CN101823159A - 数控超精密车头主轴系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用液体动、静压技术的超精密主轴系统，它包括液体动、静压半球面轴承；液体动、静压圆柱-止推卸荷轴承及工件自动夹紧装置；主轴与卸荷装置之间的柔性联接器，其特征在于：与主轴固定的半凸球相对于固定在车床头架箱体孔内的半凹球在有压力的油液中旋转；带轮由无级调速电机驱动，其重量及皮带的径向拉力由液体动、静压圆柱-止推卸荷轴承承受：工件由液体动、静压圆柱卸荷轴承内的油缸拉杆弹簧夹头或液压(气压)三瓜卡盘夹紧，并通过柔性联接器带动旋转。这些特殊结构组成的主轴系统，主轴回转的动态误差非常小、轴系刚性大。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种数控超精密车床头架主轴系统，特别是主轴采用液体动、静压半球面轴承支承、皮带轮重量及皮带拉力由液体动、静压圆柱-止推轴承卸掉、两者的旋转件由柔性联接器连接，组成了一种特殊的主轴系统。
背景技术
从现有资料可知，德国慕尼黑工业大学精密车床轴(R.Unterberger：“Vereinfachte berechnung dertragfunegkeit von aerostatischen Luft-Lagern unt fuhrungen”，F&M 87Jahrung Heft 8.)、日本超精密车床(“Bnlletin of the Japan Society of percision enginecring”Vol，13，No.2，June 1979)等分别采用空气静压半球面和球面轴承的轴系，虽然空气静压热变形小、主轴回转精度也很高，但空气的密度小、可压缩性很大，所以主轴刚性很小，仅适用于高速轻载的机床，空气的水份还会造成金属轴承的腐蚀，若采用难加工的耐腐蚀材料制造或增设干燥装置，将大大增加成本。
发明内容
本发明提出一种用于配置数控车床的超精密车头主轴系统，采用机、电、液一体化技术，当主轴转速n≤1200rpm时的动态回转精度δ≤0.1μm、n＝1200～3000rpm时δ≤0.5μm。
用于数控超精密车头主轴系统，它包括支承主轴的液体动静压半球面轴承、支承皮带轮轴的液体动静压圆柱-止推轴承、连接主轴与皮带轮轴的弹性联轴器等所组成具有主轴振动小、主轴回转精度高、刚度和承载能力比空气静压轴系大、不受腐蚀等优点，很适用于中大型数控超精密车床头架。
附图说明
图1为数控超精密车床头架主轴系统结构示意图；
图2为凹球面座油腔结构示意图；
图3为弹性连接器结构示意图。
具体实施方式
固定在箱体7的两副凹半球与固定在主轴的凸半球之间的很小间隙充满1～5MPa压力油、半球面圆度高达0.05～0.10μm；卸荷装置的液体动、静压圆柱-止推轴承，减小带轮重量及拉力所产生的振动对主轴的影响外，还可以通过油缸的油压使活塞移动而拉紧主轴端的弹簧夹头；弹性联接器为带液体的柔性塑胶管，它将卸荷轴与主轴连接，再一次将卸荷轴旋转时的微小振动减小至零极限，使主轴旋转时的径向和轴向跳动精度达到小于0.1μm范围。具体实施方式如下
从图1可知，主轴10两端由两个半球轴承9、11支承，凹半球与箱体7固定，凹球面有4～12个动、静压油腔，每个油腔与外置的节流器串连，压力油通过节流器及内油路A进入球轴承间隙，由于载荷作用下，上下及左右油腔产生的压力差而使主轴浮起，主轴在压力油中旋转。固定于箱体的卸荷圆柱轴套6两端面和内孔面各有4～8个油腔，同样与外置的节流器串连，带轮5与卸荷轴4相对卸荷圆柱轴套6在液压油中旋转，并带动联轴器8和主轴10同转。
图2为凹半球座结构，开有4～8个油腔，主要起到静压和动压作用。当主轴不旋转或低速旋转时靠外供压力油浮起，转动时，尤其高速，产生的动压使主轴浮起为主(也有静压)。液体动压的形成条件之一是，油腔必须具有“契隙”，凸球顺时针旋转时，带动液体从“契隙”大端h1进入小端h2时产生动压力，本发明“契隙”与一般结构不同，如图2a所示为一般静压油腔，在凹球面上呈梯形形状，图2b为圆形油腔，任一截面呈月牙形形状，这样，凹半球与凸半球配合时就形成了“契隙”，其大端h1与小端h2之比有严格要求。本油腔结构优点是：工作时可同时实现液体动、静压的作用。
图3为带有油液的塑胶联轴器结构，共有4或6只，它与卸荷轴和主轴相连。塑胶管3的两端与管套2用胶水粘合未干前用螺栓1拧紧，把机油从油杯口4注满塑胶管。其优点是吸收卸荷轴的振动，保证主轴不受卸荷轴振动的影响。
Claims (4)
1.一种液体动、静压的半球面轴承及联轴器的头架，带有半凸球轴承9、11的主轴10、与箱体固定的半凹球及卸荷装置的液体动、静压圆柱-止推卸荷轴承套6、连接卸荷轴4和主轴的柔性连轴器8，其特征在于：与主轴固定的半凸球相对于固定在头架箱体的凹半球在有压力的液体中旋转；卸荷装置的液体动、静压圆柱-止推卸荷轴承承受皮带轮重量及皮带拉力；柔性联接器采用四只内注液体的塑料管，该特殊结构所组成的主轴系统，主轴回转时的径向和轴向误差非常小、刚性与承载能力很大。
2.根据权利要求1所示的主轴系统，其特征在于凹半球面上设有4～12个截面为月牙形油腔，它们通过内油路A与外置的节流器相通。
3.根据权利要求1所示的主轴系统，卸荷装置液体动、静压圆柱-止推轴承设有4～8个油腔，油腔钭楔与卸荷轴旋转方向一致，同样通过内油路B与外置的节流器相通。
4.根据权利要求1所示的主轴系统，卸荷轴4内设有油缸，压力油通过卸荷装置内油路进入油缸，推动油塞3并带动同活塞固定的拉杆2和弹簧夹头12左右移动，从而使弹簧夹头夹紧、松开。
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| CN200910047054A CN101823159A (zh) | 2009-03-05 | 2009-03-05 | 数控超精密车头主轴系统 |
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|---|---|
| CN (1) | CN101823159A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102069197A (zh) * | 2011-01-12 | 2011-05-25 | 大连机床(数控)股份有限公司 | 具有液体静压主轴系统机构的精密数控车削中心 |
| CN105478808A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-04-13 | 北京海普瑞森科技发展有限公司 | 一种具有半球轴承的气动主轴装置 |
| CN108131393A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-06-08 | 上海理工大学 | 一种静压柱体转动副 |
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-
2009
- 2009-03-05 CN CN200910047054A patent/CN101823159A/zh active Pending
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