一种气浮轴承及气浮高速高光电主轴的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机械加工的电主轴，尤指一种气浮轴承及气浮高速高光电主轴。本申请所述的高光电主轴，指在高速转动下进行高光铣削的电主轴，能在所加工的零部件表面形成高光亮度和高平面度。
【背景技术】
[0002]传统高光电主轴为采用滚珠轴承的高光电主轴，往往出现振动偏大、动态偏摆不佳等精度问题，这是由于滚珠轴承自身的特点所引起的。采用滚珠轴承的高光电主轴虽然其径向负重较好，但滚珠轴承采取接触式滚动摩擦的形式来润滑，会增大振动量，相应的也就提高了动态偏摆的runout值，这也将影响主轴的加工精度。采用滚珠轴承的高光电主轴的另一个不足之处就是难以达到超过60，OOOrpm的较佳高光铣削效果，受到其滚珠轴承润滑形式的瓶颈限制，其转速普遍限于40，000-60,OOOrpm之间，这个转速范围的高光加工效果并不理想。
[0003]随着气浮电主轴的不断完善，其用途越来越广，特别是应用于数控机床，对各种零部进行加工处理。气浮电主轴利用高速气流在转轴和轴承间形成气膜，并以此为润滑实现转轴高速转动。其具有粘滞性小、耐高温、无污染等优点。采用气浮润滑的空气静压轴承高光电主轴高也已问世。
[0004]不过，现有空气静压轴承高光电主轴往往出现径向负重不足的问题，这是由于目前的空气静压轴承的自身结构决定的，此类电主轴转子组件直径成为瓶颈问题，受电主轴高工作转速的要求，及高光机设备装配主轴的内孔、定子功率等的限定，因此主轴结构是无法满足大直径转子设计条件。目前的空气静压轴承无法做到足够大的径向负重，直接导致高光主轴在铣削作业过程中出现精度误差较大的严重性问题，无法实现在转速不小于75，OOOrpm情况下稳定工作，而只有转速不小于75，OOOrpm情况下，空气静压轴承高光电主轴加工效果才满足目前的技术要求，所加工的零部件表面形成高光亮度和高平面度。
【发明内容】
[0005]本实用新型需要解决的技术问题是，克服现有空气静压轴承高光电主轴往往出现径向负重不足的问题，提供一种气浮轴承及气浮高速高光电主轴。该气浮轴承具有足够大的径向负重，使用该气浮轴承的气浮高速高光电主轴直接导致高光主轴在转速不小于75，OOOrpm的铣削作业过程中精度高，所加工的零部件表面能够形成高光亮度和高平面度。
[0006]为了实现上述任务，本实用新型一种气浮轴承及气浮高速高光电主轴采用下述技术方案。
[0007]一种气浮轴承，包括圆筒状且两端无底的轴承主体，在轴承主体的前后两端分别配装前端径向喷嘴和后端径向喷嘴，前端径向喷嘴和后端径向喷嘴沿径向设置并形成内外端，外端靠近外壁，内端靠近内壁；
[0008]在轴承主体前后两端的外壁分别制有前端环形连通槽和后端环形连通槽，前端环形连通槽的位置与前端径向喷嘴的外端对应并从外端将前端径向喷嘴连通起来，后端环形连通槽的位置与后端径向喷嘴的外端对应并从从外端将后端径向喷嘴连通起来；
[0009]前端环形连通槽和后端环形连通槽的前后侧分别安装密封圈，致使前端环形连通槽和后端环形连通槽分别沿轴向被密封；
[0010]在轴承主体前后两端的内壁分别制有前端内环形连通槽和后端内环形连通槽，前端内环形连通槽的位置与前端径向喷嘴的内端对应并从内端将前端径向喷嘴连通起来，后端内环形连通槽的位置与后端径向喷嘴的内端对应并从内端将后端径向喷嘴连通起来，以增大径向负重；
[0011]在轴承主体外壁上之前端环形连通槽与后端环形连通槽间制有起排热冷却的水路环槽。
[0012]气浮高速高光电主轴，包括轴体、前气浮轴承、后气浮轴承、定子、转子、推力轴承、顶杆、水路/气路组件及气缸组件，轴体呈筒状，在轴体内从前往后依次安装推力轴承、前气浮轴承、定子及后气浮轴承，转子穿设于推力轴承、前气浮轴承、定子及后气浮轴承；水路/气路组件配装于轴体的后端，气缸组件配装于水路/气路组件的后端，顶杆沿轴向套设于转子内并与水路/气路组件及气缸组件配装；前气浮轴承及后气浮轴承分别为所述的一种气浮轴承。
[0013]作为气浮高速高光电主轴技术方案的进一步阐述，轴体包括轴体外套和轴体内胆，轴体内胆套设于轴体外套内，轴体内胆的外壁制有供冷却水流通的水路槽，水路槽的两端配装水路槽密封圈；前气浮轴承的水路环槽及后气浮轴承的水路环槽分别与水路槽接通。
[0014]作为气浮高速高光电主轴技术方案的进一步阐述，轴体内胆内沿轴向制有轴向气路主通道；前气浮轴承及后气浮轴承各自的前端环形连通槽和后端环形连通槽皆与轴体内胆内的轴向气路主通道连通。
[0015]作为气浮高速高光电主轴技术方案的进一步阐述，定子包括定子外套、定子基体及导线绕组，定子外套及定子基体呈筒体状，定子外套套包于定子基体外，导线绕组绝缘配置在定子基体轴向的两端。
[0016]作为气浮高速高光电主轴技术方案的进一步阐述，转子包括转子基体、转子轴芯、转子缸套、夹头、夹头镶杆及圈式弹片，转子基体呈筒体状且前端制有转子飞盘，夹头设于转子基体的最前端，转子基体前端内制有一轴向阶梯空间，在该阶梯空间从前往后依次安装圈式弹片和转子轴芯，与转子轴芯的外壁相对的转子基体的内壁套设转子缸套，夹头镶杆沿轴向与转子轴芯旋接。
[0017]作为气浮高速高光电主轴技术方案的进一步阐述，推力轴承呈筒状且两端无底，推力轴承位于转子飞盘的前侧面，在前气浮轴承与推力轴承的前后之间且远离其中心的位置设置推力间隙环，推力间隙环为在前气浮轴承与推力轴承的前后之间容置转子飞盘形成了容置空间；在推力轴承上制有径向喷嘴并与轴体内胆轴向气路主通道连通以形成气体气浮推力轴承的通路，推力轴承上还配置轴向喷嘴从转子飞盘的前侧面喷向转子飞盘，使转子飞盘气浮。
[0018]作为气浮高速高光电主轴技术方案的进一步阐述，前气浮轴承沿轴向设有法兰盘端面喷嘴，法兰盘端面喷嘴的前端喷向转子飞盘的后侧面，使转子飞盘气浮。
[0019]作为气浮高速高光电主轴技术方案的进一步阐述，水路/气路组件包括本体及镶件，本体的前端及后端分别为与后气浮轴承及气缸组件配装的容置空间，镶件具有轴向孔以让杆件穿过；本体后端还设置气室，气室通过通气道与气缸组件的缸体上设置的轴向送气道连通，气室还通过一送气接头与前气浮轴承、后气浮轴承及推力轴承连通，向前气浮轴承、后气浮轴承及推力轴承送气；工作后的气体收回到气室，并经与气室连通的排气口过滤排出轴体外；本体还配置冷却水进水接头和冷却水出水接头，冷却水进水接头和冷却水出水接头分别与轴体内胆上的水路槽接通，冷却水从冷却水进水接头流进，经水路槽流经前气浮轴承水路环槽及后气浮轴承水路环槽，从冷却水出水接头排出。
[0020]作为气浮高速高光电主轴技术方案的进一步阐述，气缸组件包括缸体及动力板，缸体的前端与水路/气路组件配装，缸体的后端盖设后盖；缸体内设有多层隔板以形成多个叠设的缸室，各缸室配设动力板，隔板、动力板及后盖平行设置；动力板与顶杆的后端固装并随顶杆前后移动，以形成活塞组合；缸体上设置轴向送气道，各缸室制有径向送气斜孔，径向送气斜孔与缸体上设置的轴向送气道连通；后盖上还配置进气接头；
[0021]气缸组件还配装回位弹簧，回位弹簧套装于顶杆并沿轴向设置。
[0022]同现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0023]1、本实用新型工作时通过空气静压轴承润滑来实现非接触式润滑，保证了电主轴的转速可以超过80，OOOrpm，从而满足了高光电主轴的铣削转速要求，进而保证了加工产品的表面光亮度及平面度。
[0024]2、由于本实用新型采用的空气静压轴承技术，在非接触的润滑条件下高速运转，电主轴的振动、动态偏摆等高速动态性能得到了保障，目前本主电轴在测试条件下，100, OOOrpm的振动彡0.5mm/s，动态偏摆彡5 μ m，在高光加工作业中可以更好的保证加工精度，同时提高了加工效率，降低了成本。
[0025]3、从理论上讲空气静压轴承在径向负载方面不如滚珠式电主轴，但本实用新型在轴承主体前后两端的内壁分别制有前端内环形连通槽和后端内环形连通槽，前端内环形连通槽的位置与前端径向喷嘴的内端对应并从内端将前端径向喷嘴连通起来，后端内环形连通槽的位置与后端径向喷嘴的内端对应并从内端将后端径向喷嘴连通