专利名称：一种高精密高速钻削气动主轴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高精密高速钻削气动主轴，适用于做数控印刷电路板机床及其它自动化机床的主轴，进行钻削、铣削及微孔加工等。
目前国内使用的电主轴，存在以下问题功率大耗电多，有变频器，需油雾、油脂润滑及冷却水，轴承寿命短(一年)，转数及运转精度不够高等，而国外使用的电主轴，轴承寿命比国产的虽长一些，但经过几次换轴承后就出现漏油、漏水、电机需水冷却，有变频器，转数、运转精度也不高，且价格贵；现有微孔钻气动主轴存在的问题是钻孔孔径范围小为Φ0.1-Φ1，转数不高，承载能力低，刚度低，抗震性能差，需一套高质量的气源，加工成本高等。
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种无需润滑及冷却水、寿命长的高精密高速钻削气动主轴。
本实用新型的任务是这样完成的在主轴下部设置两个径向气动轴承，在主轴台阶处设置两片止推气动轴承以支承主轴，在主轴上方设置喷气嘴对着蜗轮外端面上的旋槽，通气时，高速气流推动与蜗轮呈键连接的主轴高速旋转。由于自动更换钻头的需要，使主轴伸出壳体，此时为使高压气不从轴径间隙跑出，在主轴的喷气嘴上方设置一个密封环其与主轴间充满高压气流，以阻止喷气嘴处的高压气流从主轴伸出端与壳体间的缝隙中排出，从而使主轴的转数稳定不变，上端设有垫片及橡胶弹簧，主轴内与弹簧卡头固连的拉杆上端连接有螺母，三者与密封环及活塞间留有间隙，活塞底部有小弹簧，起使活塞与螺母保持间隙的作用，在与气缸、壳体固连的缸盖中心有进气孔，进气时活塞压螺母，通过拉杆使卡头松开，换钻头，排气，通过橡胶弹簧及小弹簧的回复力使钻头夹紧，活塞复位。为了避免空压机因突然事故停止工作造成旋转的主轴与轴承抱死而损坏，在气路出气孔处设一保险阀通过保险阀的排气孔排气，它由阀芯，弹簧、阀体、进气孔、排气孔组成，在供气动轴承的气路上接一管路接至保险阀的进气孔处，使在工作气压时，阀芯上移使主出气孔打开，通过保险阀排气孔排气，当压力下降至一定值时，弹簧回复力使阀芯下移将主出气孔关闭，主轴停止转动，起到了保护作用。气路的设置在壳体及支承套上、气缸、缸盖上设置有进气孔，进气管道分别与轴承、喷气嘴、密封环、气缸的进气孔连通；设置有出气管道、出气孔分别与轴承、密封环间隙、气缸的出气孔连通。
图1是本实用新型结构的剖视示意图，图2是
图1的A-A剖视图，图3是
图1中件13、15、16与件3的局部剖示意图。
结合附图对本实用新型的结构及实施例说明如下它是由主轴1其内孔滑配合连接一个一端固连有弹簧卡头8、一端伸出主轴后拧有螺母19的拉杆9，径向轴承4、5及隔套6与主轴1呈动配合，与支承套2呈紧配合，轴端设有与支承套螺纹连接的螺母7，径向气动轴承上分别设有两个环形槽，每个环形槽上设双排24-36个径向小孔，通过气道①与进气孔24连通，隔套6上有环形槽通过气道与排气孔④连通，其环形槽上设有径向小孔四个与轴承间隙连通，垫片11的厚度大于主轴凸台的厚度，垫片与主轴凸台呈动配合，两止推轴承片(10、12)分别设有单排环形槽，槽内设有均布的单、双排36-46个轴向小孔，通过气道②把主轴凸台两面与进气孔24连通，通过垫片11的径向小孔及轴承片10的径向小孔与排气孔④连通，轴承片(10、12)、垫片11通过埋头螺钉与支承套2固连，也可采用一个环形槽设置4-8个径向槽的缝式节流型径向轴承，采用止推轴承片上设置四个均布的圆弧槽，即缝式节流型止推轴承，外圆面上有28个旋齿131和28个旋槽132，其内孔通过两个键与主轴连接的蜗轮13，其底端间隙通过壳体3上的径向孔与气道⑤、出气孔26及保险阀连通，金属套环133与旋齿顶面呈紧配合，与壳体间有间隙，以阻止高压气流向外扩散，用螺母14使螺轮靠紧在主轴台阶上，在喷气嘴15与螺轮间保持轴向间隙为0.4-0.6，通过螺钉27与壳体固连，在喷气嘴15的外圆面上沿轴向均布设置有倾斜角α为10°-12°、由窄到宽渐变的曲线槽12-18个，其窄槽端对准蜗轮的旋槽，向上设置有与壳体3紧配合的密封环16，其外圆上有环形槽，通过气道③与进气孔24连通，槽底沿径向设有单、双排24-32个小孔，也可采用缝式单排4-8个缝，再向上设有垫片17，靠接有橡胶弹簧18，弹簧内孔设有两个金属垫片，以保持与主轴间的回隙，向上靠接一个拧在拉杆9上的螺母19，三者与密封环及活塞间分别留有间隙，活塞20底部设有小弹簧，与气缸21、壳体3固连的缸盖22的中心有进气孔23，活塞底部的空隙与排气孔⑥连通，保险阀包括与出气孔26靠接的阀芯29，阀体28，进气孔30，排气孔31、回复弹簧、在排气孔31及进气孔25上分别连接有电磁阀构成，排气孔上的电磁阀能实现1-2秒钟内快速起动至最高转数或快速停止；进气孔上的电磁阀实现供气、停气及进行无级调速。
当气压为5.5-6kg/cm2的气体从进气孔24进入时，经气道①、②进入径向轴承(4、5)、止推轴承(10、12)，从排气孔④排出，使主轴沿径向及轴向浮起，从进气孔25进入喷气嘴环形槽、吹向蜗轮旋槽，使蜗轮带动主轴高速旋转，转数可达12万转、15万转、20万转；从进气孔24经气道③进入密封环与主轴间的间隙，经气道⑤、出气孔26、排气孔31排出，使驱动主轴高速旋转的气流不致从密封环与主轴间隙中流出；需换钻头时，从进气孔23进气，活塞推螺母、拉杆下移，弹簧卡头松开，换完钻头，孔23停气，橡胶弹簧及活塞底部小弹簧使拉杆及活塞复位，新钻头被卡紧；空压机突然停止工作，气体压力降至3.5-3kg/cm2时，保险阀中的弹簧使阀芯下移将出气孔26关闭，主轴立即停止转动，从而保护了主轴不被损坏。
经试验，本实用新型的优点1、正常工作时无磨损、勿需润滑、噪声小，可无级调速，主轴回转精度高，可达0.03-0.05μ，使用寿命长。2、承载能力强，可加工的孔为Φ0.1-Φ4。3、主轴在1-2秒内完成由高速旋转到停止或由静止到高速旋转，能自动快速更换钻头。4、由于采用了高速静压密封环16，做到了密封，保证了主轴转数不降低，能实现主轴的快停、快起动。5、安全可靠。6、结构简单、灵巧。
权利要求一种高精密高速钻削气动主轴，其特征是，它是由主轴(1)其内孔滑配合连接一个一端固连有弹簧卡头(8)、一端伸出主轴后拧有螺母(19)的拉杆(9)，径向轴承(4、5)及隔套(6)与主轴(1)呈动配合，与支承套(2)呈紧配合，轴端设有与支承套螺纹连接的螺母(7)，径向气动轴承(4、5)上分别设有两个环形槽，每个环形槽上分别设有双排径向小孔，通过气道①与进气孔(24)连通，隔套(6)上有环形槽通过气道与排气孔④连通，其环形槽上设有径向小孔四个与轴承间隙连通，垫片(11)的厚度大于主轴凸台的厚度，垫片与主轴凸台呈动配合，两止推轴承片(10、12)分别设有单排环形槽，槽内设有均布的单、双排轴向小孔通过气道②将主轴凸台两面与进气孔(24)连通，通过垫片(11)的径向小孔及轴承片(10)的径向小孔与排气孔④连通，轴承片(10、12)、垫片(11)通过埋头螺钉与支承套(2)固连，设置一个外圆面上有均布的旋齿(131)和均布的旋槽(132)、其内孔通过两个键与主轴连接的蜗轮(13)，其底端间隙通过壳体(3)上的径向孔与气道⑤、出气孔(26)及保险阀连通，金属套环(133)与旋齿顶面呈紧配合，与壳体(3)间有间隙，通过螺母(14)使蜗轮(13)与主轴台阶靠接，在喷气嘴(15)与蜗轮间保持轴向间隙为0.4-0.6，通过螺钉(27)与壳体(3)固连，在喷气嘴上端设有环形槽与进气孔(25)连通，在其外圆面上沿轴向均布设置有α角为10°-12°的，由窄到宽渐变的曲线槽，窄槽端分别对准蜗轮的旋槽，向上设置有与壳体(3)紧配合的密封环(16)，其外圆面上设有环形槽，通过气道③与进气孔(24)连通，槽底沿径向设有单、双排24-32个小孔，再向上设有垫片(17)，靠接有橡胶弹簧(18)，其内孔设有两个金属垫片，再靠接一个拧在拉杆(9)上的螺母(19)，垫片、弹簧、螺母与密封环(16)及活塞(20)间分别留有间隔，活塞底部设有小弹簧，与气缸(21)、壳体(3)固连的缸盖(22)的中心有进气孔(23)，活塞底部的间隙与排气孔⑥连通，保险阀包括与出气孔(26)靠接的阀芯(29)、阀体(28)、进气孔(30)、排气孔(31)及回复弹簧、在排气孔(31)、进气孔(25)上分别连接有电磁阀构成。
2.按权利要求1所述的气动主轴，其特征是，密封环(16)也可采用缝式单排4-8个缝结构。
3.按权利要求1或2所述的气动主轴，其特征是，径向轴承(4、5)为双轴承，每个轴承设有两个环形槽，每个槽设双排24-36个径向小孔，止推轴承片(10、12)，分别设有单排环形槽，槽内设有均布的单、双排36-46个轴向小孔。
专利摘要一种高精度高速钻削气动主轴,适用于做数控印刷电路板机床及其它自动化机床的主轴。主要由径向气动轴承及轴向气动轴承,主轴上方设有喷气嘴对着蜗轮的旋槽,蜗轮通过两个键与主轴连接,再上方设有密封环,通过支承套与壳体上的气道分别与进气孔、出气孔连通,在进气孔与排气孔处分别连有电磁阀,在主轴与壳体外端连有活塞等,组成自动更换钻头结构。具有高精度、高速度、寿命长等优点。
文档编号B23B19/02GK2294801SQ97228040
公开日1998年10月21日 申请日期1997年9月23日 优先权日1997年9月23日
发明者史景璋 申请人:史景璋