CN102941357B - 一种超精密气浮主轴结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了属于自动化机床的零部件范围的一种超精密气浮主轴结构。该超精密气浮主轴结构装在一个圆柱型径向气浮轴承内，轴向与前后二个浮盘且带弹性盘的端面气浮轴承组合，径向气浮轴承支撑在主轴箱体内。给主轴通入洁净压力空气，三个气浮轴承同时作用，支撑主轴旋转，并形成轴向约束，保证主轴旋转的平稳性，克服了普通机床设备的主轴主要靠轴承机械支撑，机械摩擦磨损相当严重，随着加工时间增长，主轴旋转的平稳性变差及机械摩擦磨损带来的后果严重，随着加工时间增长，主轴旋转的平稳性变差，零部件的精密加工精度很难达到要求的缺陷，本发明零部件的加工精度可以达到1～2μm，无需研磨，表面粗糙度Ra可以达到0.01μm。

Description

一种超精密气浮主轴结构
技术领域
本发明属于自动化机床的零部件范围，特别涉及一种超精密气浮主轴结构。
背景技术
随着科学技术的发展，各种机床设备的需求量越来越多，对机床设备精度要求越来越高。靠传统的手工或半自动的操作方法无法满足当今科学技术的发展的需求，对于车、铣、磨等机床设备在零部件的精密加工过程中，主轴旋转的平稳性，主轴磨损程度决定零部件的精密加工精度，普通机床设备的主轴主要靠轴承机械支撑，机械摩擦磨损相当严重，随着加工时间增长，主轴旋转的平稳性变差，零部件的精密加工精度很难达到要求；本发明设计的超精密气浮主轴可以克服机械摩擦磨损带来的不足，大大提高主轴旋转的平稳性。
发明内容
本发明的目的是提出一种超精密气浮主轴结构，该气浮主轴结构的径向气浮轴承3支撑在主轴箱体1内，径向气浮轴承3的两端分别连接前端面气浮轴承4和后端面气浮轴承5，迷宫密封16将前端面气浮轴承4的前浮盘与配重24密封连接；主轴2在径向气浮轴承3内与活塞23连接，后端面气浮轴承5与后浮盘6和弹性盘7组合成一体，然后通过锁紧螺母8连接电机定子10，电机定子压环15将电机定子10安装在电机定子安装罩9内，在电机定子安装罩9的一端与后盖14固定，另一端与主轴箱体1连接；电机转子11通过锁紧螺母12与动平衡盘13固定；弹簧销19使粗刀盘22与配重24固定，粗刀21安装在粗刀盘上；刀具定位销17将精刀18固定在配重24上，前罩20套在配重24外圆周上；其特征在于，
所述主轴内通入洁净压力空气，使径向气浮轴承3、前端面气浮轴承4和后端面气浮轴承5同时作用，支撑主轴旋转，并形成对主轴的轴向约束，同时弹性盘7根据负载及温度变化调整合适的后端面气浮轴承5及后浮盘6与径向气浮轴承3之间的间隙，保证主轴旋转的平稳性；并克服普通机床设备的主轴靠轴承机械支撑，造成机械摩擦磨损的严重后果；内装的电机定子10和电机转子11驱动主轴旋转；给活塞23右端供气，活塞推动粗刀盘22，使安装在粗刀盘上的粗刀21凸出于精刀18，可进行粗切削，切断活塞23右端气源，弹簧销19压缩弹簧使粗刀盘22向右移动恢复原位，此时粗刀21低于精刀18，可进行精切削，保证零部件的精密加工精度达到1～2μm，无需研磨，表面粗糙度Ra达到0.01μm。
本发明的有益效果是超精密主轴装在一个圆柱型径向气浮轴承内，轴向与前后二个浮盘且带弹性盘的端面气浮轴承组合，给主轴通入洁净压力空气，三个气浮轴承同时作用，支撑主轴旋转，并形成轴向约束，保证主轴旋转的平稳性，克服了普通机床设备的主轴主要靠轴承机械支撑，机械摩擦磨损相当严重，随着加工时间增长，主轴旋转的平稳性变差，零部件的精密加工精度很难达到要求的缺陷，零部件的加工精度可以达到1～2μm，无需研磨，表面粗糙度Ra可以达到0.01μm。
附图说明
图1为超精密气浮主轴结构示意图。
具体实施方式
本发明提出一种超精密气浮主轴结构，下面结合附图予以说明。
在图1所示的超精密气浮主轴结构示意图中，径向气浮轴承3支撑在主轴箱体1内，径向气浮轴承3的两端分别连接前端面气浮轴承4和后端面气浮轴承5，迷宫密封16将前端面气浮轴承4的前浮盘与配重24密封连接；主轴2在径向气浮轴承3内与活塞23连接，；后端面气浮轴承5与后浮盘6和弹性盘7组合成一体，弹性盘7根据负载及温度变化调整合适的后端面气浮轴承5及后浮盘6与径向气浮轴承3之间的间隙。然后通过锁紧螺母8连接电机定子10，电机定子压环15将电机定子10安装在电机定子安装罩9内，在电机定子安装罩9的一端与后盖14固定，另一端与主轴箱体1连接；电机转子11通过锁紧螺母12与动平衡盘13固定；弹簧销19使粗刀盘22与配重24固定，粗刀21安装在粗刀盘上；刀具定位销17将精刀18固定在配重24上，前罩20套在配重24外圆周上。
工作时给主轴内通入洁净压力空气，使径向气浮轴承3、前端面气浮轴承4和后端面气浮轴承5同时作用，支撑主轴旋转，并形成对主轴的轴向约束，保证主轴旋转的平稳性；并克服普通机床设备的主轴靠轴承机械支撑，造成机械摩擦磨损的严重后果。内装的电机定子10和电机转子11驱动主轴旋转；给活塞23右端供气，活塞推动粗刀盘22，使安装在粗刀盘上的粗刀21凸出于精刀18，可进行粗切削，切断活塞23右端气源，弹簧销19压缩弹簧使粗刀盘22向右移动恢复原位，此时粗刀21低于精刀18，可进行精切削。本发明克服了普通机床设备的主轴主要靠轴承机械支撑，机械摩擦磨损相当严重，随着加工时间增长，主轴旋转的平稳性变差，零部件的精密加工精度很难达到要求的缺陷，零部件的加工精度可以达到1～2μm，无需研磨，表面粗糙度Ra可以达到0.01μm。

Claims (1)

1.一种超精密气浮主轴结构，其径向气浮轴承(3)支撑在主轴箱体(1)内，径向气浮轴承(3)的两端分别连接前端面气浮轴承(4)和后端面气浮轴承(5)，迷宫密封(16)将前端面气浮轴承(4)的前浮盘与配重(24)密封连接；主轴(2)在径向气浮轴承(3)内与活塞(23)连接；后端面气浮轴承(5)与后浮盘(6)和弹性盘(7)组合成一体，然后通过第一锁紧螺母(8)连接电机定子(10)，电机定子压环(15)将电机定子(10)安装在电机定子安装罩(9)内，电机定子安装罩(9)的一端与后盖(14)固定，另一端与主轴箱体(1)连接；电机转子(11)通过第二锁紧螺母(12)与动平衡盘(13)固定；弹簧销(19)使粗刀盘(22)与配重(24)固定，粗刀(21)安装在粗刀盘上；刀具定位销(17)将精刀(18)固定在配重(24)上，前罩(20)套在配重(24)外圆周上；其特征在于，所述主轴内通入洁净压力空气，使径向气浮轴承(3)、前端面气浮轴承(4)和后端面气浮轴承(5)同时作用，支撑主轴旋转，并形成对主轴的轴向约束，同时弹性盘(7)根据负载及温度变化调整合适的后端面气浮轴承(5)及后浮盘(6)与径向气浮轴承(3)之间的间隙，保证主轴旋转的平稳性；并克服普通机床设备的主轴靠轴承机械支撑，造成机械摩擦磨损的严重后果；内装的电机定子(10)和电机转子(11)驱动主轴旋转；给活塞(23)右端供气，活塞推动粗刀盘(22)，使安装在粗刀盘上的粗刀(21)凸出于精刀(18)，可进行粗切削，切断活塞(23)右端气源，弹簧销(19)压缩弹簧使粗刀盘(22)向右移动恢复原位，此时粗刀(21)低于精刀(18)，可进行精切削，保证零部件的精密加工精度达到1～2μm，无需研磨，表面粗糙度Ra达到0.01μm。
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