CN107322013A - 采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置 - Google Patents

采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107322013A
CN107322013A CN201710755793.1A CN201710755793A CN107322013A CN 107322013 A CN107322013 A CN 107322013A CN 201710755793 A CN201710755793 A CN 201710755793A CN 107322013 A CN107322013 A CN 107322013A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bearing
air
rotor
housing
air motor
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.)
Pending
Application number
CN201710755793.1A
Other languages
English (en)
Inventor
孙嘉骏
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to CN201710755793.1A priority Critical patent/CN107322013A/zh
Publication of CN107322013A publication Critical patent/CN107322013A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • 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
    • 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
    • B23Q5/06—Driving main working members rotary shafts, e.g. working-spindles driven essentially by fluid pressure or pneumatic power
    • 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
    • B23Q5/12—Mechanical drives with means for varying the speed ratio
    • B23Q5/16—Mechanical drives with means for varying the speed ratio infinitely-variable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/04—Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B47/00—Drives or gearings; Equipment therefor
    • B24B47/10—Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces
    • B24B47/14—Drives or gearings; Equipment therefor for rotating or reciprocating working-spindles carrying grinding wheels or workpieces by liquid or gas pressure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

本发明公开了一种采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置，包括气动马达、联轴器、前端法兰、后端法兰、气体轴承、壳体、转子和密封圈；所述的气动马达通过联轴器与转子连接，所述的转子通过气体轴承安装在壳体内。由于本发明的驱动装置采用气动马达，通过调节马达进气口的流量，调速更方便，且能实现无级调速。本发明采用静压气体轴承，实现了非接触式支承方式，相比目前使用的小型钻床、铣床以及磨床等大多采用接触式球轴承或滚子轴承，工作过程中振动噪音小、轴承不易磨损，且轴承使用寿命长。本发明采用的气体轴承气膜支承具有自对心效应，因此能保证转子旋转轴线的精度，进而提高了产品加工精度，产品质量更优良。

Description

采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置
技术领域
本发明涉及一种机床的主轴，特别是一种采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置。
背景技术
目前，主轴作为机床加工的核心部件，是提高加工质量和结构简单化的关键部件。
现在使用的小型钻床、铣床以及磨床等大多数机床采用电机驱动，通过减速装置调速，且大多采用接触式球轴承或滚子轴承。其存在的问题是：只能实现有级调速，且工作过程中振动噪音大、轴承易磨损、加工精度低。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种既能实现无级变速且调速方便，又能降低工作过程中振动噪音、延长轴承使用寿命、提高加工精度的采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置，包括气动马达、联轴器、马达固定套、前端法兰、后端法兰、气体轴承、壳体、转子、支撑法兰和密封圈；
所述的气动马达通过联轴器与转子连接，所述的转子通过气体轴承安装在壳体内；
所述的气体轴承和壳体之间通过密封圈密封；
所述的气体轴承上设置轴承进气通道和轴承供气孔；所述的轴承供气孔包括径向供气孔和轴向供气孔，径向供气孔用于在转子与气体轴承之间形成径向气膜，轴向供气孔用于在转子与气体轴承之间形成轴向气膜；
所述的气动马达通过马达固定套与壳体固定连接；
所述的气动马达上设置马达进气口；所述的壳体上设置壳体进气口和壳体进气通道；所述的壳体进气口经壳体进气通道、轴承进气通道与轴承供气孔连通；
所述的马达固定套前端与壳体后端之间设置后端法兰，壳体前端设置前端法兰；所述的壳体上设置支撑法兰。
进一步地，所述的转子前端通过专用夹具安装刀具，通过转子的旋转运动进行旋转类加工。
进一步地，所述的支撑法兰上设置安装孔，用于与机床的移动机架配合安装，实现轴向移动。
进一步地，所述的前端法兰和后端法兰上均安装调整垫片，用于调节轴向气膜间隙。
进一步地，所述的气体轴承上设置有多个轴向供气孔和径向供气孔。
进一步地，所述的气体轴承有两个，分别对称设置于转子的前部和后部。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、由于本发明提出了一种采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置，驱动装置采用气动马达，通过调节马达进气口的流量，调速更方便，且能实现无级调速。
2、本发明采用静压气体轴承，实现了非接触式支承方式，相比目前使用的小型钻床、铣床以及磨床等大多采用接触式球轴承或滚子轴承，工作过程中振动噪音小、轴承不易磨损，且轴承使用寿命长。
3、本发明采用的气体轴承气膜支承具有自对心效应，因此能保证转子旋转轴线的精度，进而提高了产品加工精度，产品质量更优良。
4、现有技术中，要提高旋转主轴装置的负载能力，需要更换更大规格的轴承及壳体；本发明采用的气体轴承支承方式，通过更改气体轴承的供气孔直径、供气孔数目和供气压力即可方便调节轴向和径向负载能力，避免了更换轴承及壳体，这在很大程度上提高了旋转主轴装置的负载适应能力。
5、由于本发明采用气体轴承的非接触支承方式，因此，旋转主轴装置适用的转速范围更广，尤其适应高转速的旋转主轴装置。
附图说明
图1是本发明的外观示意图。
图2是本发明的内部结构示意图。
图3是本发明的压缩空气流动通道示意图。
图中：1、气动马达，2、马达进气口，3、联轴器，4、马达固定套，5、后端法兰，6、气体轴承，7、壳体，8、支撑法兰，9、转子，10、密封圈，11、前端法兰，12、专用夹具，13、刀具，14、壳体进气口，15、壳体进气通道，16、轴承进气通道，17、轴承供气孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-3所示，采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置，包括气动马达1、联轴器3、马达固定套4、前端法兰11、后端法兰5、气体轴承6、壳体7、转子9、支撑法兰8和密封圈10；
所述的气动马达1通过联轴器3与转子9连接，所述的转子9通过气体轴承6安装在壳体7内；
所述的气体轴承6和壳体7之间通过密封圈10密封；
所述的气体轴承6上设置轴承进气通道16和轴承供气孔17；所述的轴承供气孔17包括径向供气孔和轴向供气孔，径向供气孔用于在转子9与气体轴承6之间形成径向气膜，轴向供气孔用于在转子9与气体轴承6之间形成轴向气膜；
所述的气动马达1通过马达固定套4与壳体7固定连接；
所述的气动马达1上设置马达进气口2；所述的壳体7上设置壳体进气口14和壳体进气通道15；所述的壳体进气口14经壳体进气通道15、轴承进气通道16与轴承供气孔17连通；
所述的马达固定套4前端与壳体7后端之间设置后端法兰5，壳体7前端设置前端法兰11；所述的壳体7上设置支撑法兰8。
进一步地，所述的转子9前端通过专用夹具12安装刀具13，通过转子9的旋转运动进行旋转类加工。
进一步地，所述的支撑法兰8上设置安装孔，用于与机床的移动机架配合安装，实现轴向移动。
进一步地，所述的前端法兰11和后端法兰5上均安装调整垫片，用于调节轴向气膜间隙。
进一步地，所述的气体轴承6上设置有多个轴向供气孔和径向供气孔。
进一步地，所述的气体轴承6有两个，分别对称设置于转子9的前部和后部。
本发明的工作原理如下：
本发明采用气动马达1驱动，可实现无级调速；气动马达1与转子9之间通过联轴器3连接，传递旋转运动；马达固定套4与壳体7相连接，可最大限度保证气动马达1与转子9的对中；轴承采用静压气体轴承，设置有多个轴向供气孔和径向供气孔，是径向和轴向复合气体轴承，分别安装在转子9的前后两端，构成非接触支承并承受转子所受的径向力和轴向力；专用夹具12可用于夹持各种切削刀具13，从而实现高速旋转加工。
具有一定压力的压缩空气通过马达进气口2进入气动马达1，带动气动马达1作旋转运动，通过调节进入马达进气口2的空气流量可以对气动马达1进行无级调速。转子9通过联轴器3与气动马达1尾部相连，与气动马达1做同步旋转运动，从而带动转子9前端的刀具13进行旋转运动。
具有一定压力的压缩空气通过壳体进气口14进入壳体进气通道15，由于气体轴承6上的轴承进气通道16与壳体7上的壳体进气通道15相连，因此压缩空气通过轴承进气通道16进入轴承供气孔17，在转子9和气体轴承6之间形成微薄的一层气膜通常为几微米到几十微米，通过气膜的变化来承受不同的径向和轴向负载。
上述的前后方向仅相对于刀具的进给方向，不构成对本发明方向的限制。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置，其特征在于：包括气动马达(1)、联轴器(3)、马达固定套(4)、前端法兰(11)、后端法兰(5)、气体轴承(6)、壳体(7)、转子(9)、支撑法兰(8)和密封圈(10)；
所述的气动马达(1)通过联轴器(3)与转子(9)连接，所述的转子(9)通过气体轴承(6)安装在壳体(7)内；
所述的气体轴承(6)和壳体(7)之间通过密封圈(10)密封；
所述的气体轴承(6)上设置轴承进气通道(16)和轴承供气孔(17)；所述的轴承供气孔(17)包括径向供气孔和轴向供气孔，径向供气孔用于在转子(9)与气体轴承(6)之间形成径向气膜，轴向供气孔用于在转子(9)与气体轴承(6)之间形成轴向气膜；
所述的气动马达(1)通过马达固定套(4)与壳体(7)固定连接；
所述的气动马达(1)上设置马达进气口(2)；所述的壳体(7)上设置壳体进气口(14)和壳体进气通道(15)；所述的壳体进气口(14)经壳体进气通道(15)、轴承进气通道(16)与轴承供气孔(17)连通；
所述的马达固定套(4)前端与壳体(7)后端之间设置后端法兰(5)，壳体(7)前端设置前端法兰(11)；所述的壳体(7)上设置支撑法兰(8)。
2.根据权利要求1所述的采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置，其特征在于：所述的转子(9)前端通过专用夹具(12)安装刀具(13)，通过转子(9)的旋转运动进行旋转类加工。
3.根据权利要求1所述的采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置，其特征在于：所述的支撑法兰(8)上设置安装孔，用于与机床的移动机架配合安装，实现轴向移动。
4.根据权利要求1所述的采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置，其特征在于：所述的前端法兰(11)和后端法兰(5)上均安装调整垫片，用于调节轴向气膜间隙。
5.根据权利要求1所述的采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置，其特征在于：所述的气体轴承(6)上设置有多个轴向供气孔和径向供气孔。
6.根据权利要求1所述的采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置，其特征在于：所述的气体轴承(6)有两个，分别对称设置于转子(9)的前部和后部。
CN201710755793.1A 2017-08-29 2017-08-29 采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置 Pending CN107322013A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710755793.1A CN107322013A (zh) 2017-08-29 2017-08-29 采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710755793.1A CN107322013A (zh) 2017-08-29 2017-08-29 采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107322013A true CN107322013A (zh) 2017-11-07

Family

ID=60203951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710755793.1A Pending CN107322013A (zh) 2017-08-29 2017-08-29 采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107322013A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108942656A (zh) * 2018-07-25 2018-12-07 珠海桑贝思精密科技有限公司 一种高效防水性能的转动设备和打磨机
CN109894635A (zh) * 2017-12-08 2019-06-18 东芝机械株式会社 主轴装置及机床
CN110026572A (zh) * 2019-03-27 2019-07-19 浙江工业大学 一种气体静压主轴气膜无级变阻尼装置
US10962053B2 (en) * 2018-11-14 2021-03-30 Mitutoyo Corporation Air bearing
CN113550978A (zh) * 2021-06-25 2021-10-26 哈尔滨工业大学 一种紧凑型气动高速静压空气主轴
CN116673754A (zh) * 2023-08-03 2023-09-01 通用技术集团机床工程研究院有限公司 一种用于主轴防过载的机械装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1203138A (zh) * 1996-12-31 1998-12-30 尹格索碾磨机公司 高速静压主轴
JPH11289713A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Ntn Corp 静圧空気軸受スピンドル装置
JP2000240402A (ja) * 1999-02-19 2000-09-05 Nsk Ltd エアモータ
US20040042864A1 (en) * 2000-12-22 2004-03-04 Atlas Copco Tools Ab Working unit for a machine operated tool carrier
CN1785561A (zh) * 2005-10-26 2006-06-14 广东工业大学 高速高刚度复合多支承气体静压轴承电主轴
JP2010207972A (ja) * 2009-03-11 2010-09-24 Masahiko Jin スピンドル装置
JP2011106502A (ja) * 2009-11-13 2011-06-02 Ntn Corp 静圧気体軸受スピンドル
CN203305052U (zh) * 2013-06-17 2013-11-27 东南大学 超高速空气轴承电主轴
CN106424771A (zh) * 2016-11-30 2017-02-22 湖南大学 一种微细机械加工用微主轴
CN207103867U (zh) * 2017-08-29 2018-03-16 孙嘉骏 采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1203138A (zh) * 1996-12-31 1998-12-30 尹格索碾磨机公司 高速静压主轴
JPH11289713A (ja) * 1998-03-31 1999-10-19 Ntn Corp 静圧空気軸受スピンドル装置
JP2000240402A (ja) * 1999-02-19 2000-09-05 Nsk Ltd エアモータ
US20040042864A1 (en) * 2000-12-22 2004-03-04 Atlas Copco Tools Ab Working unit for a machine operated tool carrier
CN1785561A (zh) * 2005-10-26 2006-06-14 广东工业大学 高速高刚度复合多支承气体静压轴承电主轴
JP2010207972A (ja) * 2009-03-11 2010-09-24 Masahiko Jin スピンドル装置
JP2011106502A (ja) * 2009-11-13 2011-06-02 Ntn Corp 静圧気体軸受スピンドル
CN203305052U (zh) * 2013-06-17 2013-11-27 东南大学 超高速空气轴承电主轴
CN106424771A (zh) * 2016-11-30 2017-02-22 湖南大学 一种微细机械加工用微主轴
CN207103867U (zh) * 2017-08-29 2018-03-16 孙嘉骏 采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109894635A (zh) * 2017-12-08 2019-06-18 东芝机械株式会社 主轴装置及机床
CN108942656A (zh) * 2018-07-25 2018-12-07 珠海桑贝思精密科技有限公司 一种高效防水性能的转动设备和打磨机
US10962053B2 (en) * 2018-11-14 2021-03-30 Mitutoyo Corporation Air bearing
CN110026572A (zh) * 2019-03-27 2019-07-19 浙江工业大学 一种气体静压主轴气膜无级变阻尼装置
CN110026572B (zh) * 2019-03-27 2024-03-26 浙江工业大学 一种气体静压主轴气膜无级变阻尼装置
CN113550978A (zh) * 2021-06-25 2021-10-26 哈尔滨工业大学 一种紧凑型气动高速静压空气主轴
CN113550978B (zh) * 2021-06-25 2022-11-18 哈尔滨工业大学 一种紧凑型气动高速静压空气主轴
CN116673754A (zh) * 2023-08-03 2023-09-01 通用技术集团机床工程研究院有限公司 一种用于主轴防过载的机械装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107322013A (zh) 采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置
CN103286678B (zh) 一种用于高效高速精密机床的多功能内置式动静压电主轴
CN103846459B (zh) 一种动静压集成气体轴承支承的电主轴
CN207026496U (zh) 一种以铣或磨代镗加工的动力主轴头装置
CN103028953B (zh) 滚齿机用静压工作台
CN101462235B (zh) 复合闭式静压导轨工作台
CN207103867U (zh) 采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置
US6840723B2 (en) Working unit for a machine operated tool carrier
CN107457414B (zh) 一种集成z轴的高频高速主轴装置
CN114909399A (zh) 一种抗倾覆载荷的大承载气浮主轴结构
CN102886534A (zh) 高速高刚性动静压内置式电主轴
CN103753306A (zh) 一种车铣加工的装置
CN203304574U (zh) 一种用于高效高速精密机床的多功能内置式动静压电主轴
CN106369055A (zh) 一种基于磁气混合球面轴承的气动双向输出轴
CN201366656Y (zh) 成型砂轮修整装置
CN202701403U (zh) 带吹气装置内置转子可拆卸的车床电主轴
CN218836943U (zh) 一种用于数控机床的a轴驱动装置
CN203061900U (zh) 一种车床电主轴
CN206588346U (zh) 电主轴装置
CN201320609Y (zh) 电机内装的箱体式滑动轴承电主轴
CN213135063U (zh) 一种凸轮滚子卧式摆头
KR102451398B1 (ko) 플랩휠 페이퍼 그라인더의 절입력 부여장치
CN103586759A (zh) 一种超高速磨削装备
CN210703806U (zh) 一种用于金属切削机床ab摆头的双驱结构
CN207735599U (zh) 一种集成z轴的高频高速主轴装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20171107

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication