CN103100972A - 静压轴承主轴装置和磨床 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种静压轴承主轴装置，包括主轴和轴套，主轴放置在轴套的内孔内，内孔的两端均设置有静压轴承，且静压轴承套接在主轴的外壁上；轴套沿主轴的轴向方向的两端均设置有密封端盖，且主轴的端部伸出至密封端盖的外侧；主轴的外壁与轴套的内壁形成有第一空腔；静压轴承的内壁上形成有多个凹槽，且多个凹槽围绕主轴呈环形均布；其通过向主轴的外壁与轴套的内壁形成第一空腔内，以及静压轴承的内壁上形成的多个凹槽内注入高压润滑油，利用润滑油的高压使得主轴处于悬浮状态，从而有效地防止了主轴与轴承和轴套之间发生磨损；本发明还提供一种磨床，其采用上述静压轴承主轴装置，从而有效地防止了主轴与轴承和轴套之间发生磨损。

Description

静压轴承主轴装置和磨床

技术领域

本发明涉及一种主轴装置，尤其涉及一种静压轴承主轴装置和磨床。

背景技术

众所周知，主轴装置时机床的重要组成部件，其主要包括主轴、轴承及支撑主轴和轴承的轴套等。对于高速精密数控机床来说，其对零件的加工精度很大程度上取决于主轴装置的精度，只有在保证主轴装置的精度后才可能生产出加工精度较高的零件。

目前，常见的主轴装置通常是在轴套的内孔两端设置滚动轴承，然后将滚动轴承套接在主轴上，从而利用滚动轴承对主轴起到定位的作用，保证主轴装置的精度。

但随着主轴装置的使用时间增加，主轴与滚动轴承之间会发生一定的磨损，主轴与滚动轴承之间产生一定的间隙，从而使得主轴在回转时发生径向跳动，进而导致主轴装置的精度下降，并最终导致零件的加工精度的下降。

为了保证零件的加工精度，只能将主轴装置整体进行更换或将其拆解进行维修，费时费力，同时也使得设备的维护成本较高，间接的导致了零件加工成本的增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种静压轴承主轴装置，其有效地避免了主轴与轴承和轴套之间发生磨损。

本发明的目的还在于提供一种磨床，其有效地避免了主轴与轴承和轴套之间发生磨损。

本发明提供的一种静压轴承主轴装置，包括主轴和轴套，所述主轴放置在所述轴套的内孔内，所述内孔沿所述主轴的轴向方向的两端均设置有静压轴承，且所述静压轴承套接在所述主轴的外壁上；

所述轴套沿所述主轴的轴向方向的两端均设置有密封端盖，且所述主轴的端部伸出至所述密封端盖的外侧；

所述主轴的外壁与所述轴套的内壁形成有第一空腔；

所述静压轴承的内壁上形成有多个凹槽，且多个所述凹槽围绕所述主轴呈环形均布。

可选的，所述凹槽沿垂直于所述主轴的轴线方向的截面呈扇形。

可选的，所述凹槽沿垂直于所述主轴的轴线方向的截面呈弧形。

可选的，所述凹槽的数量为四个。

可选的，所述主轴上位于两个所述静压轴承之间处形成有抵靠凸起，所述静压轴承与所述抵靠凸起相抵靠。

可选的，还包括外壳，所述轴套设置在所述外壳内，且所述主轴的端部伸出至所述外壳的外侧；

所述外壳与所述轴套之间形成有第二空腔。

可选的，还包括冷却液注入装置，所述外壳上设置有注入口和排出口，所述冷却液注入装置通过管道与所述注入口相连。

可选的，还包括散热箱，所述排出口通过管道与所述散热箱相连，所述散热箱通过管道与所述冷却液注入装置相连。

本发明提供的一种磨床，包括砂轮、主轴装置和驱动装置，所述主轴装置为上述静压轴承主轴装置中的任一种，所述主轴的一端与所述砂轮连接，所述主轴的另一端与所述驱动装置连接。

可选的，所述主轴通过传动装置与所述驱动装置相连。

与现有技术相比，本发明提供的静压轴承主轴装置，其通过向主轴的外壁与轴套的内壁形成第一空腔内，以及静压轴承的内壁上形成的多个凹槽内注入高压润滑油，利用润滑油的高压使得主轴处于悬浮状态，从而使得主轴在旋转时不与轴套和静压轴承之间发生接触，有效地防止了主轴与轴承和轴套之间发生磨损，提高了静压轴承主轴装置的精度，保证了加工的精度。

同时，润滑油还可对主轴与轴承和轴套之前起到润滑、冷却的作用。

在进一步的技术方案中，所述凹槽沿垂直于主轴的轴线方向的截面呈弧形，便于采用偏心工艺加工凹槽，从而保证多个凹槽等深。

在进一步的技术方案中，在主轴上形成有抵靠凸起，且抵靠凸起与两端的静压轴承相抵靠，利用静压轴承对主轴起到抵靠、限位的作用，防止主轴在轴套内发生轴向蹿动，进一步提高静压轴承主轴装置的精度，保证了加工的精度。

在进一步的技术方案中，利用在轴套外设置外壳，并在外壳与轴套之间形成第二空腔，从而在第二空腔注入冷却液，利用冷却液对轴套以及轴套内的静压轴承和主轴进行降温，避免轴套、静压轴承和主轴发生热变形，进一步保证了静压轴承主轴装置的精度。

在进一步的技术方案中，在外壳上设置有注入口和排出口，利用冷却液注入装置将冷却液注入到第二空腔内，同时还可利用排出口将第二空腔内的冷却液排出，便于冷却液的注入和排出，操作简单。

在进一步的技术方案中，利用散热箱可将从排出口排出的冷却液进行回收，并利用散热箱对其进行散热降温，然后再将散热降温后的冷却液送回至冷却液注入装置内，从而实现冷却液的循环利用。

与现有技术相比，本发明提供的磨床，其通过向主轴的外壁与轴套的内壁形成第一空腔内，以及静压轴承的内壁上形成的多个凹槽内注入高压润滑油，利用润滑油的高压使得主轴处于悬浮状态，从而使得主轴在旋转时不与轴套和静压轴承之间发生接触，有效地防止了主轴与静压轴承和轴套之间发生磨损，提高了静压轴承主轴装置的精度，保证了加工的精度。

在进一步的技术方案中，主轴通过传动装置与驱动装置相连，实现了静压轴承主轴装置与驱动装置的分开设置，便于日常的保养、维护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的静压轴承主轴装置的结构示意图；

图2为图1中的A-A剖视图；

图3为本发明实施例提供的静压轴承主轴装置中一种静压轴承截面示意图；

图4为本发明实施例提供的静压轴承主轴装置中另一种静压轴承截面示意图。

附图说明：

1-主轴，11-抵靠凸起；

2-轴套，21-内孔；

3-静压轴承，31-凹槽；

4-密封端盖；5-第一空腔；6-外壳；7-第二空腔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本发明中的具体实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例一：

如图1至图4所示，本实施例中提供的静压轴承主轴装置，包括主轴1和轴套2，主轴1放置在轴套2的内孔21内，内孔21沿主轴1的轴向方向的两端均设置有静压轴承3，且静压轴承3套接在主轴1的外壁上；轴套2沿主轴1的轴向方向的两端均设置有密封端盖4，且主轴1的端部伸出至密封端盖4的外侧；主轴1的外壁与轴套2的内壁形成有第一空腔5；静压轴承3的内壁上形成有多个凹槽31，且多个凹槽31围绕主轴1呈环形均布。

使用时，向主轴1的外壁与轴套2的内壁形成第一空腔5内，以及静压轴承3的内壁上形成的多个凹槽31内注入高压润滑油，高压润滑油在第一空腔5内将主轴1顶起，同时高压润滑油在多个凹槽31内将主轴1顶起，并使得主轴1的外壁与静压轴承3的内壁以及轴套2的内壁脱离，从而使得主轴1处于悬浮状态，同时高压润滑油在静压轴承3的内壁与主轴1的外壁之间的间隙内形成润滑油薄膜。此时，主轴1旋转便不会与轴套2和静压轴承3之间发生接触，主轴1与静压轴承3和轴套2之间不会发生磨损，进而提高了静压轴承主轴装置的精度，保证了零件的加工精度；进一步的，减少了因主轴1、静压轴承3和轴套2因磨损而对静压轴承主轴装置进行的保养、维护次数，提高了工作效率。

进一步的，润滑油还可对主轴1与轴承和轴套2之前起到润滑、冷却的作用。

本实施例中，为了便于在静压轴承3的内壁上开设凹槽31，如图1所示，可将凹槽31沿主轴1的轴线方向开设成长条形，且如图3所示，凹槽31沿垂直于主轴1的轴线方向的截面呈扇形。

本实施例中，由于静压轴承3的内壁上开设的凹槽31内需注入高压润滑油，从而将主轴1顶起，因此开设的凹槽31的深度会对凹槽31内润滑油的压力产生影响，因此需保证多个凹槽31的深度相等，从而使得多个呈环形均布的凹槽31内的润滑油对主轴1压力均相等，为了便于凹槽31的等深加工，如图4所示，可使凹槽31沿垂直于主轴1的轴线方向的截面呈弧形，这样一来可以用简单的偏心工艺便可加工出静压轴承3的内壁上的凹槽31，且能够很好的保证加工出来的多个凹槽31深度相等，从而克服了等深凹槽31的加工难的问题。同时利用多个等深的凹槽31可以保证对主轴1施以的压力相等，进一步保证主轴1旋转时的精度，从而提高零件的加工精度。

进一步优选的，静压轴承3的内壁开设的凹槽31的数量优选为四个，这样可以在保证四个凹槽31内的高压润滑油对主轴1起到较好的悬浮支撑作用的同时，降低静压轴承3的加工难度。

本实施例中，由于主轴1的轴向窜动也是影响静压轴承主轴装置的精度的重要因素。主轴1的轴向窜动即主轴1在加工时，在轴套2内沿轴线方向发生移动，从而导致静压轴承主轴装置的精度下降。

为此，如图1所示，可在主轴1上位于两个静压轴承3之间处形成有抵靠凸起11，两个静压轴承3位于内孔21内的端面分别与抵靠凸起11相抵靠。其利用静压轴承3对主轴1起到抵靠、限位的作用，防止主轴1在轴套2内发生轴向蹿动，进一步提高静压轴承主轴装置的精度，保证了加工的精度。

本实施例中，由于在加工零件时，主轴1需要告诉旋转，为此会产生较大的热能，并且会使得主轴1、静压轴承3以及轴套2的温度升高，如果不能及时的对主轴1、静压轴承3以及轴套2采取降温措施，当温度达到一定数值后，主轴1、静压轴承3以及轴套2会发生一定的热变形，从而亦会影响到静压轴承主轴装置的精度。

为此，本实施例中还包括外壳6，轴套2设置在外壳6内，且主轴1的端部伸出至外壳6的外侧；且外壳6与轴套2之间形成有第二空腔7。

使用时，可向外壳6与轴套2之间形成的第二空腔7内注入冷却液，利用冷却液对轴套2进行降温，并与静压轴承3和主轴1形成热交换，从而实现对轴套2、静压轴承3和主轴1降温处理，避免轴套2、静压轴承3和主轴1发生热变形，进一步保证了静压轴承主轴装置的精度。

本实施例中，为了便于向第二空腔7内注入冷却液，可设置冷却液注入装置，并在外壳6上设置有注入口和排出口，将冷却液注入装置通过管道与注入口相连。

使用时只需利用冷却液注入装置将冷却液通过注入口注入到第二空腔7内，还可利用排出口将升温后的冷却液排放，便于冷却液的注入和排出，操作简单。

进一步的，为了实现冷却液的循环利用，还可设置有散热箱，排出口通过管道与散热箱相连，散热箱通过管道与冷却液注入装置相连。

使用时，利用冷却液注入装置将冷却液通过注入口注入到第二空腔7内，然后第二空腔7内升温后的冷却液通过排出口排放至散热箱内，并在散热箱内进行散热，同时将散热后的冷却液再次利用冷却液注入装置将冷却液通过注入口注入到第二空腔7内，从而实现冷却液的循环利用。

上述冷却液优选为水。

实施例二：

本实施例中提供的磨床，其主要包括砂轮、主轴装置和驱动装置，主轴装置为上述实施例一中所述的静压轴承主轴装置的任一种，静压轴承主轴装置中的主轴1的一端与砂轮连接，主轴1的另一端与驱动装置连接。

其通过向主轴1的外壁与轴套2的内壁形成第一空腔5内，以及静压轴承3的内壁上形成的多个凹槽31内注入高压润滑油，利用润滑油的高压使得主轴1处于悬浮状态，从而使得主轴1在旋转时不与轴套2和静压轴承3之间发生接触，有效地防止了主轴1与轴承和轴套2之间发生磨损，提高了静压轴承主轴装置的精度，进而提高了磨床的加工精度。

本实施例中，为了便于静压轴承主轴装置的安装以及日常的维护和修理，可将主轴1通过传动装置与驱动装置相连。从而实现机械、电器部分进行分离，便于拆装，便于日常的保养、维护。

需说明的是，上述实施例二中只是给出将静压轴承主轴装置用于磨床的实施方式，但不应只局限于此。

实施例一提供的静压轴承主轴装置还可用于各种高精度、高速度的磨床，例如外圆磨床、平面磨床、内圆磨床；除此之外，还可用于数控车床、数控镗床等需要各种高刚度、高回转精度的主轴装置的机加工设备当中。

最后应说明的是：以上实施方式及实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式及实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式或实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施方式或实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种静压轴承主轴装置，其特征在于，包括主轴和轴套，所述主轴放置在所述轴套的内孔内，所述内孔沿所述主轴的轴向方向的两端均设置有静压轴承，且所述静压轴承套接在所述主轴的外壁上；

所述轴套沿所述主轴的轴向方向的两端均设置有密封端盖，且所述主轴的端部伸出至所述密封端盖的外侧；

所述主轴的外壁与所述轴套的内壁形成有第一空腔；

所述静压轴承的内壁上形成有多个凹槽，且多个所述凹槽围绕所述主轴呈环形均布。

2.根据权利要求1所述的静压轴承主轴装置，其特征在于，所述凹槽沿垂直于所述主轴的轴线方向的截面呈扇形。

3.根据权利要求1所述的静压轴承主轴装置，其特征在于，所述凹槽沿垂直于所述主轴的轴线方向的截面呈弧形。

4.根据权利要求1至3任一项所述的静压轴承主轴装置，其特征在于，所述凹槽的数量为四个。

5.根据权利要求1至3任一项所述的静压轴承主轴装置，其特征在于，所述主轴上位于两个所述静压轴承之间处形成有抵靠凸起，所述静压轴承与所述抵靠凸起相抵靠。

6.根据权利要求1至3任一项所述的静压轴承主轴装置，其特征在于，还包括外壳，所述轴套设置在所述外壳内，且所述主轴的端部伸出至所述外壳的外侧；

所述外壳与所述轴套之间形成有第二空腔。

7.根据权利要求6所述的静压轴承主轴装置，其特征在于，还包括冷却液注入装置，所述外壳上设置有注入口和排出口，所述冷却液注入装置通过管道与所述注入口相连。

8.根据权利要求7所述的静压轴承主轴装置，其特征在于，还包括散热箱，所述排出口通过管道与所述散热箱相连，所述散热箱通过管道与所述冷却液注入装置相连。

9.一种磨床，包括砂轮、主轴装置和驱动装置，其特征在于，所述主轴装置为上述权利要求1至8任一项的静压轴承主轴装置，所述主轴的一端与所述砂轮连接，所述主轴的另一端与所述驱动装置连接。

10.根据权利要求9所述的磨床，其特征在于，所述主轴通过传动装置与所述驱动装置相连。

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