CN2863360Y - 高刚性大功率气静压电主轴的结构设计 - Google Patents

Abstract

一种高刚性大功率气静压电主轴的结构设计。本项目属机械领域的机电一体化技术。本项目采用空气静压轴承作主轴的支承，采用大功率变频电机驱动(电机功率在1千瓦以上，一般为1－5千瓦)。它是在原来的“大功率气静压轴承电主轴的结构设计”的基础上，在转子的后端安置一个空气轴承支承主轴，增加轴系的刚性(包括径向刚性和角刚性)，更适合于高速精密磨削和雕铣等加工使用。

Description

高刚性大功率气静压电主轴的结构设计

所属技术领域

本实用新型涉及一种气静压电主轴的结构设计。属于机械领域中的机电一体化技术。

背景技术

目前，我国机械行业中，在磨削另件和雕铣另件时，所使用的电主轴，大都是采用滚珠轴承结构，即其主轴的支承元件，是采用滚珠轴承支承，采用变频电机驱动，这种电主轴使用的数量很大，数以万计，而且遍及的领域很广，如轴承、汽车、模具、机床、工具、雕铣……等，这种电主轴很大的缺点是在高速运转时，滚珠轴承磨损大，采用油雾润滑时，还会污染环境，影响人体健康。

我国已有气静压电主轴这种产品，它是采用空气静压轴承作主轴的支承，也是采用变频电机驱动，它与滚珠轴承电主轴相比，其优点是因为主轴和轴承之间有一层压力气膜，所以彼此没有接触，没有磨损，具有回转精度高，精度寿命和使用寿命长，振动和噪音小，没有污染等。但是由于气静压轴承的承载能力和刚度低，因此大大地限制了它的应用。

本人从事空气静压轴承的应用研究工作有近二十年的历史，通过长期的探索，对空气静压轴系的结构设计进行了改进，我摆脱了传统的设计思想的影响(即在主轴的两端各采用一个气静压轴承作支承)，而是采取了“全支承“的结构设计(即在主轴轴颈的全长上，都采用气静压轴承作支承)，因此成倍地提高了气静压轴系的承载能力和刚度，突破了过去限制它应用的瓶颈，大大地扩大它的应用范围。

这种结构设计，本人已于2000年9月28日向国家知识产权局提出专利申请，申请专利项目的名称是“大功率气静压轴承电主轴的结构设计”。国家知识产权局已于2001年10月31日批准授予实用新型专利权，专利号为：ZL00258805 6上述专利已经转化为产品，本人以此项专利技术入股，与投资者于2001年4月在广州组建一间专业生产大功率气静压电主轴的公司，所生产的产品已经在数十间工厂和高等学校获得成功的应用。但是，在推广应用的过程中，有些用户还对我们提出更高的要求，即要求该气静压电主轴具有更高的刚性，尤其是角刚性。

最近，本人在原专利技术“大功率气静压轴承电主轴的结构设计”的基础上加以完善，提出本项目“高刚性大功率气静压电主轴的结构设计”。

发明内容

为了克服原来本人提出的“大功率气静压轴承电主轴的结构设计”轴系的刚性不足。本实用新型提出一种“高刚性大功率气静压电主轴的结构设计”，提高了轴系的刚性(包括径向刚性和角刚性)，更适合于高速，精密磨削和雕铣等方面的应用。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

采用本人已获授权的实用新型专利“大功率气静压轴承电主轴的结构设计”的技术方案，即：(1)采用空气静压轴承作主轴的支承元件。(2)支承主轴的空气轴承采用“全支承”结构，即在变频电机转子前主轴轴颈的全长，均以空气静压轴承支承。(3)采用大功率变频电机驱动。一般为1至5千瓦左右。2、在上述的基础上，在壳体内转子的后端安置一个空气轴承支承主轴，达到提高轴系刚性(包括径向刚性和角刚性)的目的。

本实用新型的有益效果是：比现有的“大功率气静压轴承电主轴的结构设计”具有更大的刚性(包括径向刚性和角刚性)，更适合于高速，精密磨削和雕铣等方面的应用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明

图1、是本实用新型的纵剖面构造图。

图2、是本实用新型的局部纵剖面构造图。

图中1.轴套，2.前盖，3.止推轴承，4.调整垫，5.主轴，6.空气轴承，7.壳体，8.节流器，9.变频电机转子，10.变频电机定子，11.水套，12.轴套，13.空气轴承，14.后轴承座，15.后盖，16.电气接头，17.进气接头，18.进水接头，19.出水接头。

具体实施方式

在图1中，轴套(1)用于装弹簧夹头或磨杆，前盖(2)用以阻挡磨削或铣削时所产生的铁屑，磨粒及冷却液进入壳体内部，止推轴承(3)的右端面有一排按环形均布的8个节流小孔。压缩空气经过这些节流小孔流出，在该止推轴承的右端面与主轴(5)轴肩左端面之间，形成一层压力气膜阻挡主轴往左移动。定位板(4)的厚度比主轴的轴肩厚，使主轴轴肩两端形成间隙，在轴承(6)的左端面，有一排按环形均布的8个节流小孔，通气后在该端面与轴肩的右端面之间，形成一层压力气膜，阻挡主轴往右移动。在主轴变频电机转子(9)的左端轴颈全长上均有空气轴承(6)支承(又称全支承)。该空气轴承沿长度方向有8排节流小孔，每排按圆周均布又各有8个节流小孔。工作时，压缩空气通过轴承上的一条纵向槽流入8排节流小孔，然后流至轴承的内表面与主轴轴颈表面之间所形成的间隙，形成一层压力气膜，使主轴获得径向支承。在壳体内转子的右端安置一个空气轴承(13)，该轴承的中心线与主轴的中心线同在一直线上，该轴承沿长度方向有两排节流小孔，每排按圆周均布又各有8个节流小孔。同样地，工作时压缩空气通过轴承上的一条纵向槽流入两排节流小孔，然后流至轴承的内表面与主轴轴颈表面之间所形成的间隙，形成一层压力气膜，使主轴获得支承，提高了轴系的刚性(包括径向刚性和角刚性)。定位板(4)，轴承(6)，变频电机定子(10)，水套(11)前盖(2)及后盖(15)均安装在壳体(7)上，通过壳体及后盖上的各接头，使外部供给的压缩空气，冷却水和电源与体壳内的气路，水路和电路连接。

Claims (4)

1、一种高刚性大功率气静压电主轴的结构设计，在圆柱形的壳体内，装置空气轴承(6)，变频电机和主轴，它们在同一轴心线上，其特征是：在变频电机的后端装置一个空气轴承(13)。

2、根据权利要求1所述的高刚性大功率气静压电主轴，其特征是：空气轴承(6)是“全支承”结构，它的长度与变频电机转子前端主轴轴颈的长度相等。

3、根据权利要求1所述的高刚性大功率气静压电主轴，其特征是：采用大功率变频电机驱动，功率大于1千瓦。

4、根据权利要求3所述的高刚性大功率气静压电主轴，其特征是：所述大功率变频电机驱动的功率为1-5千瓦。