专利名称：动静压轴承轴瓦内壁浅腔的加工方法
技术领域：
本发明属于机械轴承加工方法技术领域，尤其是机床高速主轴轴承的加工方法。
背景技术：
随着科技的进步，世界机床行业正在朝着高速化、高精度化的方向发展。近年来，厂商门都致力于提高机床主轴的转速和回转精度上，而要提高主轴的转速和回转精度，必须相应提高主轴轴承的性能。传统的接触式机械轴承由于外圈和滚子之间的间隙较小，当主轴转速提高到一定值的时候，轴承升温较高，会阻碍主轴转速的进一步提高。为了适应主轴高速转动的要求，厂家就采用轴瓦内壁加工有浅腔的液体动静压式非接触式轴承来作为高速主轴的轴承。
对于加工在轴承轴瓦内壁的浅腔，从其横截面上看，浅腔的深度是不相等的，浅腔的形状基本为一渐开线曲线形，以利于在主轴高速转动时形成动压油楔，现有技术中，浅腔的加工方法通常有如下几种①、用小直径刀具通过展成法模拟渐开线曲线轨迹方法加工，这种方法的优点是加工出来的浅腔曲线精度高，缺点是浅腔曲线的方程很难建立，且对加工机床的要求较高，必须在数控机床上才能加工出来；②、用成型刀具通过刨削的方法来加工，这种方法的优点是效率较高，缺点是加工出来浅腔曲线的精度较低，因为成型刀的曲线从微观上来看是一凹凸不平锯齿形的曲线，对浅腔油楔的形成很不利；③、采用半机加工半钳工的方法混合加工的，这种方法的优点是在机床加工浅腔曲线误差较大，达不到要求可以通过钳工铲刮、研磨来使浅腔的曲线达到较为理想的形状，缺点是效率较低。综上所述，以上几种方法都有许多不足之处，很难满足大批量、高精度、高质量的要求。
发明内容
本发明的目的正是为了克服上述现有技术的不足而提供一种能够用普通机床成批量加工、且加工精度和加工质量均能满足高速主轴要求的动静压轴承浅腔的加工方法。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的。
本发明的动静压轴承轴瓦内壁浅腔的加工方法为按如下步骤加工①、把已加工好内孔的轴瓦装夹在机床的工作台上；②、在工作台上装夹一个相同材料的试件，使该试件的轴心线与安装有加工刀具的机床主轴轴心线重合，用刀具在试件上加工出半径为R1的内孔后，保持刀具的位置不变；③、移动工作台或主轴的位置，使机床主轴轴心线与轴瓦的轴心线重合，然后将机床主轴的轴心线横向偏移距离X，纵向偏移距离Y，在轴瓦内壁加工出第一段半径为R1的浅腔曲线；④、根据轴瓦内壁浅腔的数量，旋转或者移动工作台，再加工出第二段半径为R1的浅腔曲线，直至将所有半径为R1的浅腔曲线加工完成；⑤、再移动工作台的位置，同样使试件的轴心线与机床主轴轴心线重合，调整刀具的半径，接着在试件上加工出半径增大为R2的内孔后保持刀具的位置不变；⑥、又移动工作台的位置，使机床主轴轴心线与轴瓦的轴心线重合，然后将机床主轴的轴心线纵向偏移距离H，在轴瓦内壁加工出第一段半径为R2的浅腔曲线，使两段浅腔曲线相连；⑦、根据轴瓦内壁浅腔的数量，旋转或者移动工作台，再加工出第二段半径为R2的浅腔曲线，直至将所有半径为R2的浅腔曲线加工完成。
浅腔的加工方法按如下规律取值后进行R1=2R22+2δ1R2-2R22cosβ-2δ1R2cosβ+δ122R2+2δ1-2R2cosβ]]>R2=2R2+2δ2R-2R2cosα-2δ2Rcosα+δ222R+2δ2-2Rcosα]]>H＝R-R2+δ2；O1O2＝R2+δ1-R1；X＝O1O2sinβ；Y＝H+O1O2cosβ本发明的加工方法简单、实用，能够用普通机床进行浅腔轴承的大批量加工，其加工精度和质量完全能够满足高速主轴的要求。
下面结合说明书附图进一步阐述本发明的方法。
图1为浅腔轴承的轴瓦的横截面图；图2为加工示意图。
具体实施例方式
图1所示为四腔液体动静压轴承的轴瓦横截面的形状。图中可见，在轴瓦1上开有四个节流小孔8，同时在轴瓦的内壁开有四个与节流小孔相连通的浅腔9。在一个浅腔内浅腔的深度是不相等的，从图1上看，沿顺时针方向浅腔的深度逐渐变浅。因此，当主轴沿顺时针旋转时，在主轴和轴瓦之间就形成了楔形，这个楔形使轴瓦构成了动压，同时由于在轴瓦上开有节流小孔，使这个轴承又具有静压轴承的特点，因此，构成了一个动静压轴承。
动静压轴承的工作原理是首先依靠液压站提供一定的压力油，通过节流器形成承载油膜，使轴颈和轴承处于完全液体摩擦状态，这就是静压轴承。然后旋转主轴，由于在轴瓦上有浅腔9存在，主轴轴颈与轴瓦之间就形成了油楔。随着主轴转速的提高，液体的内压会进一步提高，形成动压承载油膜，动压与静压叠加后可大大提高轴承的承载能力。因此，动静压轴承既克服了动压轴承在低速、起动、停车时不能保证纯液体摩擦的润滑状态，又克服了静压轴承承载能力低的缺点，它是一种吸收了动压轴承和静压轴承各自优点又克服了它们各自缺点的新型轴承。
从理论上讲，浅腔的曲线应该是一条光滑的渐开线曲线，但由于这条渐开线的曲线方程很难建立，难以在普通机床上进行批量加工。在实际中可以用两段圆弧构成逐渐收缩的一条浅腔曲线来代替渐开线曲线，如图1所示。而用两段圆弧组成一条完整的逐渐收缩的浅腔曲线，就需尽量减小两曲线连接处形成的拐点凸峰，要消除拐点凸峰对动压油膜性能的影响，最好的办法就是在满足已给最佳油腔夹角2α和浅腔深度δ1、δ2参数的前提下，使R1、R2达到最大化，以使R、R1、R2三段圆弧尽量地光滑连接，使拐点凸峰基本被消除。图1中，R1的圆心O2距轴瓦的中心O的水平距离为X，距轴瓦中心的垂直距离为Y，R1这一段浅腔的深度为δ1，R2的圆心O1距轴瓦1的中心O的垂直距离为H，R2这一段浅腔的深度为δ2，∠AOC＝∠AOB＝α，整段浅腔曲线所对应的圆心角为2α，设∠AO1O2＝β。则各参数的计算公式如下R1=2R22+2δ1R2-2R22cosβ-2δ1R2cosβ+δ122R2+2δ1-2R2cosβ]]>R2=2R2+2δ2R-2R2cosα-2δ2Rcosα+δ222R+2δ2-2Rcosα]]>H＝R-R2+δ2；O1O2＝R2+δ1-R1；X＝O1O2sinβ；Y＝H+O1O2cosβ通常，R、α、β、δ1、δ2在轴瓦设计时已给出，为已知参数，因此，只要计算出R1、H、R2、X、Y、O1O2，即可加工出R1和R2这两段浅腔曲线。本发明的加工方法如下如图2所示，首先，把已加工好内孔的轴瓦1在机床的工作台2上装夹好，使安装有加工刀具4的机床主轴5轴心线与轴瓦的轴心线重合，然后将机床的主轴的轴心线沿横向偏移距离X，纵向偏移距离Y，既可加工R1这段浅腔曲线。由于直接测量R1很困难，因此，在加工R1这段曲线的同时，还要在工作台上装夹一个相同材料的试件3，在加工R1之前，先对试件进行加工，对试件而言，只是加工出一个半径为R1的孔，这样，就把测量R1变为测量孔的直径。只要孔的直径尺寸正确，那么用相同的刀量加工出的浅腔R1的尺寸一定是正确的。用同样的方法可加工出R2这段浅腔曲线。为提高加工效率，可以在一个工作台上装夹多个轴瓦工件，图2中装夹有四个工件。加工时，顺序将所有工件的R1浅腔曲线加工完成，再顺序加工所有工件的R2浅腔曲线，R2＞R1。应用本发明的方法，也可以先加工半径较大的R2浅腔曲线7，后加工半径较小的R1浅腔曲线6，只是会多浪费一个试件。
本发明的方法使得对动静压轴承轴瓦内壁浅腔的加工得以在普通机床上实现，方法简单实用，加工成本低，加工精度高，质量可靠，从而实现了动静压轴承的批量生产。
权利要求
1.动静压轴承轴瓦内壁浅腔的加工方法，其特征在于，加工步骤为①、把已加工好内孔的轴瓦(1)装夹在机床的工作台(2)上；②、在工作台(2)上装夹一个相同材料的试件(3)，使该试件的轴心线与安装有加工刀具(4)的机床主轴(5)轴心线重合，用刀具在试件上加工出半径为R1的内孔后，保持刀具的位置不变；③、移动工作台(2)或主轴(5)的位置，使机床主轴轴心线与轴瓦的轴心线重合，然后将机床主轴的轴心线横向偏移距离X，纵向偏移距离Y，在轴瓦内壁加工出第一段半径为R1的浅腔曲线(6)；④、根据轴瓦内壁浅腔的数量，旋转或者移动工作台，再加工出第二段半径为R1的浅腔曲线，直至将所有半径为R1的浅腔曲线加工完成；⑤、再移动工作台的位置，同样使试件(3)的轴心线与机床主轴(5)轴心线重合，调整刀具(4)的半径，接着在试件上加工出半径增大为R2的内孔后，保持刀具的位置不变；⑥、又移动工作台的位置，使机床主轴轴心线与轴瓦的轴心线重合，然后将机床主轴的轴心线纵向偏移距离H，在轴瓦内壁加工出第一段半径为R2的浅腔曲线(7)，使曲线(7)与(6)相连；⑦、根据轴瓦内壁浅腔的数量，旋转或者移动工作台，再加工出第二段半径为R2的浅腔曲线，直至将所有半径为R2的浅腔曲线加工完成。
2.根据权利要求1所述的动静压轴承轴瓦内壁浅腔的加工方法，其特征在于，浅腔的加工方法按如下规律取值后进行R1=2R22+2δ1R2-2R22cosβ-2δ1R2cosβ+δ122R2+2δ1-2R2cosβ]]>R2=2R2+2δ2R-2R2cosα-2δ2Rcosα+δ222R+2δ2-2Rcosα]]>H＝R-R2+δ2；O1O2＝R2+δ1-R1；X＝O1O2sinβ；Y＝H+O1O2cosβ
全文摘要
动静压轴承轴瓦内壁浅腔的加工方法，它是把轴瓦(1)装夹在工作台(2)上；并装夹一个同材料的试件(3)，先用刀具(4)在试件上加工出半径为R
文档编号F16C33/14GK1487211SQ0313553
公开日2004年4月7日 申请日期2003年8月1日 优先权日2003年8月1日
发明者董跃, 张晓阳, 赵雄, 李广沈, 董一志, 高杰, 罗宏, 董 跃 申请人:云南省机械研究设计院