静止时间隙配合，并采用一体式螺旋弹簧，极大地简化了结构，高速性能极好。密封方面：主轴在进行高光加工时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小孔‑多孔质节流组合式气浮主轴，包括气缸组件、机体组件、定子盖、定子组件、气浮轴承、轴芯组件、推力轴承组件和盖板组件，其特征在于：气缸组件设置在机体组件的上方，机体组件的内部设有定子盖，定子组件设置在所述定子盖的下方，在所述定子组件与所述轴芯组件的顶端设置的转子配合支撑，所述气浮轴承内部套设所述轴芯组件，推力轴承组件设置在所述盖板组件的上部，所述主轴的下端为夹头组件。

【技术特征摘要】
1.一种小孔-多孔质节流组合式气浮主轴，包括气缸组件、机体组件、定子盖、定子组件、气浮轴承、轴芯组件、推力轴承组件和盖板组件，其特征在于：气缸组件设置在机体组件的上方，机体组件的内部设有定子盖，定子组件设置在所述定子盖的下方，在所述定子组件与所述轴芯组件的顶端设置的转子配合支撑，所述气浮轴承内部套设所述轴芯组件，推力轴承组件设置在所述盖板组件的上部，所述主轴的下端为夹头组件。2.根据权利要求1所述的组合式气浮主轴，其特征在于：所述气缸组件包括气缸复位弹簧和推杆，其中所述气缸复位弹簧设置在所述定子盖上设置的弹簧座内，所述推杆下段插入所述轴芯组件中间的通孔内。3.根据权利要求1所述的组合式气浮主轴，其特征在于：所述气浮轴承包括多孔质石墨和轴承本体，在所述轴承本体的径向开设多个径向阻尼塞，并在所述径向阻尼塞对应的轴承本体的内壁上开设石墨环槽，所述多孔质石墨嵌入所述石墨环槽内，且在所述多孔质石墨与轴承本体之间设置至少一个气腔，所述多孔质石墨、气腔和径向阻尼塞以及对应的轴承本体段构成气浮轴承的径向轴承部分。4.根据权利要求3所述的组合式气浮主轴，其特征在于：所述气浮轴承上设置两段所述径向轴承部分。5.根据权利要求3所述的组合式气浮主轴，其特征在于：轴承本体的下端径向外延形成盘状，并在下端的端面上设置环状凹槽用于径向环状的多孔质石墨的嵌入，所述多孔质石墨与所述轴承本体之间形成至少一个气腔，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴魁，张翰乾，汤秀清，
申请(专利权)人：广州市昊志机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44