一种超低渗透率多孔质-表面复合节流的气体静压轴承制造技术

本发明专利技术公开了一种超低渗透率多孔质

【技术实现步骤摘要】
一种超低渗透率多孔质
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表面复合节流的气体静压轴承


[0001]本专利技术属于超精密加工装备领域，涉及一种气体静压轴承，具体涉及一种超低渗透率多孔质
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表面复合节流的气体静压轴承。

技术介绍

[0002]随着现代航空航天、通信技术、军事技术等诸多领域的深入发展对所需关键零部件的精度要求越来越高，这也就对所需的加工设备提出了更高精度的要求，而超精密主轴作为超精密加工机床的核心部件，其使用性能往往直接决定了超精密加工机床的加工精度。
[0003]目前，高速精密主轴的重要应用领域为难加工材料的微切削，微切削过程中，为保持较高的切削线速度要求主轴保证很高的工作转速，另一方面要求主轴具有足够高的刚度，以保证切削过程中主轴在交变载荷作用下保持较高的回转精度。为实现微切削主轴的高转速和精密加工精度，目前国际主流的高转速精密主轴系统普遍以气体静压轴承支承为主。
[0004]气体静压轴承具有很高的回转精度，在高速转动的状态下温度变化小，所以造成的热变形误差就很小。而决定气体静压轴承性能的关键结构是节流器，目前气体静压轴承主要有四种节流方式，分别是小孔节流、狭缝节流、表面节流和多孔质节流。小孔节流形式的气体静压轴承应用时间较早，相关技术以及设备也较为成熟，具有易于设计、性能较好的优点，但其刚度低，工作状态下具有由于自身特性所引起的高频微振，阻碍了其进一步的应用；狭缝节流虽然具有较好的承载能力，但其综合性能并不如小孔节流形式的气体静压轴承，所以其应用并不广泛；表面节流具有较大的承载能力以及较高的刚度匹配，制造加工较为简单，但其由于自身结构特性影响，会因进入节流面的气体流态不稳定，从而造成一定的刚度损失；随着研究的不断深入，采用多孔质节流方式设计的气体静压主轴被证明具有更好的综合性能，其承载力与刚度较其他节流形式具有明显优势。
[0005]综合来看，各个节流形式的气体静压轴承各有优劣，从目前应用情况看来，小孔节流形式的气体静压轴承由于其制造成本低，性价比较高，在超精密气浮轴承应用中占有较大的比重，表面节流以及多孔质节流形式虽然性能更佳，但其由于制造成本较大，所以只在精度要求较高的领域进行了应用，但随着人们对加工精度以及设备性能要求进一步提高，所以对气体静压轴承提出了更高的精度要求。

技术实现思路

[0006]为了提高气体静压轴承的综合性能，本专利技术提供了一种超低渗透率多孔质
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表面复合节流的气体静压轴承。本专利技术中多孔质节流环采用超低渗透率的多孔质材料，设置在表面节流形式的供气槽中，从而形成了多孔质
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表面复合节流的气体静压轴承，以此克服了多孔质节流对表面节流流态影响，大大提高了轴承的刚度，并且充分发挥多孔质节流与表面节流优秀的误差均化效果，提高了轴承的回转精度，同时采用超低渗透率的多孔质材料
与表面节流不产生气锤的特性使得复合节流不会产生气锤振动，大大提高了轴承稳定性。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008]一种超低渗透率多孔质
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表面复合节流的气体静压轴承，包括上辐板、多孔质节流环I、轴套、主轴转子、多孔质节流环II、多孔质节流环III和下辐板，其中：
[0009]所述轴套套设在主轴转子上；
[0010]所述上辐板和下辐板固定在主轴转子的上下两端；
[0011]所述轴套内圆表面上设置有一环形阶梯槽A，多孔质节流环II设置在环形阶梯槽A中，从而与主轴转子配合形成环形气道III与环形气道IV，环形气道IV与轴套以及和主轴转子之间形成的间隙共同构成了表面节流形式的径向轴承；
[0012]所述轴套上下两个端面上均设置有环形阶梯槽B，上辐板和下辐板在环形阶梯槽B的对应位置均设有环形槽，多孔质节流环I设置在轴套上端面上的环形阶梯槽B中，从而与轴套以及上辐板配合形成环形气道I和环形气道II，环形气道I与上辐板和轴套之间所形成的间隙构成了表面节流形式的上止推轴承，多孔质节流环III设置在轴套下端面上的环形阶梯槽B中，从而与轴套以及下辐板配合形成环形气道V和环形气道VI，环形气道VI与下辐板和轴套之间所形成的间隙构成了表面节流形式的下止推轴承。
[0013]相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：
[0014]1、本专利技术主要采用的是表面节流形式的气体静压轴承的结构，多孔质材料只是在原有的表面节流形式的气体静压轴承的结构上开出相应的安装槽，加工制造较为简单。
[0015]2、由于在对轴承进行供气之后，气体在进入表面节流结构之前，先经过了设在各个轴承处的多孔质节流器节流，所以改善了进入表面节流结构的气体流态，大大提高了轴承的刚度。
[0016]3、由于多孔质节流与表面节流均有着优秀的误差均化效果、刚度与承载能力，将两者进行耦合从而使耦合出的轴承具有原有两个节流形式的优势叠加效果，从而使得耦合出的气浮轴承具有极高的回转精度以及刚度，并且具有较大的承载能力匹配，大大提高了其抗干扰能力。
[0017]4、由于采用渗透率为1
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的超低渗透率多孔质材料，相比传统渗透率为1
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的多孔质材料，超低的渗透率多孔质材料在低压下几近无流量，而且采用超低的渗透率多孔质材料与表面节流不产生气锤的特性结合使得复合节流更不会产生气锤振动，大大提高了复合气浮轴承的稳定性。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的复合气浮轴承供气结构示意图；
[0019]图2为本专利技术的复合气浮轴承排气结构示意图；
[0020]图3为本专利技术的复合气浮轴承立体结构示意图；
[0021]图中，1、上辐板，2、多孔质节流环I，3、轴套，4、主轴转子，5、多孔质节流环II，6、多孔质节流环III，8、连接环，9、下辐板，10、底座，11、底座盖板，12、读数头安装座，13、读数头，14、圆光栅，15、以及光栅安装轴，16、动子压板，17、电机动子，18、电机定子，19、定子压板，20、线束盒，21、数据接头，22、腔室。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。
[0023]本专利技术提供了一种超低渗透率多孔质
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表面复合节流的气体静压轴承，如图1和图3所示，所述气体静压轴承包括上辐板1、多孔质节流环I2、轴套3、主轴转子4、多孔质节流环II5、多孔质节流环III6和下辐板9，其中：
[0024]所述轴套3套设在主轴转子4上；
[0025]所述轴套3内圆表面上设置有一环形阶梯槽A，多孔质节流环II5设置在环形阶梯槽A中，从而与主轴转子4配合形成环形气道III与环形气道IV，所述环形气道IV与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超低渗透率多孔质
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表面复合节流的气体静压轴承，其特征在于所述气体静压轴承包括上辐板、多孔质节流环I、轴套、主轴转子、多孔质节流环II、多孔质节流环III和下辐板，其中：所述轴套套设在主轴转子上；所述上辐板和下辐板固定在主轴转子的上下两端；所述轴套内圆表面上设置有一环形阶梯槽A，多孔质节流环II设置在环形阶梯槽A中，从而与主轴转子配合形成环形气道III与环形气道IV，环形气道IV与轴套以及和主轴转子之间形成的间隙共同构成了表面节流形式的径向轴承；所述轴套上下两个端面上均设置有环形阶梯槽B，上辐板和下辐板在环形阶梯槽B的对应位置均设有环形槽，多孔质节流环I设置在轴套上端面上的环形阶梯槽B中，从而与轴套以及上辐板配合形成环形气道I和环形气道II，环形气道I与上辐板和轴套之间所形成的间隙构成了表面节流形式的上止推轴承，多孔质节流环III设置在轴套下端面上的环形阶梯槽B中，从而与轴套以及下辐板配合形成环形气道V和环形气道VI，环形气道VI与下辐板和轴套之间所形成的间隙构成了表面节流形式的下止推轴承。2.根据权利要求1所述的超低渗透率多孔质
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表面复合节流的气体静压轴承，其特征在于所述多孔质节流环I、多孔质节流环II和多孔质节流环III均采用渗透率为1
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的超低渗透率多孔质材料。3.根据权利要求1或2所述的超低渗透率多孔质
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表面复合节流的气体静压轴承，其特征在于所述气体静压轴承还包括连接环和底座，其中：所述连接环固定在轴套下部；所述底座固定在连接环下部；所述轴套设有轴对称的径向气道I、轴向气道I以及轴向气道II，轴向气道I贯通于轴套上下两个端面，与环形气道II以及环形气道V对应且相互连通，径向气道I与轴向气道I一一对应且互相连通，径向气道I与环形气道III对应且互相连通；所述连接环沿轴对称设置有两个贯通于连接环上下两端面的轴向气道III，所述轴向气道III与轴向气道II一一对应且互相连通；所述底座沿轴对称设置有两个轴向气道IV以及供气孔，轴向气道IV与轴向气道III一一对应且互相连通，供气孔与轴向气道IV一一对应且互相连通；所述环形气道II、环形气道III以及环形气道V分别用于对多孔质节流环I、多孔质节流环II以及多孔质节流环III进行供气。4.根据权利要求3所述的超低渗透率多孔质
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表面复合节流的气体静压轴承，其特征在于所述气体静压轴承还包括动子压板、电机动子、电机定子和定子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王波，陈文韬，张凯文，吴言功，乔政，丁飞，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：