一种动静压主轴装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种动静压主轴装置，包括主轴和机座，主轴上设置有具有径向承压功能和止推功能的轴承；主轴上轴承包括陶瓷轴套与陶瓷轴瓦构成的陶瓷摩擦副，同时以金属材料零件对陶瓷轴套与陶瓷轴瓦的非摩擦副表面构成全包容结构。本发明专利技术能够改善油润滑主轴高速下温升过高、水润滑主轴承载能力小的问题，提高轴承-主轴摩擦副的耐磨性、耐化学腐蚀性和抗热膨胀性，能够提高主轴转速、承载能力、运行寿命、运转稳定性、运转精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机械装配部件，具体的说，是涉及一种动静压主轴装置。
技术介绍
数控机床正朝着超高速超精密方向发展，机床主轴作为数控机床的核心部件决定了机床的性能水平。现行的高速主轴轴承技术中，滚动轴承较大的振动与噪声、磁力轴承过于复杂的控制系统以及气体轴承较低的承载能力限制了其进一步发展。液体动静压支承方式因其优良的高速性能、高减振性、高回转精度、高刚度、小阻尼和长寿命等优点，被广泛应用于高速精密机床领域。目前，普通液体动静压主轴的主要问题是润滑油温升引起主轴精度误差过大、摩擦副磨损造成主轴寿命低等。传统动静压主轴为油润滑，主轴高速运转时油温过高，一方面油的粘度降低影响主轴承载刚度，另一方面引起主轴高温变形，均会影响主轴精度和运转稳定性。另外传统主轴的摩擦副材料均为金属，耐磨性、高温强度、耐腐蚀性等性能均不理术g；ο为了解决油润滑主轴的温升问题，出现了以水作为润滑液的主轴，但是由于水粘度低，导致水润滑主轴的承载能力差。
技术实现思路
本专利技术要解决的是普通油润滑主轴高速下温升过高、水润滑主轴承载能力小，传统主轴-轴承金属摩擦副耐磨损性差、热膨胀系数高，以及简单陶瓷滑动轴承不能适应主轴使用要求的问题，提供一种水基润滑液润滑的动静压陶瓷主轴装置。为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下的技术方案予以实现—种动静压陶瓷主轴装置，包括主轴和机座，所述主轴上设置有具有径向承压功能和止推功能的轴承；所述主轴上轴承包括陶瓷轴套与陶瓷轴瓦构成的陶瓷摩擦副，同时以金属材料零件对所述陶瓷轴套与所述陶瓷轴瓦的非摩擦副表面构成全包容结构。本专利技术的有益效果是本专利技术的动静压陶瓷主轴装置，能够改善油润滑主轴高速下温升过高、水润滑主轴承载能力小的问题，提高轴承-主轴摩擦副的耐磨性、耐化学腐蚀性和抗热膨胀性，能够提高主轴转速、承载能力、运行寿命、运转稳定性、运转精度。本专利技术中主轴装置的润滑液优选采用水基润滑液，润滑液的基础液是水，加入增粘剂调节润滑液的粘度。此水基润滑液有两方面效果一、主轴高速下润滑液温升低，解决了普通油润滑主轴高速下油膜温升过高的问题，从而避免了高温下润滑油粘度降低带来的主轴刚度、承载能力下降，而且能够防止润滑油粘度突降导致的主轴运转稳定性下降。二、 通过调节水基润滑液的粘度，解决了水润滑主轴承载能力差的问题。本专利技术中主轴装置中摩擦副的材料为陶瓷，有以下效果一、陶瓷材料耐磨损、耐化学腐蚀，能够提高主轴寿命，使主轴长期保持高精度状态。二、陶瓷材料热膨胀系数低，能够使主轴和轴瓦高温下的热变形较小，使主轴精度受温度影响小。三、陶瓷材料能够适应水基润滑液低粘度润滑易发生边界摩擦和干摩擦的状态。 本专利技术中主轴装置在结构设计上采用适应主轴径向承压功能和轴向止推功能的轴承的布置形式，同时采用金属对陶瓷摩擦副全包容的结构，且各陶瓷零件在设计上应避免形状突变。采用以上结构形式，有以下效果一、为适应主轴工作要求，主轴的支承轴承均为陶瓷动静压轴承，且同时具有径向承压功能和轴向止推功能。二、主轴采用金属对陶瓷摩擦副全包容的结构，这是为了弥补陶瓷材料拉伸强度差、脆性大的不足，防止陶瓷零件受到大的拉伸作用或零件边缘受力过大发生断裂。三、各陶瓷零件在设计上避免了形状突变，减少陶瓷零件内部的应力集中，防止由于陶瓷零件本身设计缺陷造成断裂事故。附图说明图1是实施例1的整体装配示意图2是图1中前主轴衬套的结构示意图3是图2的A7-A7剖视图4是图1中前轴套端盖的结构示意图5是图4的A2-A2剖视图6是图1中前轴瓦衬套的结构示意图7是图6的A17-A17剖视图8是图7的仰视图9是图S的B17-B17剖视图10是图8的C17-C17剖视图11是图1中前径向陶瓷轴瓦的结构示意图图12是图11的A18-A18剖视图13是图11的B18-B18剖视图14是图1中止推陶瓷右轴瓦的结构示意图图15是图14的A19-A19剖视图16是图14的后视图17是图1中前轴瓦端盖的结构示意图18是图17的A21-A21剖视图19是图17的B21-B21剖视图20是图17的仰视图21是图20的C21-C21剖视图22是图20的D21-D21剖视图M是图1中后轴套端盖的结构示意图M是图23的A9-A9剖视图W是图1中后主轴衬套的结构示意图26是图25的All-All剖视图27是图1中后轴瓦端盖的结构示意图28是图27的A12-A12剖视图四是图27的仰视图；图30是图29的B12-B12剖视图；图31是图29的C12-C12剖视图；图32是图1中后陶瓷轴瓦的结构示意图；图33是图32的B13-B13剖视图；图33是图32的A13-A13剖视图；图35是图1中后轴瓦衬套的结构示意图；图36是图35的A14-A14剖视图；图37是图36的仰视图；图38是图37的B14-B14剖视图；图39是图37的C14-C14剖视图；图40是图1的润滑液流向示意图；图41是实施例2的整体装配示意图；图42是图41中轴瓦端盖的结构示意图；图43是图42的的A23-A23剖视图；图44是图43的仰视图；图45是图44的B23-B23剖视图；图46是图44的C23-C23剖视图；图47是图41中轴瓦衬套的结构示意图；图48是图47的的AM-AM剖视图；图49是图48的仰视图；图50是图49的DM-DM剖视图；图51是图49的C24-C24剖视图；图52是图41中锥形陶瓷轴瓦的结构示意图；图53是图52的A25-A25剖视图；图54是图52的B25-B25剖视图；图55是图41中锥形陶瓷轴套的结构示意图；图56是图55的剖视图；图57是图41中主轴衬套的结构示意图；图58是图57的A27-A27剖视图；图59是实施例3的整体装配示意图；图60是图59中轴瓦端盖的结构示意图；图61是图60的A28-A28剖视图；图62是图59中止推轴瓦衬套的结构示意图；图63是图62的A29-A29剖视图；图64是图59中止推轴套衬套的结构示意图；图65是图64的A30-A30剖视图；图66是图59中止推陶瓷轴瓦的结构示意图；图67是图66的A32-A32剖视图68是图59中径向陶瓷轴瓦的结构示意图；图69是图68的A33-A33剖视图；图70是图68的B33-B33剖视图。图中1 主轴；2 前轴套端盖，2-1 :内螺纹；3 前陶瓷左轴套；4 止推陶瓷轴套； 5 止推轴套衬套；6 前陶瓷右轴套；7 前主轴衬套，7-1 外螺纹，7-2 凸缘；8 转子；9 后轴套端盖，9-1 :内螺纹；10 后陶瓷轴套；11 后主轴衬套，11-1 外螺纹，11-2 凸缘；12 后轴瓦端盖，12-1 端盖固定螺钉孔，12-2 后轴瓦固定螺栓孔，12-3 第一泄液环状凹槽， 12-4 第二泄液环状凹槽，12-5 第三泄液环状凹槽，12-6 第一泄液孔，12-7 第二泄液孔， 12-8 第三泄液孔，12-9 横向泄液孔；13 后陶瓷轴瓦，13-1 进液环状凹槽，13-2 进液孔，13-3 节流器，13-4 液腔；14 后轴瓦衬套，14-1 螺纹孔，14-2 螺栓孔，14-3 第三泄液环状凹槽，14-4 第二泄液环状凹槽，14-5 第一泄液环状凹槽，14-6 第三泄液孔，14-7 径向进液孔，14-8 径向进液环状凹槽，14-9 横向泄液孔，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种动静压主轴装置，包括主轴（１）和机座（１６），其特征在于，所述主轴（１）上设置有具有径向承压功能和止推功能的轴承；所述主轴（１）上轴承包括陶瓷轴套与陶瓷轴瓦构成的陶瓷摩擦副，同时以金属材料零件对所述陶瓷轴套与所述陶瓷轴瓦的非摩擦副表面构成全包容结构。

【技术特征摘要】
1.一种动静压主轴装置，包括主轴(1)和机座(16)，其特征在于，所述主轴(1)上设置有具有径向承压功能和止推功能的轴承；所述主轴(1)上轴承包括陶瓷轴套与陶瓷轴瓦构成的陶瓷摩擦副，同时以金属材料零件对所述陶瓷轴套与所述陶瓷轴瓦的非摩擦副表面构成全包容结构。2.根据权利要求1所述的一种动静压主轴装置，其特征在于，所述主轴(1)前部安装有径向-双向止推前轴承，所述主轴(1)后部安装有径向后轴承；所述径向-双向止推前轴承包括右端设置有凸缘(7-2)，左端设置有外螺纹(7-1)的金属制前主轴衬套(7)，所述前主轴衬套(7)的右端面与所述主轴(1)的左轴肩紧密贴合， 所述前主轴衬套(7)外部从右向左依次装配有前陶瓷右轴套(6)、止推陶瓷轴套(4)和前陶瓷左轴套(3)，所述止推陶瓷轴套(4)外部装配有金属制止推轴套衬套(5)，所述前主轴衬套(7)的左端面装配有设置有内螺纹的前轴套端盖O)；所述机座(16)以其左端面为基准安装有前轴瓦衬套(17)，所述前轴瓦衬套(17)设置有径向内孔(17-13)和止推内孔(17-11)，所述径向内孔(17-1 侧壁设置有径向进液环状凹槽(17-4)，所述径向进液环状凹槽(17-4)顶端连接有一个延伸到前轴瓦衬套(17)外部并与机座(16)内供液孔相通的径向进液孔(17-3)，所述前轴瓦衬套(17)右端设置有泄液结构，所述止推内孔 (17-11)端面设置有顶端连接止推竖进液孔(17-1 的止推进液环状凹槽(17-14)，止推进液环状凹槽(17-14)通过止推竖进液孔(17-1 和止推横进液孔(17- 与机座(16)内供液孔相通，所述径向内孔(17-1 靠近止推内孔(17-11) —端侧壁设置有底端设有第四泄液孔(17-10)的第四泄液环状凹槽(17-12)，所述第四泄液孔(17-10)通过横向泄液孔 (17-9)与机座(16)内排液孔相通；所述前轴瓦衬套(17)的径向内孔(17-13)内以其右端面为基准固定有前径向陶瓷轴瓦(18)，所述前径向陶瓷轴瓦(18)外部对应于所述径向进液环状凹槽(17-4)设置有进液环状凹槽(18-1)，所述进液环状凹槽(18-1)底部设置有周向均布的进液孔(18-3)，所述陶瓷轴瓦(18)内壁对应于所述进液孔(18- 位置设置有液腔(18-2)，所述进液孔(18- 和所述液腔(18- 之间设置有节流器(18-4)；所述前轴瓦衬套(17)的止推内孔(17-11)内固定有止推陶瓷右轴瓦(19)，所述止推陶瓷右轴瓦(19) 一端面对应于所述止推进液环状凹槽(17-14)位置设置有进液环状凹槽(19-2)，所述进液环状凹槽(19- 底部设置有周向均布的进液孔(19-3)，所述止推陶瓷右轴瓦(19)另一端面对应于进液孔(19- 位置设置有液腔(19-1)，所述进液孔(19- 和所述液腔(19-1)之间设置有节流器(19-4)；所述前轴瓦衬套(17)通过螺栓连接有设置于所述主轴(1)前端的前轴瓦端盖(21)，所述前轴瓦端盖设置有用于固定安装止推陶瓷左轴瓦OO)的止推内孔01-10)，所述止推陶瓷左轴瓦OO)的形状和位置与所述止推陶瓷右轴瓦(19)对称，所述止推内孔(21-10)端面设置有与止推陶瓷左轴瓦OO)的进液环状凹槽相对应的止推进液环状凹槽(21-9)，所述止推进液环状凹槽Q1-9)顶端设置有与所述止推横进液孔 (17-2)连接的止推进液孔(21-1)，所述前轴瓦端盖靠近所述主轴(1)前端设置有泄液结构，该泄液结构通过横向泄液孔01-7)和前轴瓦衬套(17)的对应通孔连通到所述机座(16)内排液孔，所述前轴瓦端盖上在所述止推轴套衬套( 外侧位置设置有连接止推泄液孔01-8)的止推泄液环状凹槽01-12)；其中所述前陶瓷左轴套(3)、止推陶瓷轴套(4)和前陶瓷右轴套(6)、前径向陶瓷轴瓦(18)、止推陶瓷右轴瓦(19)、止推陶瓷左轴瓦 (20)的非摩擦副表面由金属制前轴套端盖O)、止推轴套衬套(5)、前主轴衬套(7)、前轴瓦衬套(17)、前轴瓦端盖进行包容；所述径向后轴承包括左端面紧靠所述主轴(1)右轴肩且其右端设置有内螺纹(9-1)的后轴套端盖(9)，后轴套端盖(9)与左端设置有外螺纹(11-1)、右端设置有凸缘(11-2)的后主轴衬套(11)连接，所述后主轴衬套(11)上装配有右端紧靠所述凸缘(11- 的后陶瓷轴套(10)；所述后轴套端盖(9)外部以左端面齐平为基准设置有安装在机座(16)上的后轴瓦衬套(14)，所述后轴瓦衬套(14)的径向内孔(14-12)侧壁设置有径向进液环状凹槽 (14-8)，所述径向进液环状凹槽(14-8)顶端连接有一个延伸到所述后轴瓦衬套(14)外部并与机座(16)内供液孔相通的径向进液孔(14-7)，所述后轴瓦衬套(14)左端设置有泄液结构，所述后轴瓦衬套14的凸台端面设置有两个一端与机座(16)内泄液孔相通的横向泄液孔(14-9)；所述后轴瓦衬套(14)的径向内孔(14-12)以其左端面为定位基准内装配有后陶瓷轴瓦(13)，所述后陶瓷轴瓦(1 外部对应于所述径向进液环状凹槽(14-8)设置有底部设置有周向均布的进液孔(13- 的进液环状凹槽(13-1)，所述后陶瓷轴瓦(1 内壁对应于所述进液孔(13- 位置设置有液腔(13-4)，所述进液孔(13-20和液腔(13_4)之间设置有节流器(13-3)；所述后轴瓦衬套(14)右端装配有设置泄液结构的后轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：林彬，闫帅，刘峰，刘文龙，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12