CN108188417A - 一种多重节流式静压气浮电主轴及其使用方法 - Google Patents

一种多重节流式静压气浮电主轴及其使用方法 Download PDF

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Abstract

一种多重节流式静压气浮电主轴及其使用方法，包括电磁调压阀I(1)、固定螺钉I(2)、进气道I(3)、进气道II(4)、冷却进水道(5)、上轴套(6)、轴承体(7)、下轴套(8)、固定螺钉II(9)、轴向节流孔(10)、支撑体(11)、端盖(12)、调整垫片(13)、密封圈(14)、轴芯(15)、冷却出水道(16)、电机转子(17)、电机定子(18)、进气道III(19)、径向节流孔(20)、切向节流孔(21)、出气道(22)、转速传感器(23)、电磁调压阀II(24)、法兰(25)，本发明针对轴芯的不同转速，采用多重节流方式，通过电磁调压阀的控制，在轴芯转速较低时，采用径向节流孔供气，在轴芯转速较高时，采用径向和切向节流，能够有效的提高稳定性，且运行平稳。

Description

一种多重节流式静压气浮电主轴及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种多重节流式静压气浮电主轴及其使用方法，属于超精密静压气体润滑领域。
背景技术：
气浮轴承指的是用气体作为润滑剂的轴承，由于没有机械接触，磨损程度降到了最低，它具有耐高温、无污染、高精度、噪音小、寿命长等良好的特性，主要应用于高精度、高转速领域，如超精密数控机床、PCB钻孔机、小孔磨削、高光加工等。
现有技术的静压气浮轴承中，往往只采用单一的径向节流孔或者切向节流孔，节流方式固定。相比切向节流孔，径向节流孔能给予轴芯更强的支承力。但是径向节流孔供气存在轴向流动和主轴高速旋转引起的附加周向运动，导致稳定性下降，影响加工精度，而切向节流孔供气可以显著提高失稳转速和抑制自激涡动的到来。
发明内容：
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多重节流式静压气浮电主轴，针对轴芯的不同转速，采用多重节流方式，通过电磁调压阀的控制，在轴芯转速较低时，采用径向节流孔供气，在轴芯转速较高时，采用径向和切向节流，能够有效的提高稳定性，且运行平稳。
为了实现本发明之目的，拟采用以下技术方案：
本发明包括：电磁调压阀I、固定螺钉I、进气道I、进气道II、冷却进水道、上轴套、轴承体、下轴套、固定螺钉II、轴向节流孔、支撑体、端盖、调整垫片、密封圈、轴芯、冷却出水道、电机转子、电机定子、进气道III、径向节流孔、切向节流孔、出气道、转速传感器、电磁调压阀II、法兰，其特征在于：所述的轴承体内设置有冷却进水道、冷却出水道、进气道I、进气道II、进气道III和出气道，上轴套内设有径向节流孔、切向节流孔和出气道，下轴套内设有轴向节流孔、径向节流孔、切向节流孔和出气道，端盖内设有冷却进水道和轴向节流孔，电磁调压阀I的出气口通过进气道I与径向节流孔连通，进气道II与轴向节流孔连通，电磁调压阀II的出口通过进气道III与切向节流孔连通，电磁调压阀I和电磁调压阀II通过固定螺钉I固定在轴承体上，端盖通过固定螺钉II与轴承体固定，上轴套、下轴套和电机定子固定在轴承体上，支撑体、电机转子和法兰固定在轴芯上，转速传感器固定在上轴套上，轴承体与电磁调压阀I、电磁调压阀II、上轴套、下轴套、端盖的交界面上设有密封圈，调整垫片设置在轴承体与端盖之间，沿上述的上轴套同一周向截面设置六个或者是八个径向节流孔，沿上轴套同一周向截面设置六个或者是八个切向节流孔，沿上轴套轴向设置径向节流孔的截面是两个或者是四个，沿上轴套轴向设置切向节流孔的截面是两个或者是四个，沿下轴套同一周向截面设置六个或者是八个径向节流孔，沿下轴套同一周向截面设置六个或者是八个切向节流孔，沿下轴套轴向设置径向节流孔的截面是两个或者是四个，沿下轴套轴向设置切向节流孔的截面是两个或者是四个，下轴套和端盖内轴向节流孔数相等，分别是六个或者是八个或者是十个。
本发明的使用方法如下，
将电磁调压阀I、进气道II和电磁调压阀II接入气源，气源压力为0.4-0.6MPa，关闭电磁调压阀II，使轴芯和支撑体悬浮于电磁调压阀I、电磁调压阀II、上轴套、电机定子、下轴套和端盖围成的腔体内，给电机定子通电，轴芯旋转，转速传感器测量轴芯的转速，根据轴芯的转速度调整电磁调压阀I和电磁调压阀II的出口压力。
本发明的特点：
针对轴芯的不同转速，采用多重节流方式，通过电磁调压阀的控制，在轴芯转速较低时，采用径向节流孔供气，在轴芯转速较高时，采用径向和切向节流，能够有效的提高稳定性，且运行平稳。
附图说明：
图1示意了本发明的结构图。
图2示意了本发明A-A方向剖视图。
图3示意了本发明B-B方向剖视图。
1、电磁调压阀I；2、固定螺钉I；3、进气道I；4、进气道II；5、冷却进水道；6、上轴套；7、轴承体；8、下轴套；9、固定螺钉II；10、轴向节流孔；11、支撑体；12、端盖；13、调整垫片；14、密封圈；15、轴芯；16、冷却出水道；17、电机转子；18、电机定子；19、进气道III；20、径向节流孔；21、切向节流孔；22、出气道；23、转速传感器；24、电磁调压阀II；25、法兰。
具体实施方式：
下面结合附图说明本发明的具体工作过程。
本发明包括：电磁调压阀I1、固定螺钉I2、进气道I3、进气道II4、冷却进水道5、上轴套6、轴承体7、下轴套8、固定螺钉II9、轴向节流孔10、支撑体11、端盖12、调整垫片13、密封圈14、轴芯15、冷却出水道16、电机转子17、电机定子18、进气道III19、径向节流孔20、切向节流孔21、出气道22、转速传感器23、电磁调压阀II24、法兰25，其特征在于：所述的轴承体7内设置有冷却进水道5、冷却出水道16、进气道I3、进气道II4、进气道III19和出气道22，上轴套6内设有径向节流孔20、切向节流孔21和出气道22，下轴套8内设有轴向节流孔10、径向节流孔20、切向节流孔21和出气道22，端盖12内设有冷却进水道5和轴向节流孔10，电磁调压阀I1的出气口通过进气道I3与径向节流孔20连通，进气道II4与轴向节流孔10连通，电磁调压阀II24的出口通过进气道III19与切向节流孔21连通，电磁调压阀I1和电磁调压阀II24通过固定螺钉I2固定在轴承体7上，端盖12通过固定螺钉II9与轴承体7固定，上轴套6、下轴套8和电机定子18固定在轴承体7上，支撑体11、电机转子17和法兰25固定在轴芯15上，转速传感器23固定在上轴套6上，轴承体7与电磁调压阀I1、电磁调压阀II24、上轴套6、下轴套8、端盖12的交界面上设有密封圈14，调整垫片13设置在轴承体7与端盖12之间，沿上轴套6同一周向截面设置六个或者是八个径向节流孔20，沿上轴套6同一周向截面设置六个或者是八个切向节流孔21，沿上轴套6轴向设置径向节流孔20的截面是两个或者是四个，沿上轴套6轴向设置切向节流孔21的截面是两个或者是四个，沿下轴套8同一周向截面设置六个或者是八个径向节流孔20，沿下轴套8同一周向截面设置六个或者是八个切向节流孔21，沿下轴套8轴向设置径向节流孔20的截面是两个或者是四个，沿下轴套8轴向设置切向节流孔21的截面是两个或者是四个，下轴套8和端盖12内轴向节流孔10数相等，分别是六个或者是八个或者是十个。
本发明的使用方法如下，
将电磁调压阀I1、进气道II4和电磁调压阀II24接入气源，气源压力为0.4-0.6MPa，关闭电磁调压阀II24，使轴芯15和支撑体11悬浮于电磁调压阀I1、电磁调压阀II24、上轴套6、电机定子18、下轴套8和端盖12围成的腔体内，给电机定子18通电，轴芯15旋转，转速传感器23测量轴芯15的转速，根据轴芯15的转速度调整电磁调压阀I1和电磁调压阀II24的出口压力。

Claims (4)

1.一种多重节流式静压气浮电主轴，包括：电磁调压阀I(1)、固定螺钉I(2)、进气道I(3)、进气道II(4)、冷却进水道(5)、上轴套(6)、轴承体(7)、下轴套(8)、固定螺钉II(9)、轴向节流孔(10)、支撑体(11)、端盖(12)、调整垫片(13)、密封圈(14)、轴芯(15)、冷却出水道(16)、电机转子(17)、电机定子(18)、进气道III(19)、径向节流孔(20)、切向节流孔(21)、出气道(22)、转速传感器(23)、电磁调压阀II(24)、法兰(25)，其特征在于：所述的轴承体(7)内设置有冷却进水道(5)、冷却出水道(16)、进气道I(3)、进气道II(4)、进气道III(19)和出气道(22)，上轴套(6)内设有径向节流孔(20)、切向节流孔(21)和出气道(22)，下轴套(8)内设有轴向节流孔(10)、径向节流孔(20)、切向节流孔(21)和出气道(22)，端盖(12)内设有冷却进水道(5)和轴向节流孔(10)，电磁调压阀I(1)的出气口通过进气道I(3)与径向节流孔(20)连通，进气道II(4)与轴向节流孔(10)连通，电磁调压阀II(24)的出口通过进气道III(19)与切向节流孔(21)连通，电磁调压阀I(1)和电磁调压阀II(24)通过固定螺钉I(2)固定在轴承体(7)上，端盖(12)通过固定螺钉II(9)与轴承体(7)固定，上轴套(6)、下轴套(8)和电机定子(18)固定在轴承体(7)上，支撑体(11)、电机转子(17)和法兰(25)固定在轴芯(15)上，转速传感器(23)固定在上轴套(6)上，轴承体(7)与电磁调压阀I(1)、电磁调压阀II(24)、上轴套(6)、下轴套(8)、端盖(12)的交界面上设有密封圈(14)，调整垫片(13)设置在轴承体(7)与端盖(12)之间。
2.根据权利要求1所述的一种多重节流式静压气浮电主轴，其特征在于：沿上轴套(6)同一周向截面设置六个或者是八个径向节流孔(20)，沿上轴套(6)同一周向截面设置六个或者是八个切向节流孔(21)，沿上轴套(6)轴向设置径向节流孔(20)的截面是两个或者是四个，沿上轴套(6)轴向设置切向节流孔(21)的截面是两个或者是四个，沿下轴套(8)同一周向截面设置六个或者是八个径向节流孔(20)，沿下轴套(8)同一周向截面设置六个或者是八个切向节流孔(21)，沿下轴套(8)轴向设置径向节流孔(20)的截面是两个或者是四个，沿下轴套(8)轴向设置切向节流孔(21)的截面是两个或者是四个。
3.根据权利要求1所述的一种多重节流式静压气浮电主轴，其特征在于：下轴套(8)和端盖(12)内轴向节流孔(10)数相等，分别是六个或者是八个或者是十个。
4.根据权利要求1所述的一种多重节流式静压气浮电主轴的使用方法，其特征在于：将电磁调压阀I(1)、进气道II(4)和电磁调压阀II(24)接入气源，气源压力为0.4-0.6MPa，关闭电磁调压阀II(24)，使轴芯(15)和支撑体(11)悬浮于电磁调压阀I(1)、电磁调压阀II(24)、上轴套(6)、电机定子(18)、下轴套(8)和端盖(12)围成的腔体内，给电机定子(18)通电，轴芯(15)旋转，转速传感器(23)测量轴芯(15)的转速，根据轴芯(15)的转速度调整电磁调压阀I(1)和电磁调压阀II(24)的出口压力。
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