CN104625765B - 一种高精度微小型空气静压转台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高精度微小型空气静压转台。本发明解决了目前常用的高精度微小型空气静压转台组成零件较多，不易实现特别高的精度要求和动平衡，并且整体系统的体积较大，特别是高度尺寸较大的问题；解决了由通常所采用的降低转台整体高度的方式所造成的低稳定性以及低承受倾覆力矩的能力的问题；解决了转台加工生产过程中需加工多个轴套与轴的工作面所造成生产成本问题。它包括：转台机座、锥形气浮轴套、主轴系统和转台电机。本发明在转台生产过程中所需加工的轴套与轴工作面仅为相应的两个锥面，相比于以往的高精度空气静压转台有所减少，降低了生产成本。具有装配简单、精度保持性好等优点，可用于多种加工形式的精密和超精密加工设备上。
Description
技术领域
本发明涉及一种高精度微小型空气静压转台，属于空气静压转台技术领域。
背景技术
精密和超精密加工技术是机械制造业中最重要的部分之一，直接对每个国家尖端技术和国防工业的发展产生深远的影响，而且还影响着民用机械产品的精度和表面质量，影响着产品的国际竞争力。在20世纪50年代，精密加工的精度水平可达到3~5μm，超精密加工能达到的加工精度可达到1μm。到20世纪70年代后期，精密加工的精度水平能达到为1μm，超精密加工的精度水平能达到0.1μm；而现在精密加工能达到的精度水平为0.1μm，超精密加工能达到的加工精度是0.01~0.001μm，在几十年的时间里，精密和超精密机械加工精度被提高了1~3个数量级，目前已进入纳米级，并被称之为纳米加工及相应的纳米加工技术。世界各国都非常重视发展精密和超精密加工技术，把它作为发展先进制造技术中的优先发展内容。
在精密和超精密加工中，超精密机床的质量，取决于其各个部件的质量，转台作为大多数机床的重要部件,其精度会直接影响零件的加工精度。空气静压轴承具有很多的优点: 有很高的回转精度，而且平稳；在高转速下摩擦发热小，温升也很小，因此造成的热变形误差很小，驱动功率要求小，不易污染等；因此广泛应用于高精度转台中。对于精密和超精密加工设备中转台的设计,应遵循零部件少、结构简单、装配性能好、尺寸稳定性好的原则,从而使转台达到极高的回转精度和稳定性。
目前，常用的空气静压轴承通常由多个零件组成，不易达到特别高的精度要求和动平衡要求，并且极大的增加了转台系统的体积，特别是高度尺寸，很难应用于对空间尺寸有严格要求的场合。且通常的高精度转台多采用减小零件轴向尺寸的方式来降低转台的整体高度，但同时也导致转台的稳定性以及承受倾覆力矩的能力的降低，使转台刚性减小。另一方面，通常的高精度转台中轴套与轴工作面较多，这导致转台的生产加工过程复杂，增加了生产成本。
综上，亟需研制一种同时具有高运动精度、高刚性、高承受倾覆力矩能力、低成本，又具有最小高度尺寸的新型高精度转台。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即为了解决目前常用的高精度微小型空气静压转台组成零件较多，不易实现特别高的精度要求和动平衡，并且整体系统的体积较大，特别是高度尺寸较大的问题。进而提供一种高精度微小型空气静压转台 。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高精度微小型空气静压转台，包括：转台基座、锥形气浮轴套、主轴系统和转台电机，所述转台基座包括基座、进气阀、编码器盖板和密封环；所述锥形气浮轴套包括节流器和气浮轴套；所述主轴系统包括下锥形气浮主轴、间隙调整垫、上锥形气浮主轴和工作台；所述转台电机包括电机座、电机定子、电机转子、转子锁紧环、电机轴、圆光栅和读数头；所述基座上设有通气孔，进气阀与所述通气孔螺纹连接，基座内部设有两个环形槽，两个环形槽内均安装有密封环，编码器盖板与电机座采用螺钉连接；基座顶端用于气浮轴套的轴向定位，气浮轴套的底部通过电机座夹紧，电机座与基座之间采用螺栓连接；所述气浮轴套内部气孔内安装有节流器；所述下锥形气浮主轴、间隙调整垫、上锥形气浮主轴通过螺钉进行连接；电机定子通过紧定螺钉安装在电机座内部，电机轴与工作台通过螺纹连接，电机转子安装在电机轴上且通过转子锁紧环固定，圆光栅与电机轴之间由螺栓连接，读数头通过螺钉安装在电机座上。
本发明的有益效果：零部件数量少、结构简单，可以实现超高的回转精度。气浮轴套采用锥面作为工作面，使空气静压载荷作用线交点间距极大提高，即保证了整体高度尺寸的降低，又保证了转台的稳定性及承受倾覆力矩的能力。并且，在转台生产过程中所需加工的轴套与轴工作面仅为相应的两个锥面，相比于以往的高精度空气静压转台有所减少，降低了生产成本。并且，具有装配简单、精度保持性好等优点，可用于多种加工形式的精密和超精密加工设备上，包括但不仅限于超精密车床、超精密铣床和超精密磨床等。
附图说明
图1是本发明高精度微小型空气静压转台空气静压载荷作用线交点间距示意图；
图2是本发明高精度微小型空气静压转台装配主视图；
图3是本发明高精度微小型空气静压转台装配左视图；
图4是本发明高精度微小型空气静压转台装配俯视图；
图5是本发明高精度微小型空气静压转台装配剖视图；
图6是本发明高精度微小型空气静压转台装配三维图；
图7是本发明高精度微小型空气静压转台装配爆炸视图。
图中的附图标记：
1为转台基座，1-1为基座，1-2为进气阀，1-3为编码器盖板，1-4为密封环，2为锥形气浮轴套，2-1为节流器，2-2为气浮轴套，3为主轴系统，3-1为下锥形气浮主轴，3-2为间隙调整垫，3-3为上锥形气浮主轴，3-4为工作台，4为转台电机，4-1为电机座，4-2为电机定子，4-3为电机转子，4-4为转子锁紧环，4-5为电机轴，4-6为圆光栅，4-7为读数头，H为空气静压载荷作用线交点间距。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1~图7所示，本实施例所涉及的一种高精度微小型空气静压转台，包括：转台基座1、锥形气浮轴套2、主轴系统3和转台电机4），所述转台基座1包括基座1-1、进气阀1-2、编码器盖板1-3和密封环1-4；所述锥形气浮轴套2包括节流器2-1和气浮轴套2-2；所述主轴系统3包括下锥形气浮主轴3-1、间隙调整垫3-2、上锥形气浮主轴3-3和工作台3-4；所述转台电机4包括电机座4-1、电机定子4-2、电机转子4-3、转子锁紧环4-4、电机轴4-5、圆光栅4-6和读数头4-7；所述基座1-1上设有通气孔，进气阀1-2与所述通气孔螺纹连接，基座1-1内部设有两个环形槽，两个环形槽内均安装有密封环1-4，防止工作过程中发生漏气。编码器盖板1-3与电机座4-1采用螺钉连接；基座1-1顶端用于气浮轴套2-2的轴向定位，气浮轴套2-2的底部通过电机座4-1夹紧，电机座4-1与基座1-1之间采用螺栓连接；所述气浮轴套2-2内部气孔内安装有节流器2-1；所述下锥形气浮主轴3-1、间隙调整垫3-2、上锥形气浮主轴3-3通过螺钉进行连接；电机定子4-2通过紧定螺钉安装在电机座4-1内部，电机轴4-5与工作台3-4通过螺纹连接。电机转子4-3安装在电机轴4-5上且通过转子锁紧环4-4固定，圆光栅4-6与电机轴4-5之间由螺栓连接，读数头4-7通过螺钉安装在电机座4-1上。
所述的气浮轴套2-2、下锥形气浮主轴3-1以及上锥形气浮主轴3-3均采用锥面作为工作面，使空气静压载荷作用线交点间距极大提高，即可保证转台整体高度尺寸的降低，又可保证转台的稳定性及承受倾覆力矩的能力，使转台的回转精度大大提高。并且由于采用锥面，所需加工的轴套与轴的工作面相比于以往的高精度空气静压转台有所减少，降低了生产成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种高精度微小型空气静压转台，包括：转台基座（1）、锥形气浮轴套（2）、主轴系统（3）和转台电机（4） ，所述转台基座（1）包括基座（1-1）、进气阀（1-2）、编码器盖板（1-3）和密封环（1-4）；所述锥形气浮轴套（2）包括节流器（2-1）和气浮轴套（2-2）；所述主轴系统（3）包括下锥形气浮主轴（3-1）、间隙调整垫（3-2）、上锥形气浮主轴（3-3）和工作台（3-4）；所述转台电机（4）包括电机座（4-1）、电机定子（4-2）、电机转子（4-3）、转子锁紧环（4-4）、电机轴（4-5）、圆光栅（4-6）和读数头（4-7）；其特征在于，所述基座（1-1）上设有通气孔，进气阀（1-2）与所述通气孔螺纹连接，基座（1-1）内部设有两个环形槽，两个环形槽内均安装有密封环（1-4），编码器盖板（1-3）与电机座（4-1）采用螺钉连接；基座（1-1）顶端用于气浮轴套（2-2）的轴向定位，气浮轴套（2-2）的底部通过电机座（4-1）夹紧，电机座（4-1）与基座（1-1）之间采用螺栓连接；所述气浮轴套（2-2）内部气孔内安装有节流器（2-1）；所述下锥形气浮主轴（3-1）、间隙调整垫（3-2）、上锥形气浮主轴（3-3）通过螺钉进行连接；电机定子（4-2）通过紧定螺钉安装在电机座（4-1）内部，电机轴（4-5）与工作台（3-4）通过螺纹连接，电机转子（4-3）安装在电机轴（4-5）上且通过转子锁紧环（4-4）固定，圆光栅（4-6）与电机轴（4-5）之间由螺栓连接，读数头（4-7）通过螺钉安装在电机座（4-1）上。
2.根据权利要求1所述的高精度微小型空气静压转台，其特征在于，所述的气浮轴套（2-2）、下锥形气浮主轴（3-1）以及上锥形气浮主轴（3-3）均采用锥面作为工作面。
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