液气悬浮电主轴制造技术

本发明专利技术公开了一种液气悬浮电主轴，包括主轴、电机定子、电机转子、箱体、前轴承总成和后轴承总成，所述电机定子套设于箱体内，所述电机转子套设于主轴上，所述主轴置于电机定子内，并通过前轴承总成和后轴承总成支承于箱体上，所述前轴承总成设有至少一个前液体轴承和至少一个前气体轴承，所述前液体轴承和前气体轴承沿轴向排列，所述后轴承总成设有至少一个后液体轴承和至少一个后气体轴承，所述后液体轴承和后气体轴承沿轴向排列。该液气悬浮电主轴能够同时满足高效率加工要求和高精度加工的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械制造领域，尤其涉及液气悬浮电主轴。
技术介绍
机床工业是装备制造业和国防工业的基石。电主轴是现代数控机床实现精密超 精密加工的核心功能部件，它将机床主轴功能与电机功能从结构上融为一体，速度高，精度 高，调速范围宽，可快速启动和准停，能实现自动控制。液体或气体悬浮电主轴作为高精度 的电主轴，运转时具有误差均化效应，相比于滚动轴承电主轴和磁悬浮电主轴，其回转精度 高，磨损小，寿命长，在精密超精密机床中获得了广泛应用。但随着国民经济的快速发展和现代科技水平的不断提高，现代加工工业对机床的 加工精度和加工效率提出了更高要求，即在保证高精度的同时能兼顾高效率。目前世界上 即使是最先进的机床液体悬浮电主轴和气体悬浮电主轴系统，也难以满足该要求，主要原 因在于1、对于确定的主轴系统，其动态刚度和回转精度只能在一定速域内保持最优。当转 速超出该速域后，主轴系统的动态刚度和回转精度发生变化，导致加工效率或加工精度发 生变化。2、若采用两台机床加工或通过一台机床配备两套主轴分别侧重于高效率加工和高 精度加工，则工件重新装夹或主轴更换产生的装夹误差和重复定位误差往往导致加工精度 下降，加工效率降低。要突破上述困境，既须开发新原理和新结构的电主轴，更须对新型电主轴系统中 蕴含的科学问题和技术难题进行深入透彻地研究，建立与之相适应的科学理论体系和技术 实践方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够同时满足高效率 加工要求和高精度加工要求的液气悬浮电主轴。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案一种液气悬浮电主轴，包括主轴、电机定子、电机转子、箱体、前轴承总成和后轴承总 成，所述电机定子套设于箱体内，所述电机转子套设于主轴上，所述主轴置于电机定子内， 并通过前轴承总成和后轴承总成支承于箱体上，所述前轴承总成设有至少一个前液体轴承 和至少一个前气体轴承，所述前液体轴承和前气体轴承沿轴向排列，所述后轴承总成设有 至少一个后液体轴承和至少一个后气体轴承，所述后液体轴承和后气体轴承沿轴向排列。所述前轴承总成设有一个前液体轴承和两个前气体轴承，所述前液体轴承设于两 个前气体轴承之间。所述箱体上设有为前液体轴承输送液体的第一液体输送通道，所述箱体上还设有 为前气体轴承输送气体的第一气体输送通道，所述前液体轴承与各前气体轴承之间均设有 第一液气泄压环，所述箱体上设有与各第一液气泄压环连通的第一液气排出通道。所述后轴承总成设有后轴承座、一个后液体轴承和一个后气体轴承，所述后液体轴承和后气体轴承均套装于后轴承座内，所述后气体轴承位于后液体轴承前端。所述箱体后端装设有后端盖，所述后端盖与后轴承总成之间设有止推环，所述止 推环通过锁紧螺母锁紧固定于主轴上，所述止推环与后轴承总成之间设有前液体止推轴 承，所述止推环与后端盖之间设有后液体止推轴承。所述后端盖与后轴承总成之间还设有空套于止推环上的调整垫，所述后液体轴承 连有为其输送液体的第二液体输送通道，所述第二液体输送通道自外向内依次穿过后端 盖、调整垫和后轴承座，所述后气体轴承连有为其输送气体的第二气体输送通道，所述第二 气体输送通道自外向内依次穿过箱体和后轴承座，所述后液体轴承两侧设有第二液气泄压 环，所述第二液气泄压环连有用于排出液气的第二液气排出通道，所述第二液气排出通道 自内向外依次穿过后轴承座、调整垫和后端盖。所述前液体止推轴承与第二液体输送通道连通，所述后液体止推轴承经后端盖上 所设第一连接通道与第二液体输送通道连通。所述止推环与后轴承总成之间设有前气体止推轴承，所述止推环与后端盖之间设 有后气体止推轴承。所述前气体止推轴承与第二气体输送通道连通，所述后气体止推轴承与后端盖上 所设第三气体输送通道连通，所述前气体止推轴承与前液体止推轴承之间设有第三液气泄 压环，所述后气体止推轴承与后液体止推轴承之间设有第四液气泄压环，所述止推环上设 有连通第三液气泄压环与第四液气泄压环的通孔，所述第四液气泄压环经后端盖上所设第 二连接通道与第二液气排出通道连通。与现有技术相比，本专利技术的优点在于本专利技术的液气悬浮电主轴中，前轴承总成和后轴承总成均采用由液体轴承和气体轴承 组合为一体的轴承组，大切削余量时以具有高刚性支承效果的液体轴承支承主轴为主，以 保证高效率切削；小切削余量时以气体轴承支承主轴为主，以保证高精度；对于不同工作 状态的切换只需改变液气支撑的组合方式和流体的供给压力，不需要更换机床或电主轴， 有效避免了装夹误差和重复定位误差，因此能兼顾精度和效率，并且，通过调控流体供给压 力可使电主轴系统在不同速度范围达到动刚度和回转精度最优。附图说明图1是本专利技术的结构示意图(为图2中A — A剖视结构)； 图2是图1的B—B剖视图3是图1的C—C剖视图； 图4是图2的D—D剖视图； 图5是图2的E—E剖视图； 图6是图3的F— F剖视图。图中各标号表示1、主轴；2、电机定子；3、电机转子；4、箱体；5、前轴承总成；6、后轴承总成；7、后端盖； 8、止推环；9、调整垫；41、第一液体输送通道；42、第一气体输送通道；43、第二气体输送通 道；44、第一液气排出通道；45、排气口 ；46、冷却气体入口 ；47、水冷通孔；48、前端盖；49、 封水垫；51、前液体轴承；52、前气体轴承；53、第一液气泄压环；60、后轴承座；61、后液体轴承；62、后气体轴承；63、第二液气泄压环；71、第二液体输送通道；72、第二液气排出通道； 73、第一连接通道；74、第三气体输送通道；75、第二连接通道；81、前液体止推轴承；82、后 液体止推轴承；83、前气体止推轴承；84、后气体止推轴承；85、第三液气泄压环；86、第四液 气泄压环；87、通孔。具体实施例方式图1至图6示出了本专利技术的一种液气悬浮电主轴实施例，该电主轴包括主轴1、电 机定子2、电机转子3、箱体4、前轴承总成5、后轴承总成6和后端盖7，电机定子2套设于箱 体4内，电机转子3套设于主轴1上，主轴1置于电机定子2内，并通过前轴承总成5和后 轴承总成6支承于箱体4上，后端盖7装设于箱体4后端，前轴承总成5设有至少一个前液 体轴承51和至少一个前气体轴承52，前液体轴承51和前气体轴承52沿轴向排列，后轴承 总成6设有至少一个后液体轴承61和至少一个后气体轴承62，后液体轴承61和后气体轴 承62沿轴向排列，大切削余量时以具有高刚性支承效果的液体轴承支承主轴1为主，以保 证高效率切削；小切削余量时以气体轴承支承主轴1为主，以保证高精度；对于不同工作状 态的切换只需改变液气支撑的组合方式和流体的供给压力，不需要更换机床或电主轴，有 效避免了装夹误差和重复定位误差，因此能兼顾精度和效率，并且，通过调控流体供给压力 可使电主轴系统在不同速度范围达到动刚度和回转精度最优。本实施例还在箱体4上设有 风冷结构和鼠笼式水冷结构，以加强对电机定子2和电机转子3的冷却，其中风冷结构由冷 却气体入口 46和排气口 45构成，冷却气体入口 46和排气口 45均开设于箱体4上，并且均 与电机定子2和电机转子3的容置腔体连通，冷却气体从冷却气体入口 46进入电机定子2 和电机转子3的容置腔体，再从排气口 45排出；鼠笼式水冷结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种液气悬浮电主轴，包括主轴（１）、电机定子（２）、电机转子（３）、箱体（４）、前轴承总成（５）和后轴承总成（６），所述电机定子（２）套设于箱体（４）内，所述电机转子（３）套设于主轴（１）上，所述主轴（１）置于电机定子（２）内，并通过前轴承总成（５）和后轴承总成（６）支承于箱体（４）上，其特征在于：所述前轴承总成（５）设有至少一个前液体轴承（５１）和至少一个前气体轴承（５２），所述前液体轴承（５１）和前气体轴承（５２）沿轴向排列，所述后轴承总成（６）设有至少一个后液体轴承（６１）和至少一个后气体轴承（６２），所述后液体轴承（６１）和后气体轴承（６２）沿轴向排列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：熊万里，郑良钢，侯志泉，吕浪，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：43