CN116727740A - 一种用于液态金属轴承的转芯的螺旋槽加工方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于液态金属轴承的转芯的螺旋槽加工方法及装置，包括：选择夹具、第四轴、第一刀具及第二刀具；以夹具的定位槽为基准，将第一转芯固定于夹具上，其中第一转芯为未加工的转芯；利用第一刀具对第一转芯的端面的螺旋槽进行加工，并得到第二转芯；将夹具以及夹持于夹具上的第二转芯固定于第四轴上；以及利用第二刀具对第二转芯的外圆周表面的螺旋槽进行加工，并得到加工完毕的第三转芯。

Description

一种用于液态金属轴承的转芯的螺旋槽加工方法及装置

技术领域

本申请涉及轴承加工工艺领域，特别是涉及一种用于液态金属轴承的转芯的螺旋槽加工方法及装置。

背景技术

CT球管是CT设备的核心部件，在医学诊断及工程检测等方面有着重要的作用。但是由于CT球管属于易耗品(例如，一台CT设备一年需要更换1～2支CT球管)，而且目前我国市场上80％的CT球管都被国外市场垄断，因此对CT球管的研究刻不容缓。

轴承作为CT球管内的关键部件，其性能的优劣极大影响CT球管的使用寿命及CT设备的成像效果。CT球管应用的轴承分为两大类：滚珠轴承和液态金属轴承。由于液态金属轴承具有低磨损、低噪音、低振动、高热容量、稳定性强、成像清晰以及使用寿命长等优点，因此相比于传统的滚珠轴承，液态金属轴承更加具有优势及发展前景，从而液态金属轴承为现有的CT球管常用的轴承种类。

液态金属轴承是一种靠液体润滑剂动压力形成的液膜隔开两摩擦表面并承受载荷的滑动轴承。其之一种具有自密封性的轴承，无需外部供油设备，结构紧凑，稳定性好，由转芯和转子组件构成。其工作原理为：转芯为固定端。转芯与转子之间设置有以镓基液态金属作为润滑介质。当转子组件在线圈的驱动下，高速旋转时，由于润滑液的黏性作用带动流体流动，利用转芯螺旋槽的泵压效应和周期性阶梯效应形成动压油膜，从而实现承载转动。

对于转芯的螺旋槽的加工主要包括：转芯的端面的螺旋槽的加工以及转芯的外圆周表面的螺旋槽的加工。但是现有技术并没有同时对转芯的端面的螺旋槽进行加工以及对转芯的外圆周表面的螺旋槽进行加工，并且使得转芯的端面的螺旋槽以及转芯的外圆周表面的螺旋槽符合相对位置要求的方法。

针对上述的现有技术中存在的由于转芯的螺旋槽对于液态金属轴承的正常运转，起着决定性的作用，而现有技术并没有公开同时对转芯的端面的螺旋槽进行加工以及对转芯的外圆周表面的螺旋槽进行加工的方法，从而使得转芯的端面的螺旋槽以及外圆周表面的螺旋槽的相对位置符合要求的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本公开提供了一种用于液态金属轴承的转芯的螺旋槽加工方法及系统，以至少解决现有技术中存在的由于转芯的螺旋槽对于液态金属轴承的正常运转，起着决定性的作用，而现有技术并没有公开同时对转芯的端面的螺旋槽进行加工以及对转芯的外圆周表面的螺旋槽进行加工的方法，从而使得转芯的端面的螺旋槽以及转芯的外圆周表面的螺旋槽符合相对位置要求的技术问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于液态金属轴承的转芯的螺旋槽加工方法，包括：选择夹具、第四轴、第一刀具及第二刀具；以夹具的定位槽为基准，将第一转芯固定于夹具上，其中第一转芯为未加工的转芯；利用第一刀具对第一转芯的端面的螺旋槽进行加工，并得到第二转芯；将夹具以及夹持于夹具上的第二转芯固定于第四轴上；以及利用第二刀具对第二转芯的外圆周表面的螺旋槽进行加工，并得到加工完毕的第三转芯。

根据本申请的另一个方面，提供了一种用于液态金属轴承的转芯的螺旋槽加工装置，包括：夹具、第四轴、第一刀具以及第二刀具，其中第一转芯以夹具的定位槽为基准，固定于夹具上，其中第一转芯为未加工的转芯；第一刀具配置用于对第一转芯的端面的螺旋槽进行加工，从而得到第二转芯；第二转芯以及用于夹持第二转芯的夹具固定于第四轴上；以及第二刀具配置用于对第二转芯的外圆周表面的螺旋槽进行加工，从而得到加工完毕的第三转芯。

本申请的实施例公开了一种用于液态金属轴承的转芯的螺旋槽加工方法。该方法首先利用夹具的定位槽，将第一转芯固定于夹具上。从而能够精确的确定对第一转芯的端面的螺旋槽进行加工的基准位置。在对第一转芯的端面的螺旋槽进行加工之后，再将夹具以及夹持于夹具上的第二转芯固定在第四轴上。从而能够精确的确定对第二转芯的外圆周表面的螺旋槽进行加工的基准位置。由于能够精确的确定对第一转芯的端面的螺旋槽进行加工的基准位置和对第二转芯的外圆周表面的螺旋槽进行加工的基准位置，因此加工完毕后的第三转芯的端面的螺旋槽与外圆周表面的螺旋槽的相对位置能够满足作为液态金属轴承中的转芯的要求。从而，通过上述操作达到了能够使得转芯的端面的螺旋槽以及外圆周表面的螺旋槽的相对位置符合作为液态金属轴承中的转芯的要求的技术效果。进而解决了现有技术中存在的由于转芯的螺旋槽对于液态金属轴承的正常运转，起着决定性的作用，而现有技术并没有公开同时对转芯的端面的螺旋槽进行加工以及对转芯的外圆周表面的螺旋槽进行加工的方法，从而使得转芯的端面的螺旋槽以及外圆周表面的螺旋槽的相对位置符合要求的技术问题。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请实施例的一个方面所述的用于液态金属轴承的转芯的螺旋槽加工方法的流程图；

图2是根据本申请实施例的另一个方面所述的对第一转芯的端面的螺旋槽进行加工的装置示意图；以及

图3是根据本申请实施例的另一个方面所述的对第二转芯的外圆周表面的螺旋槽进行加工的装置示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

图1是根据本申请实施例的一个方面所述的用于液态金属轴承的转芯的螺旋槽加工方法的流程图。参考图1所示，方法包括：

S110：选择夹具10、第四轴20、第一刀具30及第二刀具40；

S112：以夹具10的定位槽110为基准，将第一转芯50固定于夹具10上，其中第一转芯50为未加工的转芯；

S114：利用第一刀具30对第一转芯50的端面的螺旋槽进行加工，并得到第二转芯60；

S116：将夹具10以及夹持于夹具10上的第二转芯60固定于第四轴20上；以及

S118：利用第二刀具40对第二转芯60的外圆周表面的螺旋槽进行加工，并得到加工完毕的第三转芯。

具体地，首先，操作人员选择夹具10、第四轴20、第一刀具30和第二刀具40(S110)。其中，夹具10可以为手动三爪卡盘。并且其中，第一刀具30与第一转芯50的端面的螺旋槽的宽度尺寸对应；第二刀具40与第二转芯60的外圆周表面的螺旋槽的宽度尺寸对应，且对应关系均为1:1。从而能够加工出高精度的螺旋槽的技术效果。

然后，以夹具10的定位槽110为基准，将第一转芯50固定于夹具10上(S112)。其中，第一转芯50例如为转芯毛坯。图2是根据本申请实施例的另一个方面所述的对第一转芯的端面的螺旋槽进行加工的装置示意图。参考图2所示，夹具10的定位槽位于夹具10的中心处，并且第一转芯50的一侧端面恰好能卡固于夹具10的定位槽110中。从而，在对第一转芯50进行加工时，第一转芯50仍能紧紧固定于夹具10上，且不易脱落。

进一步地，操作人员利用第一刀具30对第一转芯50的端面的螺旋槽进行加工，并得到第二转芯60(S114)。具体地，操作人员对第一转芯50的端面的螺旋槽进行加工时，首先需要选择三支相同的第一刀具30。其中，上述三支相同的第一刀具30分别用于对第一转芯50进行开粗、中铣和精修。然后，操作人员利用杠杆千分表确定第一转芯50加工面的平面度。其中，第一转芯50加工面的平面度不超过0.002mm。进一步地，利用加工中心寻边器找到第一转芯50的位置坐标。最后，操作人员以开粗主轴的转速为5000r/min，进给为500mm/min，背吃刀量为0.01mm，对第一转芯50进行开粗；以中铣主轴的转速为6500r/min，进给为300mm/min，背吃刀量为0.005mm，对开粗后的第一转芯50进行中铣；以精修主轴的转速为8000r/min，进给为300mm/min，背吃刀量为0.005mm，对中铣完毕后的第一转芯50进行精修。从而生成第二转芯60。

此外，在对第一转芯50加工完后，将第二转芯60以及用于夹持第二转芯60的夹具10一同安装于第四轴20上(S116)。图3是根据本申请实施例的另一个方面所述的对第二转芯的外圆周表面的螺旋槽进行加工的装置示意图。参考图3所示，第四轴20固定于工作台80上，夹具10以及夹持于夹具10上的第二转芯60固定于第四轴20上。

进一步地，操作人员利用第二刀具40对第二转芯60的外圆周表面的螺旋槽进行加工，并得到第三转芯(S118)。具体地，操作人员对第二转芯60的外圆周表面的螺旋槽进行加工时，首先需要选择三支相同的第二刀具40。其中，上述三支相同的第二刀具40分别用于对第二转芯60进行开粗、中铣和精修。然后，操作人员利用杠杆千分表，确定第二转芯60的直线度和同轴度。其中，第二转芯60的直线度和同轴度均不能大于0.002mm。进一步地，操作人员利用加工中心寻边器确定第二转芯60的位置坐标。

此外，操作人员以开粗主轴的转速为8000r/min，进给为300mm/min，背吃刀量为0.01mm，对第二转芯60进行开粗；以中铣主轴的转速为10000r/min，进给为200mm/min，背吃刀量为0.005mm，对开粗后的第二转芯60进行中铣；以精修主轴的转速为12000r/min，进给为100mm/min，背吃刀量为0.005mm，对中铣完毕后的第二转芯60进行精修。从而，第三转芯加工完毕。

最后，操作人员将带有第三转芯的夹具10从第四轴20上拆卸下来，然后再将第三转芯从夹具10上拆卸下来。从而，加工完毕的第三转芯可以在液态金属轴承中使用。

从而，通过上述操作达到了能够使得转芯的端面的螺旋槽以及外圆周表面的螺旋槽的相对位置符合作为液态金属轴承中的转芯的要求的技术效果。进而解决了现有技术中存在的由于转芯的螺旋槽对于液态金属轴承的正常运转，起着决定性的作用，而现有技术并没有公开同时对转芯的端面的螺旋槽进行加工以及对转芯的外圆周表面的螺旋槽进行加工的方法，从而使得转芯的端面的螺旋槽以及外圆周表面的螺旋槽的相对位置符合要求的技术问题。

根据本申请实施例的另一个方面，还提供了一种用于液态金属轴承的转芯的螺旋槽加工装置，包括：夹具10、第四轴20、第一刀具30以及第二刀具40，其中第一转芯50以夹具10的定位槽110为基准，固定于夹具10上，其中第一转芯50为未加工的转芯；第一刀具30配置用于对第一转芯50的端面的螺旋槽进行加工，从而得到第二转芯60；第二转芯60以及用于夹持第二转芯60的夹具10固定于第四轴20上；以及第二刀具40配置用于对第二转芯60的外圆周表面的螺旋槽进行加工，从而得到加工完毕的第三转芯。

具体地，参考图2所示，夹具10可以为手动三爪卡盘。并且手动三爪卡盘的三爪中心处设置有定位槽110。第一转芯50设置于夹具10的定位槽110内，从而能够达到使得第一转芯50的端面的螺旋槽的加工位置更加精确的技术效果。

进一步地，参考图3所示，在对第二转芯60的外圆周表面的螺旋槽进行加工时，还可以利用第四轴20对夹具10以及夹持在夹具10上的第二转芯60进行固定。从而能够达到使得第二转芯60的外圆周表面的螺旋槽的加工位置更加精确的技术效果。

可选地，还包括：工作台80，其中夹具10或第四轴20固定于工作台80上。

具体地，在对第一转芯50进行加工时，夹具10固定于工作台80上。其中，工作台80为高精度的微米级加工中心。从而，在对第一转芯50的端面的螺旋槽进行加工时，能够满足对于端面的螺旋槽的精度要求。

在对第二转芯60进行加工时，夹具10以及夹持于夹具10上的第二转芯60固定于第四轴20上，第四轴20固定于工作台80上。从而，在对第二转芯60的外圆周表面的螺旋槽进行加工时，能够满足对于外圆周表面的螺旋槽的精度要求。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于液态金属轴承的转芯的螺旋槽加工方法，其特征在于，包括：

选择夹具(10)、第四轴(20)、第一刀具(30)及第二刀具(40)；

以所述夹具(10)的定位槽(110)为基准，将第一转芯(50)固定于所述夹具(10)上，其中所述第一转芯(50)为未加工的转芯；

利用所述第一刀具(30)对所述第一转芯(50)的端面的螺旋槽进行加工，并得到第二转芯(60)；

将所述夹具(10)以及夹持于所述夹具(10)上的第二转芯(60)固定于所述第四轴(20)上；以及

利用所述第二刀具(40)对所述第二转芯(60)的外圆周表面的螺旋槽进行加工，并得到加工完毕的第三转芯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选择第一刀具(30)的操作，包括：

依次选择三支相同的第一刀具(30)，分别用于对所述第一转芯(50)的端面的螺旋槽进行开粗、中铣及精修。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述第一转芯(50)的端面的螺旋槽进行加工，并得到第二转芯(60)的操作，包括：

根据杠杆千分表确定所述第一转芯(50)的加工面的平面度；

利用加工中心寻边器确定所述第一转芯(50)的位置坐标；以及

按照开粗、中铣及精修的顺序对所述第一转芯(50)进行加工。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，按照开粗、中铣及精修的顺序对所述第一转芯(50)进行加工的操作，还包括：

以开粗主轴的转速为5000r/min，进给为500mm/min，背吃刀量为0.01mm对所述第一转芯(50)进行开粗；

以中铣主轴的转速为6500r/min，进给为300mm/min，背吃刀量为0.005mm对开粗完毕后的第一转芯(50)进行中铣；以及

以精修主轴的转速为8000r/min，进给为300mm/min，背吃刀量为0.005mm对中铣完毕后的第一转芯(50)进行精修。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，选择第二刀具(40)的操作，包括：

依次选择三支相同的第二刀具(40)，分别用于对所述第二转芯(40)的外圆周表面的螺旋槽进行开粗、中铣及精修。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述第二转芯(60)的外圆周表面的螺旋槽进行加工，并得到第三转芯的操作，包括：

根据所述杠杆千分表确定所述第二转芯(60)的直线度和同轴度；

利用所述加工中心寻边器确定所述第二转芯(60)的位置坐标；以及

按照开粗、中铣及精修的顺序对所述第二转芯(60)进行加工，并得到所述第三转芯。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，按照开粗开粗、中铣及精修的顺序对所述第二转芯(60)进行加工，并得到第三转芯的操作，包括：

以开粗主轴的转速为8000r/min，进给为300mm/min，背吃刀量为0.01mm对所述第二转芯(60)进行开粗；

以中铣主轴的转速为10000r/min，进给为200mm/min，背吃刀量为0.005mm对开粗完毕后的第二转芯(60)进行中铣；以及

以精修主轴的转速为12000r/min，进给为100mm/min，背吃刀量为0.005mm对中铣完毕后的第二转芯(60)进行精修，从而得到所述第三转芯。

8.一种用于液态金属轴承的转芯的螺旋槽加工装置，其特征在于，包括：夹具(10)、第四轴(20)、第一刀具(30)以及第二刀具(40)，其中

所述第一转芯(50)以所述夹具(10)的定位槽(110)为基准，固定于所述夹具(10)上，其中所述第一转芯(50)为未加工的转芯；

所述第一刀具(30)配置用于对所述第一转芯(50)的端面的螺旋槽进行加工，从而得到第二转芯(60)；

所述第二转芯(60)以及用于夹持所述第二转芯(60)的夹具(10)固定于所述第四轴(20)上；以及

所述第二刀具(40)配置用于对第二转芯(60)的外圆周表面的螺旋槽进行加工，从而得到加工完毕的第三转芯。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：工作台(80)，其中

所述夹具(10)或所述第四轴(20)固定于所述工作台(80)上。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述夹具(10)为手动三爪卡盘。