CN114939679A - 高速精密气动主轴 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种高速精密气动主轴，包括壳体、主轴、第一气浮轴承和第二气浮轴承，主轴包括第一转轴、第二转轴和设于二者上的主轴驱动转子，主轴驱动转子的圆周表面设有两列交错排布的驱动槽，每个驱动槽包括用于进气的第一端部和与第一端部相对的第二端部，每个驱动槽的底面为平面，且底面由位于第一端部的矩形部和第二端部的弧形部构成，每个驱动槽还包括与弧形部相连接的用于止挡气体的内凹弧面，第二端部与主轴驱动转子轴心之间的距离小于第一端部。该高速精密气动主轴，第一、第二气浮轴承使主轴悬浮起来后，再驱动主轴转动，通过气驱结构与驱动槽之间的配合，使主轴的转动地更加平滑稳定，以提供更高的回转精度和输出效率，且便于控制。

Description

高速精密气动主轴

技术领域

本申请涉及一种主轴技术领域，尤其涉及一种高速精密气动主轴。

背景技术

主轴单元是机械切削加工设备中的核心零部件，在精密加工领域，高转速、高精度、高输出功率的主轴单元是影响加工品质和效率的重要因素。现有的高速气浮主轴主要使用内置电机驱动，其优势是输出功率高，控制性能好，但是高速主轴电机设计制造难度高，使用时需要配备高频驱动器，使用成本较高，为了避免电机发热对主轴精度造成影响，还需要使用强制冷却系统，主轴的结构设计和制造，装配工艺都较为复杂，成本较高。气动式主轴依靠高速气流冲击主轴转子上的结构来形成动力，优点是转速高、结构简单以及使用成本低，但是其控制性能却较差。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种高速精密气动主轴，旨在能够提升主轴的控制性能。

本申请的一个实施例提供一种高速精密气动主轴，包括壳体、一第一气浮轴承、主轴和一第二气浮轴承，所述壳体包括可分离的第一壳部、第二壳部和第三壳部，所述第二壳部设于所述第一壳部和所述第三壳部之间，且所述第二壳部分别连接所述第一壳部和所述第三壳部，所述第一气浮轴承与所述第二气浮轴承同轴，所述第一壳部和所述第三壳部的内侧分别收容所述第一气浮轴承和所述第二气浮轴承，所述主轴一穿设在所述第一气浮轴承内的第一转轴，一与所述第一转轴同轴，且穿设在所述第二气浮轴承内的第二转轴，和一体连接于所述第一转轴和所述第二转轴之间的主轴驱动转子，所述第二壳部的内侧收容所述主轴驱动转子，所述第一转轴和所述第二转轴分别与所述第一气浮轴承和所述第二气浮轴承之间形成一轴向气浮结构，所述主轴驱动转子为圆柱形，且所述主轴驱动转子两个相背的端面分别与所述第一气浮轴承和所述第二气浮轴承之间形成一径向气浮结构，所述主轴驱动转子的圆周表面上设有两列交错排布的驱动槽；每个所述驱动槽包括用于进气的第一端部和与第一端部相对的第二端部，每个所述驱动槽的底面为平面，且所述底面由位于所述第一端部的矩形部和位于所述第二端部的弧形部构成，每个所述驱动槽还包括一与所述弧形部相连接的用于止挡气体的内凹弧面，所述第二端部与所述主轴驱动转子轴心之间的距离小于所述第一端部所述第一壳部包括气浮进气口、气驱进气口和制动进气口，所述第一壳部、所述第二壳部和所述第三壳部共同设有一连通的气浮气路，所述气浮气路与所述气浮进气口连通，所述气浮气路与所述轴向气浮结构和所述径向气浮结构连通，所述第一壳部和所述第二壳部共同设有连通的气驱气路和制动气路，所述气驱气路与所述气驱进气口连通，所述气驱气路用于导引气体直接吹向每个所述驱动槽的内凹弧面，所述制动气路与所述制动进气口连通；所述第二壳部包括第一排气孔，所述第一壳部和所述第二壳部共同还设有排气气路，所述排气气路与所述第一排气孔连通，所述制动气路用于导引气体直接吹向每个所述驱动槽的矩形部。

该实施例中，通过在驱动件上设置两列驱动槽，从而减小高速精密气动主轴的整体质量，可提升该主轴的输出力矩以及加速性能。并且，驱动槽具有一定的深度以及交错设置，能够减缓气流对主轴的冲击作用，使得主轴运转更加稳定。并且，通过设置矩形部以及与矩形部连接的弧形部，弧形结构能够增加驱动槽与气流的接触面积，以提升驱动件的加速性能。将壳体设置为分段式，便于其中某一壳部的更换，其他部分可以继续使用，提升壳体的循环使用性能。

在至少一个实施例中，所述第一壳部还包括第二排气孔，所述第二排气孔与所述排气气路连通，所述高速精密气动主轴还包括消音器，所述消音器设于所述第二排气孔内。

在至少一个实施例中，所述弧形部为半圆。

在至少一个实施例中，两列驱动槽的内凹弧面沿该主轴驱动转子的圆周方向上等角分布。

在至少一个实施例中，所述主轴驱动转子的直径为所述第一转轴和所述第二转轴的1.5倍以上，所述驱动槽的宽度相对于所述驱动槽的深度的3倍以上。

在至少一个实施例中，所述第一壳部上设有两个所述气浮进气口、三个径向均匀分布的所述气驱进气口和一个所述制动进气口。

在至少一个实施例中，所述制动进气口的直径D的范围为1.1mm≤D≤1.3mm。

在至少一个实施例中，所述第一壳部设有凹槽，所述高速精密气动主轴还包括密封件，所述密封件设于所述凹槽处。

在至少一个实施例中，所述密封件与所述凹槽之间过盈配合安装。

在至少一个实施例中，所述第一转轴的长度小于所述第二转轴的长度。

该实施例中，第二转轴的长度大于第一转轴的长度，第二转动部能够承受更大的外力，第一转动部可提供更加稳定的支撑力。

本申请提供的高速精密气动主轴通过减小高速精密气动主轴转子的整体质量，并在主轴驱动转子上设置若干均布的驱动槽，便于气流对其进行驱动，实现了主轴的高速回转。同时，所设置的多个均布的驱动槽和驱动气流，使得气流在驱动主轴高速转动时，减缓了对主轴转子的冲击作用，实现了主轴的精密回转。

附图说明

图1为本申请一实施例中高速精密气动主轴的立体示意图。

图2为图1所示的高速精密气动主轴另一视角的立体示意图。

图3为图1所示的高速精密气动主轴的分解示意图。

图4为图3所示的高速精密气动主轴另一视角的分解示意图。

图5为图1所示的高速精密气动主轴沿V-V方向的剖视示意图。

图6为图1高速精密气动主轴中壳体的分解示意图。

图7为图1所示的壳体的沿VII-VII方向的剖视示意图。

图8为图6所示的壳体在对主轴进行制动时的剖视示意图。

图9为图1所示的高速精密气动主轴中壳体沿轴向的剖视示意图。

图10为图1高速精密气动主轴中主轴的正视示意图。

图11为图10所示的主轴沿XI-XI方向的剖视示意图。

主要元件符号说明

高速精密气动主轴 100

壳体 10

第一壳部 11

气浮进气口 111

气驱进气口 112

制动进气口 113

第二排气孔 114

凹槽 115

第二壳部 12

第一排气孔 121

第三壳部 13

气浮气路 14

气驱气路 15

制动气路 16

排气气路 17

主轴 20

第一转轴 21

第二转轴 22

主轴驱动转子 23

本体 231

驱动槽 232

第一端部 A

第二端部 B

矩形部 2321

弧形部 2322

内凹弧面 2323

底面 2324

虚线 L、M、N

第一气浮轴承 30

第二气浮轴承 40

密封件 50

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“顶”、“底”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

本申请的一个实施例提供一种高速精密气动主轴，包括壳体、一第一气浮轴承、主轴和一第二气浮轴承，所述壳体包括可分离的第一壳部、第二壳部和第三壳部，所述第二壳部设于所述第一壳部和所述第三壳部之间，且所述第二壳部分别连接所述第一壳部和所述第三壳部，所述第一气浮轴承与所述第二气浮轴承同轴，所述第一壳部和所述第三壳部的内侧分别收容所述第一气浮轴承和所述第二气浮轴承，所述主轴一穿设在所述第一气浮轴承内的第一转轴，一与所述第一转轴同轴，且穿设在所述第二气浮轴承内的第二转轴，和一体连接于所述第一转轴和所述第二转轴之间的主轴驱动转子，所述第二壳部的内侧收容所述主轴驱动转子，所述第一转轴和所述第二转轴分别与所述第一气浮轴承和所述第二气浮轴承之间形成一轴向气浮结构，所述主轴驱动转子为圆柱形，且所述主轴驱动转子两个相背的端面分别与所述第一气浮轴承和所述第二气浮轴承之间形成一径向气浮结构，所述主轴驱动转子的圆周表面上设有两列交错排布的驱动槽；每个所述驱动槽包括用于进气的第一端部和与第一端部相对的第二端部，每个所述驱动槽的底面为平面，且所述底面由位于所述第一端部的矩形部和位于所述第二端部的弧形部构成，每个所述驱动槽还包括一与所述弧形部相连接的用于止挡气体的内凹弧面，所述第二端部与所述主轴驱动转子轴心之间的距离小于所述第一端部；所述第一壳部包括气浮进气口、气驱进气口和制动进气口，所述第一壳部、所述第二壳部和所述第三壳部共同设有连通的气浮气路，所述气浮气路与所述气浮进气口连通，所述气浮气路与所述轴向气浮结构和所述径向气浮结构连通，所述第一壳部和所述第二壳部共同设有连通的气驱气路和制动气路，所述气驱气路与所述气驱进气口连通，所述气驱气路用于导引气体直接吹向每个所述驱动槽的内凹弧面，所述制动气路与所述制动进气口连通，所述制动气路用于导引气体直接吹向每个所述驱动槽的矩形部；所述第二壳部包括第一排气孔，所述第一壳部和所述第二壳部共同设有排气气路，所述排气气路与所述第一排气孔连通。

上述实施例通过在驱动件上设置两列驱动槽，可提升该主轴的输出力矩以及加速性能。并且，驱动槽具有一定的深度以及交错设置，能够减缓气流对主轴的冲击作用，使得主轴运转更加稳定。并且，通过设置矩形部以及与矩形部连接的弧形部，弧形结构能够增加驱动槽与气流的接触面积，以提升驱动件的加速性能。将壳体设置为分段式，便于其中某一壳部的更换，其他部分可以继续使用，提升壳体的循环使用性能。采用上述的高速精密气动主轴，通过气体驱动主轴转动，适合对于零件进行高速或者超高速的加工。同时，通过驱动主轴悬浮，避免外部结构对主轴的止挡，能够实现主轴精密回转的要求。

下面将结合附图对一些实施例做出说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1、图2、图3和图4，本申请提供的一种高速精密气动主轴100包括壳体10、主轴20、一第一气浮轴承30和一第二气浮轴承40，所述主轴20、所述第一气浮轴承30和所述第二气浮轴承40设于所述壳体10内部，且所述第一气浮轴承30和所述第二气浮轴承40套设于所述主轴20的表面。所述壳体10可与所述第一气浮轴承30和所述第二气浮轴承40之间形成一轴向气浮结构，所述第一气浮轴承30和所述第二气浮轴承40能够驱动所述主轴20悬浮在所述壳体10中，所述壳体10能够驱动所述主轴20转动。

请参阅图3、图4、图5和图6，所述壳体10为一中空的柱状体结构，从而使得所述壳体10能够收容所述主轴20、所述第一气浮轴承30和所述第二气浮轴承40。所述壳体10包括第一壳部11、第二壳部12和第三壳部13，所述第二壳部12设于所述第一壳部11和所述第三壳部13之间，且所述第二壳部12分别连接所述第一壳部11和所述第三壳部13。所述第一壳部11和所述第三壳部13分别收容所述第一气浮轴承30和所述第二气浮轴承40于其内部。将所述壳体10设置为分段式的结构，便于对其中某一壳部进行更换，例如，如果第一壳部11出现损坏时，可及时更换第一壳部11，而第二壳部12和第三壳部13可继续使用，提升了壳部的循环使用性能，减少了成本。

请参阅图6、图7和图8，所述第一壳部11包括气浮进气口111、气驱进气口112和制动进气口113，所述气浮进气口111、所述气驱进气口112和所述制动进气口113能够与外部的气源连通，以向所述壳体10的内部通入气体。其中，所述气浮进气口111为轴承进气孔，所述气驱进气口112为涡轮进气孔，所述制动进气口113为制动进气孔。

所述第一壳部11、所述第二壳部12和所述第三壳部13共同设有气浮气路14，所述气浮气路14与所述气浮进气口111连通，从所述气浮进气口111通入气体后，经过所述气浮气路14将气体传递至所述第一气浮轴承30和所述第二气浮轴承40，所述第一壳部11和所述第三壳部13上设有流出孔(图未标示)，以使得所述气浮气路14中的气体能够从流出孔向所述第一气浮轴承30和所述第二气浮轴承40传递。

所述第一壳部11和所述第二壳部12共同还设有气驱气路15和制动气路16，所述气驱进气口112和所述气驱气路15连通，从所述气驱进气口112通入气体后，经过所述气驱气路15将气体传递至所述主轴20，所述第二壳部12上也设有流出孔(图未标示)，以使得所述气驱气路15中的气体能够从该流出孔向所述主轴20传递。所述制动进气口113和所述制动气路16连通，从所述制动进气口113孔通入气体后，经过所述制动气路16将气体传递至所述主轴20，所述第二壳部12上还设有另一流出孔(图未标示)，以使得所述制动气路16中的气体能够从该流出孔向所述主轴20传递。进一步地，通过所述气驱气路15向所述主轴20传递的气体是用于驱动所述主轴20转动，通过所述制动气路16向所述主轴20传递的气体是用于阻止所述主轴20继续转动。

所述气浮气路14向所述第一气浮轴承30和所述第二气浮轴承40传递气体后，所述第一气浮轴承30和所述第二气浮轴承40的内表面和所述第一气浮轴承30和所述第二气浮轴承40的外表面形成轴向气浮结构，并且，所述第一气浮轴承30和所述第二气浮轴承40通过该气体使得所述主轴20能够悬浮起来。所述气驱气路15向所述主轴20的传递的气体，可在所述主轴20悬浮起来后，使得所述主轴20能够转动，从而驱动所述主轴20。所述制动气路16向所述主轴20传递的气体，可阻止所述主轴20继续转动，从而实现对所述主轴20快速减速的目的。

在该实施例中，所述第一壳部11上设有两个所述气浮进气口111、三个所述气驱进气口112和一个所述制动进气口113，进一步地，三个所述气驱进气口112径向均匀分布在所述第一壳部11上。

可以理解的是，在其他实施例中，各个进气口与气路之间的连通可根据需要进行设置或替换，每一进气口的作用也可根据具体结构进行设置，例如，所述气浮进气口111为涡轮进气口，所述气驱进气口112为轴承进气口。

请参阅图6和图7，为了使得所述主轴20能够停止转动，需要将所述壳体10内的气体排出，而为了便于气体的排出，所述第二壳部12包括第一排气孔121，该排气孔可延伸至所述第二壳部12的表面，以使得气体能够排出，以使得所述主轴20转速降低直至停止转动。

可以理解的是，所述第一排气孔121也可自第二壳部12的内表面延伸至第二壳部12与所述第一壳部11连接的端部，以从所述第二壳部12的端部位置处排出气体。

请参阅图6和图7，所述第一壳部11和所述第二壳部12共同还设有排气气路17，所述第一排气孔121与所述排气气路17连通，所述排气气路17的末端位于所述第一壳部11的圆弧表面。所述纵向和周向均布的多个第一排气孔121，可有效提升气流排出的效率，避免主轴内部因气体堆积而形成不稳定的压力场，影响主轴驱动效率和稳定性。

请参阅图6，在一实施例中，所述第一壳部11还设有第二排气孔114，第二排气孔114自所述第一壳部11的圆弧表面延伸至所述第一壳部11远离所述第二壳部12的端部处，并与所述排气气路17连通，以使得从排气气路17流出的气体可从所述第二排气孔114流出。

为了气体能够从所述排气气路17流向所述第二排气孔114，所述第一壳部11的圆弧表面设有凹槽115，所述排气气路17的末端和所述第二排气孔114的起始端设于凹槽115处。所述高速精密气动主轴100还包括密封件50，所述密封件50设于所述凹槽115处，且所述密封件50与所述第一壳部11之间过盈装配，以使从排气气路17末端流出的气体经所述密封件50的止挡再从所述第二排气孔114中排出，以改善气体的排出速度，对所述主轴20起到保护作用。

请参阅图9和图10，所述主轴20包括一穿设在所述第一气浮轴承30内的第一转轴21、一与所述第一转轴21同轴，且穿设在所述第二气浮轴承40内的第二转轴22，和一体连接于所述第一转轴21和所述第二转轴22之间的主轴驱动转子23。所述壳体10通入气源后，所述第一气浮轴承30和所述第二气浮轴承40能够驱使所述第一转轴21和所述第二转轴22悬浮于所述壳体10内部。所述主轴驱动转子23两个相背的端面分别与所述第一气浮轴承30和所述第二气浮轴承40之间形成一径向气浮结构，所述第一气浮轴承30和所述第二气浮轴承40驱使所述主轴驱动转子23悬浮于所述壳体10内部。进一步地，所述壳体10通入气源后，可驱使所述主轴驱动转子23转动。

沿所述第一转轴21和所述第二转轴22的轴向方向，所述第一转轴21的长度小于所述第二转轴22的长度，所述第二转轴22能够承受更大的外力，所述第一转轴21能够向所述第二转轴22提供更稳定的支撑力，以使得所述主轴20在转动的过程中更加平稳。

请参阅图4、图10和图11，所述主轴驱动转子23大致呈圆柱体结构，所述第二壳部12收容所述主轴驱动转子23于其内部，所述主轴驱动转子23的外径为所述第一转轴21和所述第二转轴22直径的1.5倍以上。所述主轴驱动转子23包括呈圆柱体结构的本体231和设于所述本体231上的若干驱动槽232，沿所述本体231的转动方向，所述若干驱动槽232分为两列，两列所述驱动槽232周向设置于所述本体231的外表面，并且两列所述驱动槽232交错排列。

在一实施例中，所述主轴驱动转子23的外径为所述第一转轴21和所述第二转轴22直径的两倍。可以理解的是，在其他实施例中，所述主轴驱动转子23的外径为所述第一转轴21和所述第二转轴22直径的1.5倍、2.5倍等。

所述主轴驱动转子23设置的两列驱动槽232结构，能够大幅提升所述主轴20的输出力矩，提高所述主轴20的加速性能。

请参阅图4，若干所述驱动槽232沿着所述本体231的外圆表面设置，且若干所述驱动槽232分为两圈设于所述本体231的表面。所述驱动槽232的宽度相对于所述驱动槽232的深度3倍以上。所述驱动槽232的深度为沿所述驱动槽232的径向方向，所述驱动槽232的宽度为垂直与其深度的方向。所述主轴驱动转子23包括第一端部A和自所述第一端部A延伸的第二端部B，所述第二端部B与所述主轴驱动转子23轴心之间的距离小于所述第一端部A与所述主轴驱动转子23轴心之间的距离。可以理解的是，所述第二端部B相较于所述第一端部A与所述本体231的外表面存在一定的距离。

请参阅图10和图11，所述驱动槽232还包括矩形部2321和与所述矩形部2321连接的弧形部2322，所述第一端部A设于所述矩形部2321，所述第二端部B设于所述弧形部2322。所述制动气路16用于导引气体直接吹向每个所述驱动槽232的矩形部2321。具体的，结合图10的视角，以图10中虚线L为分界线，所述驱动槽232可以划分为所述矩形部2321和所述弧形部2322，所述第一端部A为所述矩形部2321远离所述弧形部2322的端部，所述第二端部B为所述弧形部2322远离所述矩形部2321的端部，所述弧形部2322为半圆结构。请结合图4，所述第二端部B自所述本体231的表面向下凹陷预设距离，进一步地，从所述第一端部A至所述第二端部B之间呈一斜面结构。

请参阅图4，所述驱动槽232还包括用于止挡气体的内凹弧面2323，所述内凹弧面2323为所述本体231和所述驱动槽232之间的台阶面，所述气驱气路15用于导引气体直接吹向每个所述驱动槽232的内凹弧面2323，并且，两列所述驱动槽232的内凹弧面2323沿所述主轴驱动转子23的圆周方向等角分布。进一步地，所述内凹弧面2323与所述弧形部2322相连接，为所述驱动槽232的侧壁面。所述驱动槽232还包括由所述矩形部2321和所述弧形部2322所构成的底面2324，所述第一端部A至所述第二端部B之间所形成的斜面为所述底面2324。

请参阅图7，所述内凹弧面2323与所述气驱气路15的出气端部相对应。具体的，请结合图7中的虚线M和虚线N，其中，虚线M指所述内凹弧面2323，所述虚线N指所述底面2324，所述气驱气路15的出气端部的角度和位置，需要与所述驱动槽232相配合。例如，当所述主轴20转动到一定的角度时，所述底面2324与所述气驱气路15中输出的气流的方向大致平行，此时，该气流大致与所述内凹弧面2323垂直，并且气流直接冲击所述内凹弧面2323上。所述底面2324与所述内凹弧面2323存在空间上的垂直关系，例如，垂直于所述主轴20的轴线作任意截面，该截面与所述底面2324及所述内凹弧面2323存在的两条相交线，其夹角范围为+1°/-1°，可保证高速气流垂直冲击所述内凹弧面2323时，其方向与所述底面2324平行。设置多个所述内凹弧面2323，增加了所述驱动槽232与气流所接触的总面积，使得所述主轴驱动转子23能够获得最大的驱动效率。所述主轴驱动转子23在转动的过程中，所述均布的多个气驱气路15的气流驱动每一所述驱动槽232，从而提升了主轴驱动转子23的输出力矩。

请参阅图8，所述底面2324与所述制动气路16的出气端部相对应。具体的，请结合图8中的虚线M和虚线N，其中，虚线M指所述内凹弧面2323，所述虚线N指所述底面2324，所述制动气路16的出气端部的角度和位置，需要与所述驱动槽232相配合。例如，当所述主轴20转动到一定的角度时，所述底面2324与所述制动气路16中输出的气流的方向大致垂直，并且气流直接冲击在所述底面2324上，使得所述主轴驱动转子23获得最大的制动效率，以能够快速对所述主轴驱动转子23进行制动，降低所述主轴驱动转子23的速度。并且，采用气流制动的方式，能够降低所述主轴20受损的可能性，减少停机时间，提升所述主轴20的工作效率。

在一具体实施例中，所述主轴驱动转子23的外径为38.5mm，所述驱动槽232的槽宽为6mm，所述弧形部2322的半径为3mm，所述第二端部B处的深度为1.6mm。气路的出气端部的直径直接影响气流的出口速度和流量，为了保证驱动效率和制动效率，所述气驱气路15的出气端部的直径、所述制动气路16的出气端部的直径和所述制动进气口的直径D的范围为1.1mm≤D≤1.3mm。进一步地，所述制动进气口的直径D为1.2mm。

可以理解的是，在其他实施例，所述主轴驱动转子23的可根据需要进行设计。所述驱动槽232的弧形部2322深度较浅、且沿所述本体231的转动方向设置两列交错分布的所述驱动槽232，能够保证所述主轴20输出力矩的平滑稳定，同时减缓气流对主轴驱动转子23的冲击作用，使得所诉主轴20运转更稳定。

请再参阅图3和图4，所述第一气浮轴承30与所述第二气浮轴承40同轴设置，且所述第一气浮轴承30和所述第二气浮轴承40设于所述壳体10和所述第一转轴21、所述第二转轴22之间。进一步地，所述第一气浮轴承30设于所述第一转轴21的表面，所述第二气浮轴承40设于所述第二转轴22的表面。

所述第一气浮轴承30包括第三排气孔(图未标示)，所述第二气浮轴承40也包括第三排气孔(图未标示)，当所述主轴20停止工作时，使得所述主轴20悬浮起来的气体从所述第三排气孔中流出，再从所述第二壳部12的第一排气孔121排出。

在一实施例中，所述高速精密气动主轴100还包括消音器，所述消音器设于所述第二排气孔114内。通过在所述第二排气孔114处设置消音器，在迅速排出气室内积压的驱动气流时，能够减小噪音。

请再参阅图3和图4，所述高速精密气动主轴100在转动过程中，首先通过所述气浮进气口111接入压力气源，气流通过所述气浮气路14流动至所述第一气浮轴承30、所述第二气浮轴承40和所述壳体10之间形成气室，进一步通入气流后所述轴承和所述主轴20之间形成一层压力气膜，使得所述主轴20悬浮起来，只与空气存在接触。

接着所述气驱进气口112接入压力气源后，气流从所述气驱气路15流入所述壳体10内部，并冲击所述主轴驱动转子23，所述主轴20转动。当需要停机时，所述制动进气口113接入压力气源，气流从所述制动气路16流入所述壳体10内部，沿与所述主轴20转动的相反方向冲击所述主轴驱动转子23，以阻止所述主轴20继续转动。

最后，通过所述第一排气孔121、所述第二排气孔114和排气气路17排出气体，驱使所述主轴20转动的气流排出后，使得所述主轴20悬浮的气流再排出。

综上所述，本申请实施例中提供高速精密气动主轴100，通过在所述主轴驱动转子23上设置并列且交错的驱动槽232，能够提升主轴20的输出力矩，并且提高主轴20的加速性能。通过气流来驱使所述主轴20转动，使得所述主轴20运转的更稳定，通过气流对所述主轴20进行制动，能够减少所述主轴20损伤的可能性。

另外，本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，而并非用作为对本申请的限定，只要在本申请的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本申请公开的范围之内。

Claims (10)

1.一种高速精密气动主轴，其特征在于，所述高速精密气动主轴包括：

壳体，所述壳体包括可分离的第一壳部、第二壳部和第三壳部，所述第二壳部设于所述第一壳部和所述第三壳部之间，且所述第二壳部分别连接所述第一壳部和所述第三壳部；

一第一气浮轴承；

一与所述第一气浮轴承同轴的第二气浮轴承，所述第一壳部和所述第三壳部的内侧分别收容所述第一气浮轴承和所述第二气浮轴承；和

一主轴，所述主轴包括一穿设在所述第一气浮轴承内的第一转轴，一与所述第一转轴同轴，且穿设在所述第二气浮轴承内的第二转轴，和一体连接于所述第一转轴和所述第二转轴之间的主轴驱动转子，所述第二壳部的内侧收容所述主轴驱动转子，所述第一转轴和所述第二转轴分别与所述第一气浮轴承和所述第二气浮轴承之间形成一轴向气浮结构，所述主轴驱动转子为圆柱形，且所述主轴驱动转子两个相背的端面分别与所述第一气浮轴承和所述第二气浮轴承之间形成一径向气浮结构，所述主轴驱动转子的圆周表面上设有两列交错排布的驱动槽，每个所述驱动槽包括用于进气的第一端部和与第一端部相对的第二端部，每个所述驱动槽的底面为平面，且所述底面由位于所述第一端部的矩形部和位于所述第二端部的弧形部构成，每个所述驱动槽还包括一与所述弧形部相连接的用于止挡气体的内凹弧面，所述第二端部与所述主轴驱动转子轴心之间的距离小于所述第一端部；

所述第一壳部包括气浮进气口、气驱进气口和制动进气口，所述第一壳部、所述第二壳部和所述第三壳部共同设有一连通的气浮气路，所述气浮气路与所述气浮进气口连通，所述气浮气路与所述轴向气浮结构和所述径向气浮结构连通，所述第一壳部和所述第二壳部共同设有连通的气驱气路和制动气路，所述气驱气路与所述气驱进气口连通，所述气驱气路用于导引气体直接吹向每个所述驱动槽的内凹弧面，所述制动气路与所述制动进气口连通，所述制动气路用于导引气体直接吹向每个所述驱动槽的矩形部；

所述第二壳部包括第一排气孔，所述第一壳部和所述第二壳部共同设有排气气路，所述排气气路与所述第一排气孔连通。

2.如权利要求1所述的高速精密气动主轴，其特征在于，所述第一壳部还包括第二排气孔，所述第二排气孔与所述排气气路连通，所述高速精密气动主轴还包括消音器，所述消音器设于所述第二排气孔内。

3.如权利要求2所述的高速精密气动主轴，其特征在于，所述弧形部为半圆。

4.如权利要求1所述的高速精密气动主轴，其特征在于，两列驱动槽的内凹弧面沿该主轴驱动转子的圆周方向上等角分布。

5.如权利要求1所述的高速精密气动主轴，其特征在于，所述主轴驱动转子的直径为所述第一转轴和所述第二转轴的1.5倍以上，所述驱动槽的宽度相对于所述驱动槽的深度的3倍以上。

6.如权利要求1所述的高速精密气动主轴，其特征在于，所述第一壳部上设有两个所述气浮进气口、三个径向均匀分布的所述气驱进气口和一个所述制动进气口。

7.如权利要求6所述的高速精密气动主轴，其特征在于，所述制动进气口的直径D的范围为1.1mm≤D≤1.3mm。

8.如权利要求1所述的高速精密气动主轴，其特征在于，所述第一壳部设有凹槽，所述高速精密气动主轴还包括密封件，所述密封件设于所述凹槽处。

9.如权利要求8所述的高速精密气动主轴，其特征在于：所述密封件与所述凹槽之间过盈配合安装。

10.如权利要求1所述的高速精密气动主轴，其特征在于，所述第一转轴的长度小于所述第二转轴的长度。

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