CN204122771U - 一种超精密气浮电主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超精密气浮电主轴，设置有第一气浮轴承为径向气浮轴承，对电主轴起径向支撑作用；第二气浮轴承及第三气浮轴承支撑电主轴，并且对电主轴起轴向支撑作用。所以电主轴通过上述三个气浮轴承的作用下支撑电主轴选装，克服普通机床的电主轴主要靠轴承机械支撑，机械摩擦磨损相当严重，随着加工时间增长，电主轴旋转的平稳性变差，零部件的精密加工精度很难达到要求等缺陷；被加工的工件无需研磨光洁度可以达到镜面程度。

Description

一种超精密气浮电主轴

技术领域

本实用新型涉及机械装置，尤其涉及一种超精密气浮电主轴。

背景技术

随着科学技术的发展，各种机床设备的需求量越来越多，对机床设备精度要求越来越高，靠传统的手工或半自动的操作方法无法满足当今科学技术的发展的需求。对于车、铣、磨等机床设备在零部件的精密加工过程中，电主轴旋转的平稳性，电主轴磨损程度决定零部件的精密加工精度，普通机床设备的电主轴主要靠轴承机械支撑，机械摩擦磨损相当严重，随着加工时间增长，电主轴旋转的平稳性变差，零部件的精密加工精度很难达到要求。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种超精密气浮电主轴，克服普通机床的电主轴主要靠轴承机械支撑，机械摩擦磨损相当严重，随着加工时间增长，电主轴旋转的平稳性变差，零部件的精密加工精度很难达到要求等缺陷。被加工的工件无需研磨光洁度可以达到镜面程度。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：一种超精密气浮电主轴，包括电主轴座、电主轴、第一气浮轴承、第二气浮轴承、第三气浮轴承、主轴端盖、轴向间隙调整板、电机转子、电机定子、电机套及冷却水套；

所述电主轴座内设有第一气浮轴承，所述第一气浮轴承为径向气浮轴承，电主轴座内通过第一气浮轴承设有电主轴；

所述电主轴一端设置有法兰；所述第二气浮轴承支撑设置在所述电主轴法兰上，并与所述法兰一端面相接触；所述第二气浮轴承的喷气嘴设置在所述第二气浮轴承与所述法兰的接触面上；

所述第三气浮轴承支撑设置在所述电主轴法兰上，并与所述法兰另一端面相接触；所述第三气浮轴承的喷气嘴设置在所述第三气浮轴承与所述法兰的接触面上；

所述主轴端盖固定于所述电主轴座的一端，且其与第三气浮轴承背离所述法兰的一端面贴合；所述主轴端盖轴向开设有第一通孔，所述电主轴一端穿过第一通孔；

所述轴向间隙调整板设置在所述主轴端盖与电主轴座之间，且固定在电主轴座上；

所述电机套固定于所述电主轴座的另一端；

所述冷却水套为环筒状，且设置在所述电机套内，所述冷却水套与电机套过盈配合；所述电机定子设置于所述冷却水套内；

所述电机转子通过转子涨套固定在电主轴上；

所述转子涨套通过锁紧螺母固定在电主轴上。

优选的，所述第一气浮轴承为圆台形，并且靠近所述法兰的一端横截面的直径大于另一端横截面的直径。

优选的，超精密气浮电主轴还包括安装盘、光栅尺及读数头调整垫，所述安装盘轴向开设有第三通孔，所述电主轴另一端穿过第三通孔，并且所述安装盘固定于所述电机套远离电主轴座的一端；

所述读数头调整垫设置在安装盘上；

所述光栅尺包括圆光栅和光栅读数头，所述光栅读数头设置在读数头调整垫上；所述圆光栅轴向开设有第四通孔，所述电主轴穿过所述第四通孔；且所述圆光栅固定在电主轴上。

优选的，超精密气浮电主轴还包括转接盘，所述转接盘设置在所述电主轴座与电机套之间；所述电机套通过所述转接盘固定在所述电主轴座上。

优选的，超精密气浮电主轴还包括旋转接头过度盘、旋转接头、旋转接头安装套、旋转接头压盖及真空吸盘；

所述电主轴内轴向设有导气孔，所述导气孔经过电主轴的中心轴向贯穿所述电主轴，且所述导气孔位于所述电主轴另一端内的部分呈喇叭状；

所述旋转接头过度盘一端开设有圆形槽，所述圆形槽的直径略大于所述电主轴的另一端的横截面的直径，所述电主轴的另一端设置在圆形槽内；所述旋转接头过度盘与电主轴相固定，且所述旋转接头过度盘轴向开设有与所述电主轴的导气孔同轴的第九通孔；

所述旋转接头安装套包括固定部和转接部，所述固定部与旋转接头过度盘相固定，并且所述固定部轴向开设有第五通孔，且所述第五通孔与所述旋转接头过度盘的第九通孔同轴设置；所述转接部为筒状，固定在固定部的一端，与固定部成一体式结构；

所述旋转接头为阶梯状并可转动地设置于所述转接部内；且所述旋转接头轴向开设有第六通孔，并且与所述旋转接头安装套的固定部的第五通孔同轴；

所述旋转接头压盖轴向开设有第七通孔，所述第七通孔的孔径略大于所述旋转接头最小阶梯横截面直径，所述旋转接头穿过第七通孔，且所述旋转接头压盖固定在所述旋转接头安装套的转接部远离固定部的一端。

所述真空吸盘固定在所述电主轴一端上，且所述真空吸盘轴向开设有第八通孔，所述第八通孔与所述电主轴的导气孔连通。

本实用新型具有如下有益效果：一种超精密气浮电主轴，设置有第一气浮轴承为径向气浮轴承，对电主轴起径向支撑作用；第二气浮轴承及第三气浮轴承支撑电主轴，并且对电主轴起轴向支撑作用。所以电主轴通过上述三个气浮轴承的作用下支撑电主轴选装，克服普通机床的电主轴主要靠轴承机械支撑，机械摩擦磨损相当严重，随着加工时间增长，电主轴旋转的平稳性变差，零部件的精密加工精度很难达到要求等缺陷。被加工的工件无需研磨光洁度可以达到镜面程度。

附图说明

图1为本实用新型超精密气浮电主轴剖视结构示意图；

图2为本实用新型超精密气浮电主轴结构示意图；

图3为本实用新型旋转接头过度盘结构示意图；

图4为本实用新型旋转接头结构示意图；

图5为本实用新型旋转接头安装套结构示意图；

图6为本实用新型主轴端盖的结构示意图；

图7为本实用新型电机转子结构示意图。

图中标记示意为：1-电主轴座；2-电主轴；201-法兰；202-转子涨套；204-导气孔；3-第一气浮轴承；4-第二气浮轴承；5-第三气浮轴承；6-主轴端盖；601-第一通孔；7-轴向间隙调整板；8-电机转子；801-电机定子；802-第二通孔；9-电机套；10-冷却水套；11-锁紧螺母；12-安装盘；120-第三通孔；13-光栅尺；130-圆光栅；131-光栅读数头；132-第四通孔；133-读数头调整垫；14-转接盘；15-旋转接头过度盘；150-圆形槽；151-第九通孔；16-旋转接头；160-第六通孔；17-旋转接头安装套；170-固定部；171-转接部；172-第五通孔；18-旋转接头压盖；180-第七通孔；19-真空吸盘；190-第八通孔。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例提供了一种超精密气浮电主轴，包括电主轴座1、电主轴2、第一气浮轴承3、第二气浮轴承4、第三气浮轴承5、主轴端盖6、轴向间隙调整板7、电机转子8、电机定子801、电机套9及冷却水套10；

所述电主轴座1内设有第一气浮轴承3，所述第一气浮轴承3为径向气浮轴承，电主轴座1内通过第一气浮轴承3设有电主轴2；

所述电主轴2一端设置有法兰201；所述第二气浮轴承4支撑设置在所述电主轴2的法兰201上，并与所述法兰201一端面相接触；所述第二气浮轴承4的喷气嘴设置在所述第二气浮轴承4与所述法兰201的接触面上；

所述第三气浮轴承5支撑设置在所述电主轴2的法兰201上，并与所述法兰201另一端面相接触；所述第三气浮轴承5的喷气嘴设置在所述第三气浮轴承5与所述法兰201的接触面上；

所述主轴端盖6固定于所述电主轴座1的一端，且其与第三气浮轴承5背离所述法兰201的一端面贴合；所述主轴端盖6轴向开设有第一通孔601，所述电主轴2一端穿过第一通孔601；

所述轴向间隙调整板7设置在所述主轴端盖6与电主轴座1之间，且固定在电主轴座1上；

所述电机套9固定于所述电主轴座1的另一端；

所述冷却水套10为环筒状，且设置在所述电机套9内，所述冷却水套10与电机套9过盈配合；所述电机定子801设置于所述冷却水套10内；

所述电机转子8通过转子涨套202固定在电主轴2上；

所述电机转子8轴向开设有第二通孔802，所述电主轴2的另一端穿过所述第二通孔802，并通过转子涨套202与电机定子801相固定；所述转子涨套202通过锁紧螺母11固定在电主轴2上。

在超精密气浮电主轴运作时，因电主轴座1内通过第一气浮轴承3支撑设有电主轴2，第一气浮轴承3为径向气浮轴承，所以第一气浮轴承3径向上支撑电主轴2；所述电主轴2上设置有法兰201，所述第二气浮轴承4支撑设置在所述法兰201上，因第二气浮轴承1的喷气嘴设置在所述第二气浮轴承1与所述法兰201的接触面上，所以第二气浮轴承4直接支撑于所接触的法兰201一端面上；所述第三气浮轴承5支撑设置在所述法兰201上，因第三气浮轴承5的喷气嘴设置在所述第三气浮轴承5与所述法兰201的接触面上，所述第三气浮轴承5直接支撑于所接触的法兰201的另一端面上。通过第一气浮轴承3、第二气浮轴承4及第三气浮轴承5相配合，将电主轴2浮在压缩空气中，由于空气的阻力系数几乎可以忽略，因此电主轴2不会产生运作时出现摩擦等问题，克服了普通机床设备的电主轴主要靠轴承机械支撑，机械摩擦磨损相当严重，随着加工时间增长，电主轴旋转的平稳性变差，零部件的精密加工精度很难达到要求等的缺陷。因设置有主轴端盖6，所述主轴端盖6接触贴合于法兰201的一端面固定在电主轴座1上，所以主轴端盖6保证了第三气浮轴承5的稳固性，防止第三气浮轴承5轴向窜动，保证了电主轴2的正常运行。

所述主轴端盖6与电主轴座1之间设置有轴向间隙调整板7，轴向间隙调整板7环套在所述法兰201的凸缘上，并固定在电主轴座1上，当第一气浮轴承3、第二气浮轴承4及第三气浮轴承5相互配合支撑电主轴2旋转时，第一气浮轴承3、第二气浮轴承4及第三气浮轴承5会相对电主轴2产生微小的轴向或径向移动，可以根据实际运行情况，调整轴向间隙调整板7，对第一气浮轴承3、第二气浮轴承4及第三气浮轴承5相对电主轴2的位置做小范围的调整，保证运作更加精确。

所述电机套9固定于所述电主轴座1的另一端；电机套9内设置有冷却水套10，冷却水套10内设置有电机定子801，电机转子8通过转子涨套202固定在电主轴2上。。这样电主轴2能够通电后电机转子8带动电主轴2自动转动，运行工作。电机套9与电机8之间设有的冷却水套10内有冷却液流动，可以带走电机运作时产生的热量，使得整个电主轴2处于温度稳定的状态下工作。

所述转子涨套202通过锁紧螺母11固定在电主轴2上，并且电机定子801通过转子涨套202与电主轴2固定。这样设置保证了电机定子801与电主轴2连接的稳定性，保证电主轴2的正常运行。

本实施例优选的，所述第一气浮轴承3为圆台形，并且靠近所述法兰201的一端横截面的直径大于另一端横截面的直径。在电主轴2运作时会相对第一气浮轴承3产生轴向运动，这样设置可以使得第一气浮轴承3对电主轴2有轴向限位的作用，更好的运作。

本实施例优选的，还包括安装盘12、光栅尺13及读数头调整垫133，所述安装盘12轴向开设有第三通孔120，所述电主轴2穿过第三通孔120，并且所述安装盘12固定于所述电机套9远离电主轴座1的一端；

所述读数头调整垫133设置在安装盘12上；

所述光栅尺13包括圆光栅130和光栅读数头131，所述光栅读数头131设置在读数头调整垫133上；所述圆光栅130轴向开设有第四通孔132，所述电主轴2穿过所述第四通孔132；且所述圆光栅130固定在电主轴2上。

圆光栅130与光栅读数头131相配合能够将电主轴2的回转角度精确定位，从而能够精确的控制电主轴2所带的工件的面形。

本实施例优选的，还包括转接盘14，所述转接盘14设置在所述电主轴座1与电机套9之间；所述电机套9通过所述转接盘14固定在所述电主轴座1上。通过调整转接盘14使得电机8和电主轴2轴线在同一水平线上。

本实施例优选的，还包括旋转接头过度盘15、旋转接头16、旋转接头安装套17、旋转接头压盖18及真空吸盘19；

所述电主轴2内轴向设有导气孔204，所述导气孔204经过电主轴2的中心轴向贯穿所述电主轴2，且所述导气孔204位于所述电主轴2另一端内的部分呈喇叭状；

所述旋转接头过度盘15一端开设有圆形槽150，所述圆形槽150的直径略大于所述电主轴2的另一端的横截面的直径，所述电主轴2的另一端设置在圆形槽150内；所述旋转接头过度盘15与电主轴2相固定，且所述旋转接头过度盘15轴向开设有与所述电主轴2的导气孔204同轴的第九通孔151；

所述旋转接头安装套17包括固定部170和转接部171，所述固定部170与旋转接头过度盘15相固定，并且所述固定部170轴向开设有第五通孔172，且所述第五通孔172与所述旋转接头过度盘15的第九通孔151同轴设置；所述转接部171为筒状，固定在固定部170的一端，与固定部170成一体式结构；

所述旋转接头16为阶梯状并可转动地设置于所述转接部171内；且所述旋转接头16轴向开设有第六通孔160，并且与所述旋转接头安装套17的固定部17的第五通孔172同轴；

所述旋转接头压盖18轴向开设有第七通孔180，所述第七通孔180的孔径略大于所述旋转接头16最小阶梯横截面直径，所述旋转接头16穿过第七通孔180，且所述旋转接头压盖18固定在所述旋转接头安装套17的转接部171远离固定部的一端。

所述真空吸盘19固定在所述电主轴2一端上，且所述真空吸盘19轴向开设有第八通孔190，所述第八通孔190与所述电主轴2的导气孔204连通。

电主轴2的导气孔204连通于旋转接头过度盘15的第九通孔151同轴于旋转接头安装套17的第五通孔172，同轴于旋转接头16的第六通孔160，所以当给旋转接头16的第六通孔160一个负气压时，所述负气压会通过第五通孔172及第九通孔151给电主轴2的一端一个负气压；所述真空吸盘19固定在所述电主轴2一端上，且所述真空吸盘19轴向开设有与所述导气孔204同轴的第八通孔190，所以真空吸盘19会对所要加工的工件进行吸附夹具。当电主轴2转动时，带动旋转接头过度盘15、旋转接头安装套17及吸盘夹具19一起转动，因旋转接头16为阶梯状并可转动地设置于所述旋转接头安装套17的转接部171内，所以旋转接头16相对电主轴2是不转动的，所以通过旋转接头16给电主轴2一个负压，保证了真空吸盘19对工件的夹持，运作更加稳定。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种超精密气浮电主轴，其特征在于，包括电主轴座、电主轴、第一气浮轴承、第二气浮轴承、第三气浮轴承、主轴端盖、轴向间隙调整板、电机转子、电机定子、电机套及冷却水套； 

所述电主轴座内设有第一气浮轴承，所述第一气浮轴承为径向气浮轴承，电主轴座内通过第一气浮轴承设有电主轴； 

所述电主轴一端设置有法兰；所述第二气浮轴承支撑设置在所述电主轴法兰上，并与所述法兰一端面相接触；所述第二气浮轴承的喷气嘴设置在所述第二气浮轴承与所述法兰的接触面上； 

所述第三气浮轴承支撑设置在所述电主轴法兰上，并与所述法兰另一端面相接触；所述第三气浮轴承的喷气嘴设置在所述第三气浮轴承与所述法兰的接触面上； 

所述主轴端盖固定于所述电主轴座的一端，且其与第三气浮轴承背离所述法兰的一端面贴合；所述主轴端盖轴向开设有第一通孔，所述电主轴一端穿过第一通孔； 

所述轴向间隙调整板设置在所述主轴端盖与电主轴座之间，且固定在电主轴座上； 

所述电机套固定于所述电主轴座的另一端； 

所述冷却水套为环筒状，且设置在所述电机套内，所述冷却水套与电机套过盈配合；所述电机定子设置于所述冷却水套内； 

所述电机转子通过转子涨套固定在电主轴上； 

所述转子涨套通过锁紧螺母固定在电主轴上。 

2.根据权利要求1所述的超精密气浮电主轴，其特征在于，所述第一气浮轴承为圆台形，并且靠近所述法兰的一端横截面的直径大于另一端横截面的直径。 

3.根据权利要求1所述的超精密气浮电主轴，其特征在于，还包括安装盘、光栅尺及读数头调整垫，所述安装盘轴向开设有第三通孔，所述电主轴另一端穿过第三通孔，并且所述安装盘固定于所述电机套远离电主轴座的一端； 

所述读数头调整垫设置在安装盘上； 

所述光栅尺包括圆光栅和光栅读数头，所述光栅读数头设置在读数头调整 垫上；所述圆光栅轴向开设有第四通孔，所述电主轴穿过所述第四通孔；且所述圆光栅固定在电主轴上。 

4.根据权利要求1所述的超精密气浮电主轴，其特征在于，还包括转接盘，所述转接盘设置在所述电主轴座与电机套之间；所述电机套通过所述转接盘固定在所述电主轴座上。 

5.根据权利要求1所述的超精密气浮电主轴，其特征在于，还包括旋转接头过度盘、旋转接头、旋转接头安装套、旋转接头压盖及真空吸盘； 

所述电主轴内轴向设有导气孔，所述导气孔经过电主轴的中心轴向贯穿所述电主轴，且所述导气孔位于所述电主轴另一端内的部分呈喇叭状； 

所述旋转接头过度盘一端开设有圆形槽，所述圆形槽的直径略大于所述电主轴的另一端的横截面的直径，所述电主轴的另一端设置在圆形槽内；所述旋转接头过度盘与电主轴相固定，且所述旋转接头过度盘轴向开设有与所述电主轴的导气孔同轴的第九通孔； 

所述旋转接头安装套包括固定部和转接部，所述固定部与旋转接头过度盘相固定，并且所述固定部轴向开设有第五通孔，且所述第五通孔与所述旋转接头过度盘的第九通孔同轴设置；所述转接部为筒状，固定在固定部的一端，与固定部成一体式结构； 

所述旋转接头为阶梯状并可转动地设置于所述转接部内；且所述旋转接头轴向开设有第六通孔，并且与所述旋转接头安装套的固定部的第五通孔同轴； 

所述旋转接头压盖轴向开设有第七通孔，所述第七通孔的孔径略大于所述旋转接头最小阶梯横截面直径，所述旋转接头穿过第七通孔，且所述旋转接头压盖固定在所述旋转接头安装套的转接部远离固定部的一端；

所述真空吸盘固定在所述电主轴一端上，且所述真空吸盘轴向开设有第八通孔，所述第八通孔与所述电主轴的导气孔连通。