一种气浮电主轴和机床制造技术

本发明专利技术公开了一种气浮电主轴和机床，包括：机体组件；轴芯组件，具有飞盘，所述轴芯组件通过推力轴承组件和气浮轴承组件承载悬浮于所述机体组件，所述轴芯组件的一端形成动力输出端，所述轴芯组件的另一端形成动力输入端；电机组件，设在所述动力输入端，所述电机组件包括定子和铜鼠笼，所述定子与所述机体组件连接，所述铜鼠笼与所述轴芯组件结合，并形成与所述轴芯组件同轴的圆柱面。使得主轴在高转速下仍能保证极低的振动，保证纳米级别加工的同时，也确保了主轴在长时间、高转速下运转的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种气浮电主轴和机床
本专利技术用于机械加工领域，特别是涉及一种气浮电主轴和机床。
技术介绍
20世纪50年代，精密加工水平可达到3-5μm，超精密加工能达到的加工精度可达到1μm。20世纪70后期，精密加工精度水平可达到1μm，超精密加工水平可达0.1μm，目前精密与超精密机械加工加工精度已提升至纳米级。因为气浮电主轴的误差均化现象，以及低摩擦、低损耗，使得气浮电主轴成为实现超精密加工最好的载体之一。气浮电主轴的振动对加工精度影响十分巨大，过大振动可能导致加工出现振刀纹，无法保证超精密加工加工质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种气浮电主轴和机床，使得主轴在高转速下仍能保证极低的振动，保证纳米级别加工的同时，也确保了主轴在长时间、高转速下运转的稳定性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：第一方面，一种气浮电主轴，包括：机体组件；轴芯组件，具有飞盘，所述轴芯组件通过推力轴承组件和气浮轴承组件承载悬浮于所述机体组件，所述轴芯组件的一端形成动力输出端，所述轴芯组件的另一端形成动力输入端；电机组件，设在所述动力输入端，所述电机组件包括定子和铜鼠笼，所述定子与所述机体组件连接，所述铜鼠笼与所述轴芯组件结合，并形成与所述轴芯组件同轴的圆柱面。结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述飞盘位于所述轴芯组件靠近所述电机组件的位置，所述推力轴承组件位于所述飞盘和所述电机组件之间，所述气浮轴承组件位于所述飞盘远离所述电机组件的一侧，所述推力轴承组件具有与所述飞盘配合的第一止推面，所述第一止推面上设有第一轴向出气孔，所述气浮轴承组件具有与所述飞盘配合的第二止推面，所述第二止推面上设有第二轴向出气孔，所述气浮轴承组件具有与所述轴芯组件的外周面配合的支承面，所述支承面上设有径向出气孔，所述机体组件上设有与所述第一轴向出气孔、第二轴向出气孔和径向出气孔接通的气路通道。结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述气浮轴承组件具有与所述轴芯组件的外周面配合的第一支承面和第二支承面，所述第一支承面和第二支承面沿动力输入端到动力输出端的方向分布，所述第一支承面和第二支承面均设有径向出气孔，所述径向出气孔在第二支承面产生的气浮压力大于所述径向出气孔在第一支承面产生的气浮压力。结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述第二支承面的径向出气孔的数量大于所述第一支承面的径向出气孔的数量。结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述第二支承面的径向出气孔的密度大于所述第一支承面的径向出气孔的密度。结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述第一支承面和第二支承面沿轴向分隔一定距离，所述气浮轴承组件的内壁面于所述第一支承面和第二支承面之间的部分与所述轴芯组件留有非配合间隙。结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，还包括：振动传感器，用于监测轴芯组件的振动；处理器，根据所述振动传感器的信号，控制所述电机组件停止所述轴芯组件。结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，所述振动传感器集成于所述定子内。结合第一方面和上述实现方式，在第一方面的某些实现方式中，还包括：气缸组件，用于驱动轴芯组件以使动力输出端进行换刀。第二方面，一种机床，包括第一方面中任一实现方式所述的气浮电主轴。上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：电机组件采用铜鼠笼作为转子，电机组件位于轴芯组件末端通过驱动铜鼠笼以驱动轴芯组件高速转动，推力轴承组件与气浮轴承组件承载轴芯组件悬浮。振动对加工精度影响十分巨大，过大振动可能导致加工出现振刀纹，无法保证超精密加工加工质量，对于电主轴而言，振动最大位置位于驱动处即电机位，首先使用与轴芯贴合更紧密、更能保证形位公差的铜鼠笼作为轴芯转子保证整支轴芯的稳定性，其次电机组件位置后置使振源远离刀具端，保证刀具受最小程度的振动影响，两两结合可最大程度避免振动引起的加工不良，亦可避免单独铜鼠笼电机中置导致的加工端振动大或者使用铸铝形式转子自身加工不良导致的电机激振，保证加工质量。后置式铜鼠笼使得超精密加工表面精度达到10nm以下成为可能。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术气浮电主轴的一个实施例结构示意图；图2是图1所示的一个实施例电机组件结构示意图；图3是图1所示的一个实施例气浮轴承组件结构示意图；图4是图1所示的一个实施例振动传感器与定子结合状态示意图。具体实施方式本部分将详细描述本专利技术的具体实施例，本专利技术之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本专利技术的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本专利技术保护范围的限制。本专利技术中，如果有描述到方向(上、下、左、右、前及后)时，其仅是为了便于描述本专利技术的技术方案，而不是指示或暗示所指的技术特征必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，“大于”“小于”“超过”等理解为不包括本数；“以上”“以下”“以内”等理解为包括本数。在本专利技术的描述中，如果有描述到“第一”“第二”仅用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。本专利技术中，除非另有明确的限定，“设置”“安装”“连接”等词语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接或能够互相通讯；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。所属
技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本专利技术中的具体含义。其中，图1给出了本专利技术实施例的参考方向坐标系，以下结合图1所示的方向，对本专利技术的实施例进行说明。参见图1，本专利技术的实施例提供了一种气浮电主轴，包括机体组件1、轴芯组件2和电机组件31、32。轴芯组件2具有飞盘21，轴芯组件2通过推力轴承组件41和气浮轴承组件42承载悬浮于机体组件1，轴芯组件2的一端形成动力输出端，轴芯组件2的另一端形成动力输入端。动力输入端位于轴芯组件2的上端，电机组件设在动力输入端，动力输出端位于轴芯组件2的下端，动力输出端用于连接刀具，实现动力输入端的动力向加工刀具的传递。通过外部供气，气体通过机体组件1依次进入气浮轴承组件42与推力轴承组件41,在轴芯组件2与气浮轴承组件42、推力轴承组件4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气浮电主轴，其特征在于，包括：/n机体组件；/n轴芯组件，具有飞盘，所述轴芯组件通过推力轴承组件和气浮轴承组件承载悬浮于所述机体组件，所述轴芯组件的一端形成动力输出端，所述轴芯组件的另一端形成动力输入端；/n电机组件，设在所述动力输入端，所述电机组件包括定子和铜鼠笼，所述定子与所述机体组件连接，所述铜鼠笼与所述轴芯组件结合，并形成与所述轴芯组件同轴的圆柱面。/n

【技术特征摘要】
1.一种气浮电主轴，其特征在于，包括：
机体组件；
轴芯组件，具有飞盘，所述轴芯组件通过推力轴承组件和气浮轴承组件承载悬浮于所述机体组件，所述轴芯组件的一端形成动力输出端，所述轴芯组件的另一端形成动力输入端；
电机组件，设在所述动力输入端，所述电机组件包括定子和铜鼠笼，所述定子与所述机体组件连接，所述铜鼠笼与所述轴芯组件结合，并形成与所述轴芯组件同轴的圆柱面。


2.根据权利要求1所述的气浮电主轴，其特征在于，所述飞盘位于所述轴芯组件靠近所述电机组件的位置，所述推力轴承组件位于所述飞盘和所述电机组件之间，所述气浮轴承组件位于所述飞盘远离所述电机组件的一侧，所述推力轴承组件具有与所述飞盘配合的第一止推面，所述第一止推面上设有第一轴向出气孔，所述气浮轴承组件具有与所述飞盘配合的第二止推面，所述第二止推面上设有第二轴向出气孔，所述气浮轴承组件具有与所述轴芯组件的外周面配合的支承面，所述支承面上设有径向出气孔，所述机体组件上设有与所述第一轴向出气孔、第二轴向出气孔和径向出气孔接通的气路通道。


3.根据权利要求2所述的气浮电主轴，其特征在于，所述气浮轴承组件具有与所述轴芯组件的外周面配合的第一支承面和第二支承面，所述第一支承面和第二支承面沿动力输入端到动力输出端的方向分布，所述第一支承...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵聪，龚展宏，张翰乾，黄俊治，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