CN104493209B - 带大推力盘的气‑液混合支撑高速电主轴装置 - Google Patents

带大推力盘的气‑液混合支撑高速电主轴装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104493209B
CN104493209B CN201410822984.1A CN201410822984A CN104493209B CN 104493209 B CN104493209 B CN 104493209B CN 201410822984 A CN201410822984 A CN 201410822984A CN 104493209 B CN104493209 B CN 104493209B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
main shaft
static
restriction device
bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410822984.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104493209A (zh
Inventor
程峰
蒋建忠
蒋红琰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanli Chuangtong Tianjin Intelligent Technology Co ltd
Original Assignee
Jiangnan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangnan University filed Critical Jiangnan University
Priority to CN201410822984.1A priority Critical patent/CN104493209B/zh
Publication of CN104493209A publication Critical patent/CN104493209A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104493209B publication Critical patent/CN104493209B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00—Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/02—Driving main working members
    • B23Q5/04—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles
    • B23Q5/10—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles driven essentially by electrical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/70—Stationary or movable members for carrying working-spindles for attachment of tools or work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/12—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine
    • B23Q11/126—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine for cooling only
    • B23Q11/127—Arrangements for cooling or lubricating parts of the machine for cooling only for cooling motors or spindles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Abstract

本发明公开了一种带大推力盘的气‑液混合支撑高速电主轴装置，包括：刀具、大推力盘主轴、小孔节流器、液体静压径向轴承、第一气体动静压推力轴承、第二气体动静压推力轴承、套筒、冷却水套、电机转子、电机定子，液体静压径向轴承设置在大推力盘主轴的内孔面上，两个气体动静压推力轴承分别设置在大推力盘主轴的两个端面上，而内置电机安装在大推力盘主轴的外圆柱面上，此电主轴装置巧妙的采用了液体静压径向轴承和带大推力盘的气体动静压双向推力轴承的混合支撑结构，由内置的变频电机直接驱动大推力盘主轴高速旋转，此电主轴装置能消除高速条件下轴承发热严重对电主轴刚度和回转精度的影响，适应了电主轴高转速、高精度和低功耗的发展要求。

Description

带大推力盘的气-液混合支撑高速电主轴装置
技术领域
本发明属于机床的设备制造领域，具体涉及一种带大推力盘的气-液混合支撑高速电主轴装置。
背景技术
现代制造技术高速化和精密化发展，高速电主轴装置成为数控机床必不可少的功能部件，对提高产品的加工精度和加工效率具有举足轻重的作用。目前国内外的高速机床主轴轴系，一般选用的轴承支撑方式为陶瓷球轴承、流体静压轴承和磁悬浮轴承，而流体静压轴承又分为气体静压轴承和液体静压轴承。对于液体静压轴承，是采用静压油腔的承载刚性将主轴悬浮，高速回转时具有刚度大、精度高和寿命长等优点；对于气体静压轴承，高速回转时虽然具有低的摩擦功耗，但较之液体静压轴承，其具有较低的承载能力。因此，采用液体静压轴承的电主轴装置是高速电主轴发展的一个重要方向。
目前，采用液体静压轴承的电主轴装置，一般采用双跨转子结构，包括2个液体静压径向轴承和1个液体静压双向止推轴承，都是采用润滑油作为轴承的润滑介质，由于油的粘度较大，主轴回转时会产生较大的摩擦功耗，尤其对于较大回转直径的液体静压双向止推轴承，高速回转时发热严重，温升较高，这就限制了液体静压轴承在高速和高精密电主轴中的应用。
发明内容
本发明克服了上述高速电主轴装置存在的缺陷，提供了一种带大推力盘的气-液混合支撑高速电主轴装置，此装置巧妙的采用了液体静压径向轴承和带大推力盘的气体动静压双向推力轴承的混合支撑结构，由内置变频电机直接驱动轴系高速旋转，一方面，其内部具有较小的摩擦功耗和发热量，因此温升低，能消除高速条件下轴承发热严重对电主轴刚度和回转精度的影响；另一方面，大推力盘主轴结构极大的提高了高速下主轴轴端的刚度和抗倾覆力矩的能力。
本发明采用的技术方案为：一种带大推力盘的气-液混合支撑高速电主轴装置，主要包括：包括：大推力盘主轴、液体静压径向轴承、气体动静压推力轴承、小孔节流器、冷却水套、电机转子、电机定子等。
作为优选，所述液体静压径向轴承为小孔节流的4腔带回油槽的静压轴承，采用双排结构形式，安装在大推力盘主轴的内孔面上；所述气体动静压推力轴承为小孔式(12个)动静压推力轴承，也采用双排结构形式，两个气体动静压推力轴承对置安装在大推力盘主轴的两个端面上，用于产生较大的轴向刚度和较高的抗倾覆力矩能力，同时具有较低的摩擦功耗。
作为优选，所述大推力主轴为具有较大直径和陀螺效应的回转圆盘，大推力盘主轴采用空心轴结构，所述的大推力盘主轴的外圆柱面上过盈安装有电机转子。
此电主轴装置适应了高速电主轴高速化、高精度和低功耗的发展要求。
附图说明
图1和图2为本发明一种带大推力盘的气-液混合支撑高速电主轴装置。
【附图符号说明】1.刀具；2.大推力盘主轴；3.第一小孔节流器；4.第一气体动静压推力轴承；5.给气通道；6.环形气槽；7.给气通道；8.套筒；9.供气入口；10.环形气槽；11.给气通道；12.第二小孔节流器；13.第二气体动静压推力轴承；14.液体静压径向轴承；15.堵头；16.供油入口；17.高压油腔；18.第三小孔节流器；19.给气通道；20.电机定子；21.冷却水套；22.电机转子；23.给气通道；24.第四小孔节流器；25.第五小孔节流器；26.排气槽；27.排气槽；28.排气槽；29.排气槽；30.排气槽；31.排气槽；32.排液通道；33.环形回液槽；34.环形回液槽；35.排气槽；36.排气槽；37.排气槽；38.排气槽；39.排气槽；40.排气槽；41.回液槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1和2所示：一种带大推力盘的气-液混合支撑高速电主轴装置，主要包括：刀具1、大推力盘主轴2、第一小孔节流器3、第一气体动静压推力轴承4、套筒8、第二小孔节流器12、第二气体动静压推力轴承13、液体静压径向轴承14、堵头15、第三小孔节流器18、电机定子20、冷却水套21、电机转子22、第四小孔节流器24、第五小孔节流器25等。
冷却水套21的外圆柱面与套筒8的内圆孔面采用过盈配合安装；液体静压径向轴承14的右端外圆柱面与第二气体动静压推力轴承13的内圆孔面采用过盈配合安装；而第一气体动静压推力轴承4与第二气体动静压推力轴承13依次过盈配合安装于套筒8内，通过第一气体动静压推力轴承4和第二气体动静压推力轴承13的外圆面和端面定位。
润滑油路径：供油入口16的高压油通过堵头15内的通道，经由高压油腔17以及第五小孔节流器25，进入液体静压径向轴承14的静压油腔，再经过液体静压径向轴承14与主轴2之间的间隙流向环形回液槽33、34和41，然后经排液通道32流出形成润滑油回路。
润滑气体路径：供气入口9的压缩空气通过给气通道7后，分为两路：一路进入环形气槽6内，经由给气通道5、23以及第一小孔节流器3和第四小孔节流器24，进入第一气体动静压推力轴承4与大推力盘主轴2之间的间隙，再经由排气槽26、27、28、38、39和40排向大气环境；另一路进入环形气槽10内，经由给气通道11、19以及第二小孔节流器12和第三小孔节流器18，进入右边的第二气体动静压推力轴承13与大推力盘主轴2之间的间隙，再经由排气槽29、30、31、35、36和37排向大气环境。
应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (2)

1.一种带大推力盘的气-液混合支撑高速电主轴装置，包括：刀具(1)、大推力盘主轴(2)、第一小孔节流器(3)、第一气体动静压推力轴承(4)、套筒(8)、第二小孔节流器(12)、第二气体动静压推力轴承(13)、液体静压径向轴承(14)、第三小孔节流器(18)、电机定子(20)、冷却水套(21)、电机转子(22)、第四小孔节流器(24)、第五小孔节流器(25)，所述液体静压径向轴承(14)上开设有第五小孔节流器(25)，所述第一气体动静压推力轴承(4)上开设有第一小孔节流器(3)和第四小孔节流器(24)，所述第二气体动静压推力轴承(13)上开设有第二小孔节流器(12)和第三小孔节流器(18)，所述的大推力盘主轴(2)的内孔面上安装有液体静压径向轴承(14)，所述的大推力盘主轴(2)的两个端面上安装有第一气体动静压推力轴承(4)和第二气体动静压推力轴承(13)，所述的大推力盘主轴(2)的外圆柱面上安装有电机转子(22)。
2.根据权利要求1所述的一种带大推力盘的气-液混合支撑高速电主轴装置，其特征在于：高压油经由高压油腔(17)以及第五小孔节流器(25)，进入液体静压径向轴承(14)与大推力盘主轴(2)之间的间隙，从而实现电主轴径向承载；润滑气体经过第一小孔节流器(3)和第四小孔节流器(24)，进入左边的第一气体动静压推力轴承(4)与大推力盘主轴(2)之间的间隙，经过第二小孔节流器(12)和第三小孔节流器(18)，进入右边的第二气体动静压推力轴承(13)与大推力盘主轴(2)之间的间隙，从而实现电主轴轴向承载。
CN201410822984.1A 2014-12-25 2014-12-25 带大推力盘的气‑液混合支撑高速电主轴装置 Active CN104493209B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410822984.1A CN104493209B (zh) 2014-12-25 2014-12-25 带大推力盘的气‑液混合支撑高速电主轴装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410822984.1A CN104493209B (zh) 2014-12-25 2014-12-25 带大推力盘的气‑液混合支撑高速电主轴装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104493209A CN104493209A (zh) 2015-04-08
CN104493209B true CN104493209B (zh) 2017-01-25

Family

ID=52934709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410822984.1A Active CN104493209B (zh) 2014-12-25 2014-12-25 带大推力盘的气‑液混合支撑高速电主轴装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104493209B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110380569B (zh) * 2019-09-12 2019-12-20 山东天瑞重工有限公司 磁悬浮电机及鼓风机

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101229590A (zh) * 2008-02-25 2008-07-30 哈尔滨工业大学 超精密气体静压电主轴系统
CN101304195B (zh) * 2008-07-01 2011-05-11 上海大学 多种类型轴承混合支承的超精密电主轴
DE202010000118U1 (de) * 2010-02-03 2010-04-08 Heynau Gearsproductionservice Gmbh Antriebsspindeleinheit
CN102240969B (zh) * 2011-08-01 2012-12-19 东南大学 适用于深孔内圆加工的电主轴结构
CN103084588B (zh) * 2013-01-29 2015-07-01 西安交通大学 使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置
CN203778782U (zh) * 2013-12-31 2014-08-20 广州市昊志机电股份有限公司 深孔电主轴

Also Published As

Publication number Publication date
CN104493209A (zh) 2015-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103286679B (zh) 一种超高速空气轴承电主轴
CN103084588B (zh) 使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置
CN101109409B (zh) 用于高速精密机床主轴上的静压、动静压轴承
CN103846459B (zh) 一种动静压集成气体轴承支承的电主轴
CN204504240U (zh) 一种高速高精高效动静压电主轴
CN102626790B (zh) 透平气浮主轴
CN105149621A (zh) 磁悬浮与人字槽动静压气体混合轴承支承的电主轴
WO2015074403A1 (zh) 一种高速气浮电主轴
CN102794467B (zh) 一种采用环下润滑的高速电主轴
CN104014823A (zh) 一种双向人字槽动静压集成气体轴承支承的电主轴
CN105458306A (zh) 使用超精密角接触球和圆柱滚子轴承的高速电主轴装置
CN102794468A (zh) 一种高速电主轴
CN106089791A (zh) 一种采用箔片动压空气轴承支承的汽车净化泵模块
CN203305052U (zh) 超高速空气轴承电主轴
CN207709894U (zh) 一种复合节流式静压气浮电主轴
CN104493209B (zh) 带大推力盘的气‑液混合支撑高速电主轴装置
CN103100729B (zh) 使用滑动轴承和滚动轴承复合支撑的高速电主轴装置
CN102814733A (zh) 一种静压轴承与滚动轴承混合支承的大尺寸端面加工电主轴
CN202741751U (zh) 一种采用环下润滑的高速电主轴
CN204458834U (zh) 一种动静压气体轴承
CN108188417B (zh) 一种多重节流式静压气浮电主轴及其使用方法
CN203336197U (zh) 碟式分离机高速轴承润滑装置
CN108608015A (zh) 一种气涡轮驱动高速水润滑动静压轴承转子系统
CN201908955U (zh) 空气轴承均压槽结构
CN209387290U (zh) 可实现超高速液膜剪切特性和静压轴承特性测试的装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20201208

Address after: Room 313, 8 Nujiang Road, Hexi District, Tianjin 300202

Patentee after: REBON SEPARATION TECHNOLOGY (TIANJIN) Co.,Ltd.

Address before: No. 1800 road 214122 Jiangsu Lihu Binhu District City of Wuxi Province

Patentee before: Jiangnan University

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220627

Address after: Room 325, No. 8, Nujiang Road, Hexi District, Tianjin 300220

Patentee after: Nanli chuangtong (Tianjin) Intelligent Technology Co.,Ltd.

Address before: Room 313, 8 Nujiang Road, Hexi District, Tianjin 300202

Patentee before: REBON SEPARATION TECHNOLOGY (TIANJIN) CO.,LTD.

TR01 Transfer of patent right