CN203863038U - 一种超精密气浮顶尖 - Google Patents

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赵午云
吉方
岳晓斌
王宝瑞
田志军
方红
夏欢
刘兴宝
韩长庆
刘龙斌
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中国工程物理研究院机械制造工艺研究所
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Abstract

本实用新型提供了一种超精密气浮顶尖。所述气浮顶尖中的气浮轴承壳体端面有安装螺孔,是气浮顶尖整体的安装连接基准;所述气浮轴承壳体、径向-止推节流器、垫环、止推节流器通过螺钉安装锁紧;所述节流塞通过粘结或者过盈装配的方式固定到径向-止推节流器和止推节流器上对应的安装孔位中;所述密封圈先装配到径向-止推节流器上的密封环槽,通过与气浮轴承壳体内孔的紧密配合形成对气浮顶尖内高压气体的密封,从而浮起顶尖轴。本实用新型的气浮顶尖易于实现0.1μm甚至更高回转精度,对环境无任何污染;长期工作发热量极小、几乎不产生磨损,寿命极长。

Description

一种超精密气淳顶尖
技术领域
[0001] 本实用新型属于金属切削机床附件领域,具体涉及一种超精密气浮顶尖。本实用 新型能够十分便捷的建立超精密加工的旋转基准,保证被加工零件达到极高的圆度指标。
背景技术
[0002] 质谱仪作为科学仪器中的高端仪器之一,广泛应用于生命科学、食品安全、大众健 康、资源环境、新型材料等技术领域。四极质谱仪优于具有体积小、成本较低、灵敏度高、扫 描速度快等性能优势,在商用质谱仪中一直占有较大比重。四极质量分析器是四极质谱仪 的核心部件,决定了四极质量分析器的质量分辨率,标志着质谱仪的性能优劣。四极质量分 析器的最关键零件极杆多为细长轴类的圆柱极杆,长径比一般大于10,而且精度要求极高, 圆度达到了 1μm,加工极其困难。
[0003] 四极质量分析器的圆柱极杆加工一般采用的方法为超精密车削或者超精密磨削。 但是无论哪一种方法,其装卡方式都离不开顶尖:或者是一端夹一端顶,或者是两端均顶。 当采用死顶尖时,对顶尖和顶尖孔的要求都很高,而且在工作过程中工件不停旋转,顶尖与 顶尖孔之间将发生剧烈的摩擦,产生大量的摩擦热,从而造成顶尖和顶尖孔变形或磨损,最 终的结果是极大降低了工件的精度和成品率。当采用普通的活顶尖时,顶尖的回转支承部 件一般都是滚动轴承,回转精度很难满足四极质量分析器圆柱极杆的加工要求。
发明内容
[0004] 为了解决现有技术中四极质量分析器圆柱极杆的超精密加工问题,本实用新型提 供一种超精密气浮顶尖。本实用新型利用气浮轴承的高精密回转特性,可实现0. 1μm甚至 更高的顶尖回转精度。气浮顶尖依靠压缩空气实现顶尖回转的润滑,压缩空气对环境无任 何污染,是最清洁环保的润滑介质。气浮顶尖在工作过程中摩擦生热极小而且被排除顶尖 的压缩空气带走、几乎不产生磨损,寿命极长。
[0005] 本实用新型的技术方案是:
[0006] -种超精密气浮顶尖,其特点是,所述的气浮顶尖包括气浮轴承壳体、径向-止推 节流器、节流塞、垫环、止推节流器、顶尖轴、螺钉和密封圈。所述顶尖轴位于气浮顶尖的中 轴线上,顶尖轴左边为圆柱段,右边为有锥度的顶尖,在圆柱段上设置有止推定位的台肩。 所述顶尖轴圆柱端面的外围左边设置有径向-止推节流器,其外围的右边设置有止推节 流器,顶尖轴与径向-止推节流器、止推节流器之间通过高压气体分隔开互不接触。在径 向-止推节流器的外部设置有气浮轴承壳体。在径向-止推节流器与止推节流器之间且位 于顶尖轴台肩外围设置有垫环,垫环上加工有多个排气孔。所述气浮轴承壳体、径向-止推 节流器、垫环、止推节流器通过螺钉紧固连接。所述的气浮轴承壳体、径向-止推节流器、垫 环、止推节流器、顶尖轴为同轴心设置。
[0007] 所述径向-止推节流器内圆面上设置有两排平行的圆孔,数个圆孔呈周向均匀分 布,在圆孔中分别安装有节流塞。所述径向-止推节流器的右端面上还设置有一排圆孔,在 圆孔中分别安装有节流塞。所述径向-止推节流器左端刻有一个环槽,环槽内安装有密封 圈,用于径向-止推节流器与气浮轴承壳体之间的径向密封。
[0008] 所述止推节流器左端面上设置有一排圆孔,在圆孔中分别安装有节流塞。止推节 流器左端面上的节流塞与径向-止推节流器右端面上的节流塞数量相同、分布半径相同、 相位一致。
[0009] 所述节流塞通过粘结或者过盈装配固定于径向-止推节流器对应的圆孔中。
[0010] 所述节流塞通过粘结或者过盈装配固定于止推节流器对应的圆孔中。
[0011] 所述径向-止推节流器内圆孔中的节流塞的数量为每排4-16个。
[0012] 所述止推节流器圆孔中的节流塞的数量为每排4-16个。
[0013] 所述螺钉与止推节流器上的节流塞个数一致。
[0014] 本实用新型中,所述气浮轴承壳体端面有安装螺孔,是气浮顶尖整体的安装连接 基准;所述气浮轴承壳体、径向-止推节流器、垫环、止推节流器通过螺钉安装锁紧;所述节 流塞通过粘结或者过盈装配的方式固定到径向-止推节流器和止推节流器上对应的安装 孔位中;所述密封圈先装配到径向-止推节流器中的密封环槽中,通过与气浮轴承壳体内 孔的紧密配合形成对气浮顶尖内高压气体的密封。
[0015] 所述的径向-止推节流器是一种集合了径向-止推节流器和一个单面止推节流器 功能的组合节流器,可以有效简化气浮顶尖的结构,在不改变气浮顶尖性能的条件下减小 气浮顶尖的体积。
[0016] 所述径向-止推节流器中内孔的节流塞是双排的,每排上的节流塞呈圆周均布, 可以提高气浮顶尖的径向承载能力和径向刚度;径向-止推节流器中端面的节流塞是单排 的,每排上的节流塞呈圆周均布,节流塞孔的分布半径和数量与止推节流器上节流塞孔的 分布半径和数量一致,保证气浮顶尖仅一路供气时止推轴承总是能够维持气浮状态。
[0017] 所述的止推节流器上的节流塞是单排的,每排上的节流塞呈圆周均布。
[0018] 所述的连接气浮轴承壳体、径向-止推节流器、止推节流器的螺钉是呈圆周均布 的,每一个螺钉使用定扭矩扳手控制所有螺钉拧紧力一致。这种布局结构保证了气浮顶尖 各零件在装配完成后有受力及变形的均匀,能够最大限度的保证气浮顶尖的回转精度。
[0019] 本实用新型的一种超精密气浮顶尖有益效果是:能够实现极高的顶尖回转精度, 使用该顶尖支承能够加工出圆度优于1μm的细长圆杆;使用压缩空气作为润滑介质,清洁 环保;而且顶尖几乎没有摩擦磨损,使用时间极长,可以降低生产成本。
附图说明
[0020] 图1为本实用新型的一种超精密气浮顶尖剖面示意图;
[0021] 图中,1.气浮轴承壳体2.径向-止推节流器 3.节流塞 4.垫环 5.止推 节流器 6.顶尖轴 7.螺钉 8.密封圈。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图对本实用新型进行进一步的详细描述:
[0023] 实施例1
[0024] 图1为本实用新型的一种超精密气浮顶尖剖面示意图。在图1中,本实用新型的一 种超精密气浮顶尖,所述的气浮顶尖包括气浮轴承壳体1、径向-止推节流器2、节流塞3、垫 环4、止推节流器5、顶尖轴6、螺钉7和密封圈8 ;所述顶尖轴6位于气浮顶尖的中轴线上, 顶尖轴6左边为圆柱段,右边为有锥度的顶尖,在圆柱段上设置有止推定位的台肩;所述顶 尖轴6圆柱端面的外围左边设置有径向-止推节流器2,其外围的右边设置有止推节流器 5,顶尖轴6与径向-止推节流器2、止推节流器5之间通过高压气体分隔开互不接触;在径 向-止推节流器2的外部设置有气浮轴承壳体1 ;在径向-止推节流器2与止推节流器5 之间且位于顶尖轴6台肩外围设置有垫环4,垫环4上加工有多个排气孔;所述气浮轴承壳 体1、径向-止推节流器2、垫环4、止推节流器5通过螺钉7紧固连接;所述的气浮轴承壳 体1、径向-止推节流器2、垫环4、止推节流器5、顶尖轴6为同轴心设置。
[0025] 所述径向-止推节流器2内圆面上设置有两排平行的圆孔,数个圆孔呈周向均匀 分布,在圆孔中分别安装有节流塞;所述径向-止推节流器2的右端面上还设置有一排圆 孔,在圆孔中分别安装有节流塞;所述径向-止推节流器2左端刻有一个环槽,环槽内安装 有密封圈8,用于径向-止推节流器2与气浮轴承壳体1之间的径向密封。
[0026] 所述止推节流器5左端面上设置有一排圆孔,在圆孔中分别安装有节流塞;止推 节流器5左端面上的节流塞与径向-止推节流器2右端面上的节流塞数量相同、分布半径 相同、相位一致。
[0027] 所述节流塞通过粘结或者过盈装配固定于径向-止推节流器2对应的圆孔中。
[0028] 所述节流塞通过粘结或者过盈装配固定于止推节流器5对应的圆孔中。
[0029] 所述螺钉7与止推节流器5上的节流塞个数一致。
[0030] 本实施例中,所述径向-止推节流器2内圆孔中节流塞的设置分别为径向两排、轴 向一排,每排数量均为六个,节流塞3为其中一个。所述止推节流器5圆孔中节流塞的设置 为一排,数量为六个。所述的螺钉7为六个,螺钉7为其中一个。
[0031] 实施例2
[0032] 本实施例与实施例1的结构相同,不同之处是,所述径向-止推节流器内圆孔中节 流塞的设置分别为径向两排、轴向一排,每排数量均为十二个。所述止推节流器圆孔中节流 塞的设置为一排,数量为十二个。所述的螺钉为十二个。
[0033] 如上所述,则能很好的实现本实用新型,但本实用新型的实施方式并不仅限于此。

Claims (8)

1. 一种超精密气浮顶尖,其特征在于:所述的气浮顶尖包括气浮轴承壳体(1)、径 向-止推节流器(2)、节流塞、垫环(4)、止推节流器(5)、顶尖轴(6)、螺钉(7)、密封圈(8); 其连接关系是,所述顶尖轴(6)位于气浮顶尖的中轴线上,顶尖轴(6)左边为圆柱段,右 边为有锥度的顶尖,在圆柱段上设置有止推定位的台肩;所述顶尖轴(6)圆柱端面的外围 左边设置有径向-止推节流器(2 ),其外围的右边设置有止推节流器(5 ),顶尖轴(6 )与径 向-止推节流器(2)、止推节流器(5)之间通过高压气体分隔开互不接触;在径向-止推节 流器(2 )的外部设置有气浮轴承壳体(1);在径向-止推节流器(2 )与止推节流器(5 )之间 且位于顶尖轴(6)台肩外围设置有垫环(4),垫环(4)上加工有多个排气孔;所述气浮轴承 壳体(1)、径向-止推节流器(2 )、垫环(4 )、止推节流器(5 )通过螺钉(7 )紧固连接;所述的 气浮轴承壳体(1)、径向-止推节流器(2)、垫环(4)、止推节流器(5)、顶尖轴(6)为同轴心 设置。
2. 根据权利要求1所述的超精密气浮顶尖,其特征在于:所述径向-止推节流器(2)内 圆面上设置有两排平行的圆孔,数个圆孔呈周向均匀分布,在圆孔中分别安装有节流塞;所 述径向-止推节流器(2)的右端面上还设置有一排圆孔,在圆孔中分别安装有节流塞;所述 径向-止推节流器(2 )左端刻有一个环槽,环槽内安装有密封圈(8 ),用于径向-止推节流 器(2)与气浮轴承壳体(1)之间的径向密封。
3. 根据权利要求1所述的超精密气浮顶尖,其特征在于:所述止推节流器(5)左端面 上设置有一排圆孔,在圆孔中分别安装有节流塞;止推节流器(5)左端面上的节流塞与径 向-止推节流器(2)右端面上的节流塞数量相同、分布半径相同、相位一致。
4. 根据权利要求2所述的超精密气浮顶尖,其特征在于:所述节流塞通过过盈装配固 定于径向-止推节流器(2)对应的圆孔中。
5. 根据权利要求3所述的超精密气浮顶尖,其特征在于:所述节流塞通过过盈装配固 定于止推节流器(5)对应的圆孔中。
6. 根据权利要求2所述的超精密气浮顶尖,其特征在于:所述径向-止推节流器(2)内 圆孔中的节流塞的数量为每排四至十六个。
7. 根据权利要求3所述的超精密气浮顶尖,其特征在于:所述止推节流器(5)圆孔中的 节流塞的数量为每排四至十六个。
8. 根据权利要求1或3所述的超精密气浮顶尖,其特征在于:所述螺钉(7)与止推节流 器(5)上的节流塞个数一致。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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