CN106438665A - 自润滑高精密复合轴及制造方法以及屏蔽泵、电机、风扇 - Google Patents

自润滑高精密复合轴及制造方法以及屏蔽泵、电机、风扇 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自润滑高精密复合轴及制造方法以及包括所述自润滑高精密复合轴的屏蔽泵、电机、风扇。自润滑高精密复合轴包括轴体(1)，所述轴体(1)上与滑动轴承配合的摩擦部位设有环形槽(21、31)，通过注塑工艺在所述环形槽(21、31)内填充具有自润滑特性的高分子聚合物形成环形摩擦环(2、3)，所述摩擦环(2、3)在所述环形槽(21、31)内与所述轴体(1)牢固结合成为一体，注塑成型后，通过对所述复合轴的外径进行精密研磨最终成型，达到外径精度。本发明可广泛应用于轴摩擦传动领域。

Description

自润滑高精密复合轴及制造方法以及屏蔽泵、电机、风扇
技术领域
本发明涉及一种自润滑高精密复合轴及其制造方法；另外，本发明还涉及包括所述自润滑高精密复合轴的屏蔽泵、电机、风扇。
背景技术
轴是电机与机械传动设备的基础零部件。轴的材料通常为金属，在微型和小型电机上应用也有采用陶瓷材料，轴表面需要通过研磨、抛光等工艺达到所需的精度与表面光洁度。陶瓷轴的优点是耐腐蚀与硬度高，在一些液体环境下常用，但缺点是比较脆、韧性低。轴通常是作为结构件使用，因此需要满足高强度和高硬度，润滑的问题要靠与之配合的轴承来解决，但在一些特殊的工况下，如水、溶剂、高温、小空间等环境下，传统的轴与轴承轴套的配合存在寿命不足的问题。目前，还出现了一类新型轴承，其是在普通的轴外面增设一个采用过盈配合或嵌入配合润滑材料的轴套，这种轴承在受到冷热变化时，由于材料膨胀系数的不同存在被嵌入结构与轴套相对分离的问题，并且此部位高温时的精度变化大，难以满足特殊场合使用要求。
现有的微型屏蔽泵由于液体在泵内循环，无法通过外部润滑来解决摩擦问题，因此轴与轴承均采用硬度高的陶瓷作为一对摩擦副，两个硬度高的材料在一起摩擦一定会有一个被磨损，而且陶瓷本身不具备润滑性。另外，陶瓷轴承相对容易制作，但陶瓷轴就比较难加工，首先需要保证中空，同时外表面需要镜面研磨抛光，使得陶瓷轴的成本较高，并且易碎。
现有的微型高温电机或高温串级电机由于结构紧凑，轴承无法补加润滑，从而在运行一段时间后产生噪音大、电机寿命短的问题。噪音大与寿命短都是润滑的问题，轴承由于内部的润滑剂挥发从而失去了润滑功能。
现有的微型风扇电机结构紧凑，轴承的直径在5mm以内，这样微小的轴承精度高，但缺点是储油太少，微型风扇通常用在高温环境，轴承内部的油很快挥发，造成风扇的异音。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术上的不足，提供一种润滑性好、温度变化时精度稳定性好、长寿命的自润滑高精密复合轴。
本发明还提供一种自润滑高精密复合轴的制造方法。
本发明还提供一种包括所述自润滑高精密复合轴的屏蔽泵，该屏蔽泵的轴带有良好的润滑性、与陶瓷轴承相互摩擦适配不易磨损、不易断裂、噪音小、成本较低。
本发明还提供一种包括所述自润滑高精密复合轴的电机，该电机的轴摩擦副在无油条件下仍然具备润滑耐磨功能，其噪音小、寿命长。
本发明还提供一种包括所述自润滑高精密复合轴的风扇，该风扇的电机中的轴摩擦副在无油条件下仍然具备润滑耐磨功能，其噪音小、寿命长。
本发明的自润滑高精密复合轴所采用的技术方案是：本发明的自润滑高精密复合轴包括轴体，所述轴体上与滑动轴承配合的摩擦部位设有环形槽，通过注塑工艺在所述环形槽内填充具有自润滑特性的高分子聚合物形成环形摩擦环，所述摩擦环在所述环形槽内与所述轴体牢固结合成为一体，注塑成型后，通过对所述复合轴的外径进行精密研磨最终成型，达到外径精度。
所述轴体采用金属或陶瓷制成；所述摩擦环采用改性聚酰亚胺制成。
所述环形槽的深度为0.2～1.0mm；所述环形槽的宽度不小于与此处适配的滑动轴承的长度。
所述环形槽的表面粗糙度不小于Ra6.3。
所述复合轴的外径尺寸公差为±0.002mm。
本发明的自润滑高精密复合轴的制造方法所采用的技术方案是：所述自润滑高精密复合轴包括轴体，所述轴体上与滑动轴承配合的摩擦部位设有环形槽，通过注塑工艺在所述环形槽内填充具有自润滑特性的高分子聚合物形成环形摩擦环，所述摩擦环在所述环形槽内与所述轴体牢固结合成为一体，注塑成型后，通过对所述复合轴的外径进行精密研磨最终成型，达到外径精度；所述自润滑高精密复合轴的制造方法包括以下步骤：(A)制备所述轴体，并在所述轴体上与滑动轴承配合的摩擦部位制出所述环形槽；(B)通过注塑工艺在所述环形槽内填充具有自润滑特性的高分子聚合物形成环形摩擦环，使得所述摩擦环与所述轴体牢固结合成为一体；(C)注塑成型后，对所述复合轴的外径通过精密研磨加工使其最终成型。
所述环形槽采用切削加工方式形成，并采用压花或粗加工工艺增加其表面粗糙度；所述复合轴的外径精密研磨采用无心磨外径加工工艺。
所述轴体采用金属或陶瓷制成；所述摩擦环采用改性聚酰亚胺制成。
所述环形槽的深度为0.2～1.0mm；所述环形槽的宽度不小于与此处适配的滑动轴承的长度。
所述环形槽的表面粗糙度不小于Ra6.3。
所述复合轴的外径尺寸公差为±0.002mm。
本发明的屏蔽泵所采用的技术方案是：本发明的屏蔽泵包括自润滑高精密复合轴，所述自润滑高精密复合轴包括轴体，所述轴体上与滑动轴承配合的摩擦部位设有环形槽，通过注塑工艺在所述环形槽内填充具有自润滑特性的高分子聚合物形成环形摩擦环，所述摩擦环在所述环形槽内与所述轴体牢固结合成为一体，注塑成型后，通过对所述复合轴的外径进行精密研磨最终成型，达到外径精度，所述屏蔽泵中与所述自润滑高精密复合轴适配的滑动轴承采用陶瓷制成。
所述轴体采用金属或陶瓷制成；所述摩擦环采用改性聚酰亚胺制成。
所述环形槽的深度为0.2～1.0mm；所述环形槽的宽度不小于与此处适配的滑动轴承的长度。
所述环形槽的表面粗糙度不小于Ra6.3。
所述复合轴的外径尺寸公差为±0.002mm。
本发明的电机所采用的技术方案是：本发明的电机包括自润滑高精密复合轴，所述自润滑高精密复合轴包括轴体，所述轴体上与滑动轴承配合的摩擦部位设有环形槽，通过注塑工艺在所述环形槽内填充具有自润滑特性的高分子聚合物形成环形摩擦环，所述摩擦环在所述环形槽内与所述轴体牢固结合成为一体，注塑成型后，通过对所述复合轴的外径进行精密研磨最终成型，达到外径精度，所述电机中与所述自润滑高精密复合轴适配的滑动轴承采用含油轴承。
所述轴体采用金属或陶瓷制成；所述摩擦环采用改性聚酰亚胺制成。
所述环形槽的深度为0.2～1.0mm；所述环形槽的宽度不小于与此处适配的滑动轴承的长度。
所述环形槽的表面粗糙度不小于Ra6.3。
所述复合轴的外径尺寸公差为±0.002mm。
本发明的风扇所采用的技术方案是：本发明的风扇包括自润滑高精密复合轴，所述自润滑高精密复合轴包括轴体，所述轴体上与滑动轴承配合的摩擦部位设有环形槽，通过注塑工艺在所述环形槽内填充具有自润滑特性的高分子聚合物形成环形摩擦环，所述摩擦环在所述环形槽内与所述轴体牢固结合成为一体，注塑成型后，通过对所述复合轴的外径进行精密研磨最终成型，达到外径精度，所述风扇中与所述自润滑高精密复合轴适配的滑动轴承采用含油轴承。
所述轴体采用金属或陶瓷制成；所述摩擦环采用改性聚酰亚胺制成。
所述环形槽的深度为0.2～1.0mm；所述环形槽的宽度不小于与此处适配的滑动轴承的长度。
所述环形槽的表面粗糙度不小于Ra6.3。
所述复合轴的外径尺寸公差为±0.002mm。
本发明的有益效果是：由于本发明的自润滑高精密复合轴包括轴体，所述轴体上与滑动轴承配合的摩擦部位设有环形槽，通过注塑工艺在所述环形槽内填充具有自润滑特性的高分子聚合物形成环形摩擦环，所述摩擦环在所述环形槽内与所述轴体牢固结合成为一体，注塑成型后，通过对所述复合轴的外径进行精密研磨最终成型，达到外径精度；本发明通过在轴体上与滑动轴承配合的摩擦部位通过注塑工艺，将具有自润滑特性的高性能聚合物与轴体牢固结合，所述自润滑高精密复合轴不仅具备结构功能，同时具备润滑功能；故本发明的自润滑高精密复合轴的润滑性好、温度变化时精度稳定性好、长寿命，解决了复合轴材料与注塑工艺结合时受热容易分离的问题，特别适合在精密微电机中使用。
附图说明
图1是本发明实施例的轴体的原始结构示意图；
图2是本发明实施例的轴体加工出环形槽后的结构示意图；
图3是本发明实施例的自润滑高精密复合轴的最终结构示意图。
具体实施方式
实施例一：
如图1～图3所示，本实施例的自润滑高精密复合轴包括轴体1，所述轴体1上与滑动轴承配合的摩擦部位设有环形槽21、31，所述环形槽21、31的深度为0.5mm，其深度在0.2～1.0mm范围内较佳，所述环形槽21、31的宽度L1、L2即所述摩擦环2、3的宽度，不小于与此处适配的滑动轴承的轴向长度，通过注塑工艺在所述环形槽21、31内填充具有自润滑特性的高分子聚合物形成环形摩擦环2、3，所述摩擦环2、3在所述环形槽21、31内与所述轴体1牢固结合成为一体，所述环形槽21、31的表面粗糙度不小于Ra6.3，粗糙度保证注塑材料的结合牢固，注塑成型后，通过对所述复合轴的外径进行精密研磨最终成型，达到外径精度，所述复合轴的外径尺寸公差为±0.002mm；所述轴体1采用金属制成，当然有可以采用陶瓷制成；所述摩擦环2、3采用改性聚酰亚胺，改性聚酰亚胺不仅具备自润滑性，同时还具备热膨胀系数低、成型收缩率低的特性。
所述自润滑高精密复合轴的制造方法包括以下步骤：(A)制备所述轴体1，并在所述轴体1上与滑动轴承配合的摩擦部位制出所述环形槽21、31，具体来讲，所述环形槽21、31采用切削加工方式形成，并采用压花或粗加工工艺增加其表面粗糙度；(B)通过注塑工艺在所述环形槽21、31内填充具有自润滑特性的高分子聚合物形成环形摩擦环2、3，使得所述摩擦环2、3与所述轴体1牢固结合成为一体；注塑模具内腔精度控制在轴的外径+0.005mm范围，内腔的光洁度控制在RA0.08；(C)注塑成型后，对所述复合轴的外径通过精密研磨加工使其最终成型，具体来讲，所述复合轴的外径精密研磨采用无心磨外径加工工艺最终成型。所述自润滑高精密复合轴不需要进行热处理。
本实施例是在金属或陶瓷为基材的所述轴体1上，在与滑动轴承配合的摩擦部位通过注塑工艺，将具有自润滑特性的高性能聚合物与金属或陶瓷牢固结合，因此所述自润滑高精密复合轴不仅具备结构功能，同时具备润滑功能，因此本发明的自润滑高精密复合轴的润滑性好、温度变化时精度稳定性好、长寿命，解决了复合轴材料与注塑工艺结合时受热容易分离的问题，特别适合于在精密微电机中使用。
实施例二：
本实施例是一种微型屏蔽泵(热水循环泵)，包括实施例一中的自润滑高精密复合轴，所述轴体1采用金属制成，所述屏蔽泵中与所述自润滑高精密复合轴适配的滑动轴承采用陶瓷制成，二者配合达到了最佳的摩擦即软硬材料的配合，解决了现有屏蔽泵中的陶瓷轴不具备润滑性的问题、与陶瓷轴承相互摩擦容易磨损的问题、摩擦噪音大的问题和容易断裂的问题，其成本较低。这样高硬度的陶瓷轴承与本实施例中的金属轴体以及金属轴体上摩擦部位的自润滑材料共同组成了完善的摩擦副，不仅解决了轴的问题，同时解决了摩擦的问题。
实施例三：
本实施例是一种微型高温电机，包括实施例一中的自润滑高精密复合轴，所述电机中与所述自润滑高精密复合轴适配的滑动轴承采用含油轴承，其成本低，在摩擦部位的自润滑材料解决了在无油条件下仍然具备润滑耐磨的问题，这样就解决了高温下电机运转一段时间后噪音大、寿命短的问题。
实施例四：
本实施例是一种风扇，其包括微型风扇电机，所述微型风扇电机包括实施例一中的自润滑高精密复合轴，所述风扇中与所述自润滑高精密复合轴适配的滑动轴承采用含油轴承，其成本低，在摩擦部位的自润滑材料解决了在无油条件下仍然具备润滑耐磨的问题，这样就解决了微型风扇电机运转一段时间后噪音大、寿命短的问题。
本发明可广泛应用于轴摩擦传动领域。

Claims (10)

1.一种自润滑高精密复合轴，包括轴体(1)，其特征在于：所述轴体(1)上与滑动轴承配合的摩擦部位设有环形槽(21、31)，通过注塑工艺在所述环形槽(21、31)内填充具有自润滑特性的高分子聚合物形成环形摩擦环(2、3)，所述摩擦环(2、3)在所述环形槽(21、31)内与所述轴体(1)牢固结合成为一体，注塑成型后，通过对所述复合轴的外径进行精密研磨最终成型，达到外径精度。
2.根据权利要求1所述的自润滑高精密复合轴，其特征在于：所述轴体(1)采用金属或陶瓷制成；所述摩擦环(2、3)采用改性聚酰亚胺制成。
3.根据权利要求1所述的自润滑高精密复合轴，其特征在于：所述环形槽(21、31)的深度为0.2～1.0mm；所述环形槽(21、31)的宽度(L1、L2)不小于与此处适配的滑动轴承的长度。
4.根据权利要求1所述的自润滑高精密复合轴，其特征在于：所述环形槽(21、31)的表面粗糙度不小于Ra6.3。
5.根据权利要求1所述的自润滑高精密复合轴，其特征在于：所述复合轴的外径尺寸公差为±0.002mm。
6.一种权利要求1至5任意一项所述的自润滑高精密复合轴的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：(A)制备所述轴体(1)，并在所述轴体(1)上与滑动轴承配合的摩擦部位制出所述环形槽(21、31)；(B)通过注塑工艺在所述环形槽(21、31)内填充具有自润滑特性的高分子聚合物形成环形摩擦环(2、3)，使得所述摩擦环(2、3)与所述轴体(1)牢固结合成为一体；(C)注塑成型后，对所述复合轴的外径通过精密研磨加工使其最终成型。
7.根据权利要求6所述的自润滑高精密复合轴的制造方法，其特征在于：所述环形槽(21、31)采用切削加工方式形成，并采用压花或粗加工工艺增加其表面粗糙度；所述复合轴的外径精密研磨采用无心磨外径加工工艺。
8.一种屏蔽泵，其特征在于：包括权利要求1至5任意一项所述的自润滑高精密复合轴，所述屏蔽泵中与所述自润滑高精密复合轴适配的滑动轴承采用陶瓷制成。
9.一种电机，其特征在于：包括权利要求1至5任意一项所述的自润滑高精密复合轴，所述电机中与所述自润滑高精密复合轴适配的滑动轴承采用含油轴承。
10.一种风扇，其特征在于：包括权利要求1至5任意一项所述的自润滑高精密复合轴，所述风扇中与所述自润滑高精密复合轴适配的滑动轴承采用含油轴承。
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