一种混合气浮式的高速超精密气驱零膨胀主轴制造技术

本发明专利技术公开了一种混合气浮式的高速超精密气驱零膨胀主轴，包括前端盖、外壳、后端盖、止推轴承、径向气浮轴承以及主轴，所述前端盖设置于所述外壳的前端，所述止推轴承和所述后端盖依次设置于所述外壳的后端，所述径向气浮轴承固定安装于所述外壳内，所述主轴可转动且气浮式的组配于所述径向气浮轴承内，所述主轴的尾端设有气驱动所述主轴旋转的涡轮，所述后端盖设有与外部压缩空气源连通的涡轮供气孔，所述止推轴承设有与所述涡轮供气孔连通并正对涡轮设置以驱动涡轮转动的涡轮喷嘴。本发明专利技术结构简单，转速高，支撑力和支撑刚度大，跳动误差小，能够满足国防、航空航天、医学以及光电通讯等产业对硬脆材料等难加工材料高效高质量加工的需求。加工的需求。加工的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种混合气浮式的高速超精密气驱零膨胀主轴


[0001]本专利技术涉及机械制造
，尤其涉及一种混合气浮式的高速超精密气驱零膨胀主轴。

技术介绍

[0002]随着国防、航空航天、医学以及光电通讯产业的迅速发展，对实现硬脆材料高效高质量加工的要求也越来越高，因此，开发一款高速超精密的主轴显得尤为重要。现阶段，通常采用的为气浮电主轴，相比于传统的轴承支撑方式，其具有功耗小、转速高的特点，但现有技术下的气浮轴承通常采用静压支撑，且只采用单一的径向节流孔，节流方式单一，在支撑力和支撑刚度方面具有不足。此外，现有的气浮电主轴通常采用内置电机，主轴转动时产生的热量较高，不易耗散，容易导致主轴的热变形，从而降低加工精度；同时，现有气浮电主轴的结构复杂，加工及装配工艺较难，难以保证装配过程中的同轴度误差，因此，进一步的限制了电主轴的加工精度。

技术实现思路

[0003]本专利技术公开了一种高精度、高承载、高刚度、易加工、易装配的混合气浮式的高速超精密气驱零膨胀主轴，其可以解决
技术介绍
中涉及的技术问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0005]一种混合气浮式的高速超精密气驱零膨胀主轴，其特征在于，包括前端盖、外壳、后端盖、止推轴承、径向气浮轴承以及主轴，所述前端盖设置于所述外壳的前端，所述止推轴承和所述后端盖依次设置于所述外壳的后端，所述径向气浮轴承固定安装于所述外壳内，所述主轴可转动且气浮式的组配于所述径向气浮轴承内，所述主轴的尾端设有气驱动所述主轴旋转的涡轮，所述后端盖设有与外部压缩空气源连通的涡轮供气孔，所述止推轴承设有与所述涡轮供气孔连通并正对所述涡轮设置以驱动所述涡轮转动的涡轮喷嘴。
[0006]作为本专利技术的一种优选改进，所述主轴由零膨胀材料、氧化锆或者氮化硅材料制备。
[0007]作为本专利技术的一种优选改进，所述后端盖还设有与外部压缩空气源连通的轴承供气孔和与所述轴承供气孔连通的径向轴承供气通道，所述止推轴承设有与所述径向轴承供气通道连通的止推轴承进气通道，所述外壳设有与所述止推轴承进气通道连通的外壳供气通道，所述径向气浮轴承设有与所述外壳供气通道连通的径向节流孔和切向节流孔，所述径向气浮轴承还设有与所述径向节流孔和所述切向节流孔连通的径向气浮轴承凹槽。
[0008]作为本专利技术的一种优选改进，所述后端盖还设有与所述轴承供气孔连通的止推轴承供气通道，通过所述止推轴承供气通道给止推轴承提供产生轴向推力所需的气体。
[0009]作为本专利技术的一种优选改进，还包括装配于所述径向气浮轴承凹槽内的多孔质轴承。
[0010]作为本专利技术的一种优选改进，所述主轴包括与其表面凹陷形成并与所述多孔质轴
承相对设置的主轴人字槽微结构。
[0011]作为本专利技术的一种优选改进，所述止推轴承临近所述径向气浮轴承的一端设有与所述径向节流孔和切向节流孔连通的止推轴承节流器孔，所述止推轴承节流器孔内设有多孔质嵌入式节流器。
[0012]作为本专利技术的一种优选改进，还包括设置于所述涡轮外周侧的间隙调整垫。
[0013]作为本专利技术的一种优选改进，所述主轴的后端面设有对主轴进行动平衡的平衡螺钉孔。
[0014]作为本专利技术的一种优选改进，还包括设置于所述前端盖内并对主轴的转速进行实时测量的电涡流传感器。
[0015]本专利技术的有益效果如下：
[0016]1、利用后端盖上的涡轮进气口对涡轮进行驱动，实现主轴的高速转动；
[0017]2、利用径向气浮轴承和止推轴承构成的轴承副对主轴进行支撑，可以有效降低主轴高速转动时的摩擦磨损和跳动误差，提高支撑力和支撑刚度；
[0018]3、利用嵌入式小孔
‑
多孔质复合节流器，可实现小孔节流和多孔质材料的结合，简化了加工工艺，降低了加工难度；
[0019]4、利用零膨胀材料、氮化硅或氧化锆等陶瓷材料制备主轴和涡轮，可降低主轴转动时的热变形，减小主轴重量，满足主轴高回转精度的要求；
[0020]5、利用主轴上的平衡螺钉孔，可较快实现主轴的动平衡；
[0021]6、利用安装在前端盖上的电涡流传感器实现对主轴转速的实时测量。
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
[0023]图1为本专利技术一种混合气浮式的高速超精密气驱零膨胀主轴整体剖视图；
[0024]图2为本专利技术主轴结构示意图；
[0025]图3为本专利技术主轴结构端面示意图；
[0026]图4为本专利技术后端盖背面示意图；
[0027]图5为沿图4中A
‑
A线的剖视图；
[0028]图6为沿图4中B
‑
B线的剖视图；
[0029]图7为本专利技术后端盖正面示意图
[0030]图8为本专利技术止推轴承示意图；
[0031]图9为沿图8中C
‑
C线的剖视图；
[0032]图10为本专利技术径向气浮轴承的第一剖视图；
[0033]图11为本专利技术径向气浮轴承的第二剖视图；
[0034]图12为本专利技术多孔质嵌入式节流器剖视图。
【具体实施方式】
[0035]下面将结合本专利技术实施例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，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0037]另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0038]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0039]另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合气浮式的高速超精密气驱零膨胀主轴，其特征在于，包括前端盖、外壳、后端盖、止推轴承、径向气浮轴承以及主轴，所述前端盖设置于所述外壳的前端，所述止推轴承和所述后端盖依次设置于所述外壳的后端，所述径向气浮轴承固定安装于所述外壳内，所述主轴可转动且气浮式的组配于所述径向气浮轴承内，所述主轴的尾端设有气驱动所述主轴旋转的涡轮，所述后端盖设有与外部压缩空气源连通的涡轮供气孔，所述止推轴承设有与所述涡轮供气孔连通并正对所述涡轮设置以驱动所述涡轮转动的涡轮喷嘴。2.根据权利要求1所述的一种混合气浮式的高速超精密气驱零膨胀主轴，其特征在于：所述主轴由零膨胀材料、氧化锆或者氮化硅材料制备。3.根据权利要求1所述的一种混合气浮式的高速超精密气驱零膨胀主轴，其特征在于：所述后端盖还设有与外部压缩空气源连通的轴承供气孔和与所述轴承供气孔连通的径向轴承供气通道，所述止推轴承设有与所述径向轴承供气通道连通的止推轴承进气通道，所述外壳设有与所述止推轴承进气通道连通的外壳供气通道，所述径向气浮轴承设有与所述外壳供气通道连通的径向节流孔和切向节流孔，所述径向气浮轴承还设有与所述径向节流孔和所述切向节流孔连通的径向气浮轴承凹槽。4.根据权利要求3所述的一种混合气浮式的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹韶辉，王定文，洪秋，李友刚，杨振涛，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：