专利名称：衬套式空气轴承及主轴装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种加工机械，特别是涉及一种衬套式空气轴承及主轴装置。
背景技术：
为了达到高速运转的需求，主轴装置内部已由空气轴承(Air Bearing)取代滚珠轴承(Ball Bearing)来支撑心轴单元，相关专利前案如EP1207315及中国台湾1230642，而这些前案中的空气轴承为单件式结构，与外壳体互相锁定，且外壳体又被工具机的鞍座锁固，所以空气轴承很难与心轴单元产生高频共振，抑制了心轴单元的最高转速，目前业界通过两种作法来尝试提高最高转速，一是把空气压力提高，高至0.7Mpa左右，二是缩小空气轴承与心轴单元的气隙，小至20 y m左右，且上述两种作法只能将最高转速有限度地提高，以上述参数而言，大约能使最高转速达到200，OOOrpm。若要最高转速达到300，OOOrpm,推估其气隙要加工到13.3iim左右。但是前者提高设备及运转成本，后者提高精密加工成本，所以要如何寻求其他低成本的对策，是业界急欲解决的课题。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种组装简单、加工容易且能提升高速运转稳定性的衬套式空气轴承。本发明的另一目的，在于提供一种能使空气轴承与心轴单元产生高频共振且能提升心轴单元高速运转稳定性的主轴装置。本发明的衬套式空气轴承，包含一个外环座、一个内衬套、一个环形空间及数个缓冲止漏环。该外环座沿着一条轴线延伸且呈中空筒状，并具有一个围绕该轴线的外环面、一个与该外环面相反且能界定出一个内孔的内环面及至少一个由该外环面连通至该内环面的引气孔，该内衬套沿着该轴线延伸`且呈中空筒状，穿设在该外环座的内孔中，并具有一个与该内环面相对的外周面、一个与该外周面相反且能界定出一个轴孔的内周面及数个由该外周面连通至该内周面且使该内孔与该轴孔相连通的导气孔，该环形空间设置在该外环座与该内衬套之间，所述导气孔通过该环形空间与所述引气孔相导通，所述缓冲止漏环，分别设置在该外环座与该内衬套之间，且使该外环座的内环面与该内衬套的外周面之间的环形空间与外界形成气密。本发明的衬套式空气轴承，该外环座还具有一个主体、一个沿着该轴线设置在该主体其中一侧的第一侧盖及一个相反于该第一侧盖设置在该主体另一侧的第二侧盖，该第一侧盖具有一个能沿着径向朝该轴线凸伸的第一端面，该第二侧盖具有一个能沿着径向朝该轴线凸伸的第二端面，所述缓冲止漏环限位在该第一端面与该第二端面之间。本发明的衬套式空气轴承，该外环座的主体具有数个与该引气孔相连通的导流孔，该第二侧盖具有一个与所述导流孔相连通的环槽及数个与该环槽相连通的输气孔。本发明的衬套式空气轴承，该内衬套还具有数个分别固设在所述导气孔中的导气喷嘴，所述导气喷嘴各具有一个与该导气孔导通的通孔。
本发明的衬套式空气轴承，该内衬套还具有至少一个由该内周面凹设且与所述导气孔相连通的引气环道。本发明的衬套式空气轴承，还包含一个设置在该外环座与该内衬套之间的冷却槽及两个分别阻隔在该冷却槽与所述导气孔之间的密封元件，该外环座还具有至少一个由该外环面连通至该冷却槽的冷却导孔，该冷却槽凹设于该外环座的内环面，且设置在该环形空间中段。本发明的衬套式空气轴承，该内衬套的重量不大于70克。本发明的主轴装置，包含一个心轴单元、一个壳体、一个马达、一个前空气轴承及一个后空气轴承。该心轴单元沿着一条轴线延伸，并具有一个前端部、一个后端部、一个介于该前端部与该后端部之间的中段，该壳体呈中空筒状且套设在该心轴单元外部，该马达安装在该心轴单元的中段与该壳体之间且能驱动该心轴单元转动，该前空气轴承，安装在该心轴单元的前端部与该壳体之间，并具有一个套设在该壳体内部的前外环座、一个套设在该前外环座内部的前内衬套、一个设置在该前外环座与该前内衬套之间的前环形空间及两个分别设置在该前外环座与该前内衬套之间的前缓冲止漏环，该前外环座沿着该轴线延伸且呈中空筒状，并具有一个围绕该轴线且相对于该壳体的前外环面、一个与该前外环面相反且能界定出一个前内孔的前内环面及至少一个由该前外环面连通至该前内环面的前引气孔，该前内衬套沿该轴线延伸且呈中空筒状，穿设在该前外环座的前内孔中，并具有一个与该前内环面相对的前外周面、一个与该前外周面相反且能界定出一个前轴孔的前内周面及数个由该前外周面连通至该前内周面且使该前内孔与该前轴孔相连通的前导气孔，所述前导气孔利用该前环形空间与该前引气孔相导通，所述前缓冲止漏环能使该前内环面与该前外周面之间的前环形空间与外界产生气密，该后空气轴承安装在该心轴单元的后端部与该壳体之间，并具有一个套设在该壳体内部的后外环座、一个套设在该后外环座内部的后内衬套、一个设置在该后外环座与该后内衬套之间的后环形空间及两个分别设置在该后外环座与该后内衬套之间的后缓冲止漏环，该后外环座沿着该轴线延伸且呈中空筒状，并具有一个围绕该轴线且相对于该壳体的后外环面、一个与该后外环面相反且能界定出一个后内孔的后内环面及至少一个由该后外环面连通至该后内环面的后引气孔，该后内衬套沿着该轴线延伸且呈中空筒状 ，穿设在该后外环座的后内孔中，并具有一个与该后内环面相对的后外周面、一个与该后外周面相反且能界定出一个后轴孔的后内周面及数个由该后外周面连通至该后内周面且使该后内孔与该后轴孔相连通的后导气孔，所述后导气孔通过该后环形空间与该后引气孔相导通，所述后缓冲止漏环能使该后内环面与该后外周面之间的后环形空间与外界产生气密。本发明的主轴装置，该前空气轴承的前外环座还具有一个前主体、一个沿着该轴线设置在该前主体其中一侧的前第一侧盖及一个相反于该前第一侧盖设置在该前主体另一侧的前第二侧盖，该前第一侧盖、该前第二侧盖各具有一个能沿着径向凸伸至该前内孔的前第一端面、前第二端面，所述前缓冲止漏环限位在该前第一端面与该前第二端面之间，该后空气轴承的后外环座还具有一个后主体、一个沿着该轴线设置在该后主体其中一侧的后第一侧盖及一个相反于该后第一侧盖设置在该后主体另一侧的后第二侧盖，该后第一侧盖与该后第二侧盖各具有一个能沿着径向凸伸至该后内孔的后第一端面、后第二端面，所述后缓冲止漏环限位在该后第一端面与该后第二端面之间。
本发明的主轴装置，该前内衬套与该后内衬套还各具有数个分别固设在所述前导气孔、所述后导气孔中的前导气喷嘴、后导气喷嘴，所述前导气喷嘴与所述后导气喷嘴各具有一个与所述前导气孔、后导气孔导通的通孔。本发明的主轴装置，该前空气轴承的前内衬套还具有至少一个由该前内周面凹设且与该前内衬套的前导气孔相连通的前引气环道，该后空气轴承的后内衬套还具有至少一个由该后内周面凹设且与该后内衬套的后导气孔相连通的后引气环道。本发明的主轴装置，该前空气轴承还具有一个设置在该前外环座与该前内衬套之间的前冷却槽及两个分别阻隔在该前冷却槽与所述前导气孔之间的前密封元件，该前外环座还具有至少一个由该前外环面连通至该前冷却槽的前冷却导孔，该前空气轴承的前冷却槽凹设于该前外环座的前内环面，且设置在该前环形空间中段，该后空气轴承还具有一个设置在该后外环座与该后内衬套之间的后冷却槽及两个分别阻隔在该后冷却槽与所述后导气孔之间的后密封元件，该后外环座还具有至少一个由该后外环面连通至该后冷却槽的后冷却导孔，该后空气轴承的后冷却槽凹设于该后外环座的后内环面，且设置在该后环形空间中段。本发明的主轴装置，该前内衬套与该心轴单元之间具有一个前气隙，该后内衬套与该心轴单元之间具有一个后气隙，且该心轴单元的最高转速与该前气隙、该后气隙其中任一者相乘所得的一个转速气隙乘积值，不低于4.SrpmXm0本发明的主轴装置，该前内衬套、该后内衬套的重量均不大于70克。本发明的有益效果在于:该空气轴承利用该外环座与该内衬套的套接，并配合所述缓冲止漏环设置在该外环座与该内衬套之间，则能降低空气压力及增加气隙，不但能提升高速运转稳定性、能降低成本，且该主轴装置应用该空气轴承，则能产生高频共振且提升该心轴单元高速运转稳定性。
图1是本发明衬套式空气轴承及主轴装置的一个平面组合图；图2是该较佳实施例的一个局部放大示意图，说明一个前空气轴承对应于一个心轴单元的前端部；图3是本发明上述较佳实施例的前空气轴承组合剖视图；图4是图3的局部放大示意图；图5是本发明上述较佳实施例的另一个局部放大示意图，说明一个后空气轴承对应于该心轴单元的后端部；图6是本发明上述较佳实施例的后空气轴承的组合剖视图；图7是本发明第二较佳实施例的一个前空气轴承与一个后空气轴承的示意图；图8是图7的局部放大示意图；图9是本发明第三较佳实施例的一个前空气轴承与一个后空气轴承的示意图；图10是图9的局部放大示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明衬套式空气轴承的一个较佳实施例，可为前空气轴承或后空气轴承，且适宜安装在一个主轴装置100内部，该主轴装置100包含一个心轴单元10、一个套设在该心轴单元10外部的壳体20、一个套设在该心轴单元10与该壳体20之间的马达30、一个设置在该马达30前侧的前空气轴承40、一个设置在该马达30后侧的后空气轴承50及一个设置在该后空气轴承50后侧的头座单元60。该心轴单元10沿着一条轴线L延伸，并具有一个前端部11、一个后端部12、一个介于该前端部11与该后端部12之间的中段13及一个设于该前端部11且沿着径向延伸的定位盘件14。该壳体20呈中空筒状，具有一个沿着轴向延伸的导气道21。该马达30安装在该心轴单元10的中段13与该壳体20之间且能驱动该心轴单元10转动。如图2、图3及图4所示，该前空气轴承40安装在该心轴单元10的前端部11与该壳体20之间，并具有一个套设在该壳体20内部的前外环座41、一个套设在该前外环座41内部的前内衬套42、一个设置在该前外环座41与该前内衬套42之间的前环形空间43及两个分别设置在该前外环座41与该前内衬套42之间的前缓冲止漏环44。该前外环座41沿着该轴线L延伸且呈中空筒状，并具有一个围绕该轴线L且相对于该壳体20的前外环面411、一个与该前外环面411相反且能界定出一个前内孔413的前内环面414及数个由该前外环面411连通至该前内环面414的前引气孔415，所述前引气孔415与该导气道21相连通。本实施例的前外环座41呈三件式，并具有一个前主体45、一个沿着该轴线L设置在该前主体45其中一侧的前第一侧盖46、一个相反于该前第一侧盖46设置在该前主体45另一侧的前第二侧盖47，且该前主体45呈阶级中空筒状，并具有一个与该前外环面411垂直设置且能抵止在该壳体20其中一端面的前凸环412，所述前引气孔415沿着径向设置在该前主体45，该前第一侧盖46具有一个沿着径向朝该轴线L凸伸的前第一端面461，该前第二侧盖47具有一个沿着径向朝该轴线L凸伸的前第二端面471，且该前第一侧盖46设置在该马达30与该前主体45之间，该前第二侧盖47设置在该前主体45与该定位盘件14之间。较佳地，该外环座41的前主体45还具有数个与所述前引气孔415相连通的导流孔451，该第二侧盖47具有一个与所述导流孔451相连通的环槽472及数个与该环槽472相连通且对应于该定位盘件14的输气孔473，利用该导流孔451、该环槽472与所述输气孔473的设置，以及所述输气孔473对应于该定位盘件14，能使该前空气轴承40兼具径向支撑及轴向止推(trust)的功能。该前内衬套42沿着该轴线L延伸且呈阶级中空筒状，穿设在该前外环座41的前内孔413中，并具有一个与该前内环面414相对的前外周面421、一个与该前外周面421相反且能界定出一个前轴孔422的前内周面423、数个由该前外周面421连通至该前内周面423且使该前内孔413与该前轴孔422相连通的前导气孔424及数个分别固设在所述前导气孔424中的前导气喷嘴48，所述前导气孔424对应该前内衬套42轴向的两端分设成两组，且利用该前环形空间43与所述前引气孔415相导通，该前外周面421具有一个前中间段426、两个分别对应于该前第一侧盖46、该第二侧盖47且外径小于该前中间段426的前侧端段427及两个分别衔接在该前中间段426与所述前侧端段427之间的前抵止面428，该前中间段426具有一个 能产生该环形空间的凹环429，所述前导气喷嘴48各具有一个与该前导气孔424导通的通孔481。该心轴单元10的前端部11穿设在该前轴孔422中，且该前内衬套42与该心轴单元10之间具有一个前气隙110，该前内衬套42的重量不大于70克。所述前缓冲止漏环44分别夹制限位在该前第一端面461、该前第二端面471与所述前抵止面428之间，能使该前内环面414与该前外周面421之间的前环形空间43与外界
产生气密。参见图5及图6，该后空气轴承50安装在该心轴单元10的后端部12与该壳体20之间。并具有一个套设在该壳体20内部的后外环座51、一个套设在该后外环座51内部的后内衬套52、一个设置在该后外环座51与该后内衬套52之间的后环形空间53及两个分别设置在该后外环座51与该后内衬套52之间的后缓冲止漏环54。本实施例的后外环座51与该前外环座41的流道大致设计相同，具有径向支撑该心轴单元10的功能，但是不具有止推功能，并具有一个后主体55、一个沿着该轴线L设置在该后主体55其中一侧的后第一侧盖56、一个相反于该后第一侧盖56设置在该后主体55另一侧的后第二侧盖57，该后主体55、该后第一侧盖56、该后第二侧盖57的结构大致分别与该前主体45、该前第一侧盖46、该前第二侧盖47相同，所以详细结构不再多加赘述，差异处在于:该后第一侧盖56设置在该马达30与该后主体55之间，该后第二侧盖57套在该后主体55内部,该后主体55具有一个夹持在该壳体20另一端面与该头座单兀60之间的后凸环551。该后内衬套52与该前内衬套42结构相同，并设有一个后轴孔522、数个后导气孔524及数个分别固设在所述后导气孔524中的后导气喷嘴58，所述后导气孔524对应该后内衬套52轴向的两端也分设成两组，且该心轴单元10的后端部12穿设在该后轴孔522中，该后内衬套52与该心轴单元10之间具有一个后气隙120，该后内衬套52的重量不大于70克。且该后外环座51具有数个设于该后主体55的后引气孔515。在此特别定义 「转速气隙乘积值」来表达本发明优于现有技术的特性，该转速气隙乘积值是将该心轴单元10的最高转速乘上该前气隙110(或后气隙120)，得到转速气隙乘积值，本发明的转速气隙乘积值不低于4.8rpmXm,举例来说:当最高转速达200，OOOrpm时，该前气隙110(或后气隙120)不小于24 iim，转速气隙乘积值为200，OOOrpmX 24 iim=4.8rpmXm,当最高转速达300，OOOrpm时，该前气隙110 (或后气隙120)不小于16 u m,转速气隙乘积值为 300，OOOrpmX 16 u m, = 4.8rpmXm,也就是说 200，OOOrpmX 24 Um =300, OOOrpmX 16 u m = 4.8rpmXm。相较于现有技术的转速气隙乘积值,若同样以最高转速200，OOOrpm做比对时，只有200，OOOrpmX 20 y m = 4.0rpmXm0此时，本发明的前气隙110 (或后气隙120)不小于24iim，较现有技术20iim为大。若同样以最高转速300，OOOrpm做比对时，本发明的前气隙110(或后气隙120)不小于16 ym，而现有技术的转速要达到300, OOOrpm时，气隙就要减小到13.3 u m，所以本发明仍然优于现有技术。该头座单元60具有一个入气接头61，且能将气源导流至该导气道21再引流至该后空气轴承50、该前空气轴承40。再如图1、图2及图5所示，当该主轴装置100组装完成时，该前空气轴承40、该后空气轴承50分别对应该心轴单元10的前端部11、该后端部12，且分别设置在该马达30的前侧、后侧。当气源自该头座单元60的入气接头61引入时，透过该导气道21引流至该后空气轴承50的后引气孔515、该前空气轴承40的前引气孔415，再通过该后环形空间53、该前环形空间43均匀地分流至所述后导气孔524、前导气孔424及所述后导气喷嘴58、前导气喷嘴48，利用该前内衬套42、该后内衬套52与该心轴单元10之间的前气隙110、该后气隙120的作用，则使该心轴单元10的前端部11、该后端部12获得均匀、稳定的支撑，同时，利用所述前缓冲止漏环44夹设在该前外环座41与该前内衬套42之间、利用所述后缓冲止漏环54夹设在该后外环座51与该后内衬套52之间，能使该前内衬套42、该后内衬套52保持悬吊状态，在以所述前导气喷嘴48、后导气喷嘴58对该心轴单元10喷气时，本身也能沿着径向相对于该前外环座41、该后外环座51产生高频共振，且该前内衬套42、该后内衬套52的重量愈轻,效果愈佳。利用该前空气轴承40的前内衬套42、该后空气轴承50的后内衬套52能与该心轴单元10产生高频共振的作用，所以导入该心轴单元10的空气压力能较现有技术为低(约
0.2Mpa)，且该心轴单元10与该前空气轴承40之间的前气隙110、该心轴单元10与该后空气轴承50之间的后气隙120与该心轴单元10的最高转速的转速气隙乘积值因为不低于
4.8rpmXm，在相同的转速下，本发明的前气隙110 (或后气隙120)较现有技术为大，能提升该心轴单元10达到最高转速且稳定运转，不但不需提高设备及运转成本，且也不会因为精密加工而提高成本，已能解决现有技术运用空气轴承的心轴装置的问题。另外，再如图7及图8所示，本发明第二实施例与第一实施例大致相同，差异处在于:该前空气轴承40’、该后空气轴承50’不设置所述前导气喷嘴48、后导气喷嘴58，且该前内衬套42’、该后内衬套52’的所述前导气孔49’、后导气孔59’各具有一个对应该前外周面421’、该后外周面521’的大孔段491’、591’及一个衔接在该大孔段491’、591’一侧的小孔段493’、593’，另外，该前内衬套42’、该后内衬套52’还各具有一对由该前内周面423’、该后内周面523’凹设且分别与每一组前导气孔49’、后导气孔59’的小孔段493’、593’相连通的前引气环道420’、后引气环道520’。因此，第二实施例与第一实施例除了前导气喷嘴、后导气喷嘴的差异外，利用该前引气环道420’、该后引气环道520’的设置，能使自该小孔段493’、593’喷出的气流更加均匀。又如图9、图 10所示，本发明的第三实施例，该前空气轴承40”的前内衬套42”的前外周面421”、该后空气轴承50”的后内衬套52”的后外周面521”均呈平直状，该前外环座41”的前内环面414”制成阶级状，并具有一个前主环段416”及两个分别对应于该前第一侧盖46”与该前第二侧盖47”且内径大于该前主环段416”的前侧环段417”及两个分别衔接在该前主环段416”与所述前侦彳环段417”之间的前抵止面418”，该前环形空间43”设置在该前主环段416”与该前外周面421”之间。该后外环座51”的后内环面514”也制成阶级状，并具有一个后主环段516”及两个分别对应于该后第一侧盖56”与该后第二侧盖57”且内径大于该后主环段516”的后侧环段517”及两个分别衔接在该后主环段516”与所述后侧环段517”之间的后抵止面518”，该后环形空间53”设置在该后主环段516”与该后外周面521”之间。另外，该前空气轴承40”还包含一个设置在该前外环座41”与该前内衬套42”之间的前冷却槽419”，该前外环座41”还具有一个由该前外环面411”连通至该前冷却槽419”的前冷却导孔410”。本实施例中，该前冷却槽419”凹设于该前外环座41”的前内环面414”，且设置在该前环形空间43”中段，该前空气轴承40”还包含两个分别阻隔在该前冷却槽419”与该前内衬套42”的前导气孔424”之间的前密封元件60”。且该前内衬套42”还具有两个由该前内周面423”凹设且与该前内衬套42”的每一组前导气孔424”相连通的前引气环道420”。该后空气轴承50”还包含一个设置在该后外环座51”与该后内衬套52”之间的后冷却槽519”，该后外环座51”还具有一个由该后外环面511”连通至该后冷却槽519”的后冷却导孔510”。本实施例中，该后冷却槽519”凹设于该后外环座51”的后内环面514”，且设置在该后环形空间53”中段，该后空气轴承50”还包含两个阻隔在该后冷却槽519”与该后内衬套52”的后导气孔524”之间的后密封元件61”。且该后内衬套52”还具有两个由该后内周面523”凹设且与该后内衬套52”的每一组后导气孔524”相连通的后引气环道520”。当冷却油自该前冷却导孔410”、该后冷却导孔510”引入时，利用该前冷却槽419”、该后冷却槽519”的设置，能使该前空气轴承40”、该后空气轴承50”产生冷却效果。因此，第三实施例与第二实施例相较除了所述前抵止面、后抵止面设置位置的差异外，还利用该前冷却槽419”、该后冷却槽519”与所述前引气环道420”、该后引气环道520”的设置，更进一步提升该前空气轴承40”、该后空气轴承50”的冷却及稳定支撑性能。值得一提 的是，本发明第三实施例是将该前冷却槽419”、该后冷却槽519”分别设置在该前环形空间43”、该后环形空间53”中段，且利用所述前密封元件60”、后密封元件61”的设置，使得该前冷却槽419”、该后冷却槽519”与该前环形空间43”、该后环形空间53”产生区隔，但是该前冷却槽419”、该后冷却槽519”也能与该前环形空间43”、该后环形空间53”沿着该轴线L排列设置(图未示)，则也能达到预期的效果。
权利要求
1.一种衬套式空气轴承,其特征在于包含: 一个外环座，沿着一条轴线延伸且呈中空筒状，并具有一个围绕该轴线的外环面、一个与该外环面相反且能界定出一个内孔的内环面及至少一个由该外环面连通至该内环面的引气孔； 一个内衬套，沿着该轴线延伸且呈中空筒状，穿设在该外环座的内孔中，并具有一个与该内环面相对的外周面、一个与该外周面相反且能界定出一个轴孔的内周面及数个由该外周面连通至该内周面且使该内孔与该轴孔相连通的导气孔； 一个环形空间，设置在该外环座与该内衬套之间，所述导气孔通过该环形空间与所述引气孔相导通； 数个缓冲止漏环，分别设置在该外环座与该内衬套之间，且使该外环座的内环面与该内衬套的外周面之间的环形空间与外界形成气密。
2.根据权利要求1所述的衬套式空气轴承,其特征在于:该外环座还具有一个主体、一个沿着该轴线设置在该主体其中一侧的第一侧盖及一个相反于该第一侧盖设置在该主体另一侧的第二侧盖，该第一侧盖具有一个能沿着径向朝该轴线凸伸的第一端面，该第二侧盖具有一个能沿着径 向朝该轴线凸伸的第二端面，所述缓冲止漏环限位在该第一端面与该第二端面之间。
3.根据权利要求2所述的衬套式空气轴承，其特征在于:该外环座的主体具有数个与该引气孔相连通的导流孔，该第二侧盖具有一个与所述导流孔相连通的环槽及数个与该环槽相连通的输气孔。
4.根据权利要求1所述的衬套式空气轴承，其特征在于:该内衬套还具有数个分别固设在所述导气孔中的导气喷嘴，所述导气喷嘴各具有一个与该导气孔导通的通孔。
5.根据权利要求1所述的衬套式空气轴承,其特征在于:该内衬套还具有至少一个由该内周面凹设且与所述导气孔相连通的引气环道。
6.根据权利要求1所述的衬套式空气轴承，其特征在于:还包含一个设置在该外环座与该内衬套之间的冷却槽及两个分别阻隔在该冷却槽与所述导气孔之间的密封元件，该外环座还具有至少一个由该外环面连通至该冷却槽的冷却导孔，该冷却槽凹设于该外环座的内环面，且设置在该环形空间中段。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的衬套式空气轴承，其特征在于:该内衬套的重量不大于70克。
8.—种主轴装置,包含一个心轴单元、一个壳体、一个马达、一个前空气轴承及一个后空气轴承；该主轴装置的特征在于: 该心轴单元，沿着一条轴线延伸，并具有一个前端部、一个后端部、一个介于该前端部与该后端部之间的中段； 该壳体，呈中空筒状且套设在该心轴单元外部； 该马达，安装在该心轴单元的中段与该壳体之间且能驱动该心轴单元转动； 该前空气轴承，安装在该心轴单元的前端部与该壳体之间，并具有一个套设在该壳体内部的前外环座、一个套设在该前外环座内部的前内衬套、一个设置在该前外环座与该前内衬套之间的前环形空间及两个分别设置在该前外环座与该前内衬套之间的前缓冲止漏环，该前外环座沿着该轴线延伸且呈中空筒状，并具有一个围绕该轴线且相对于该壳体的前外环面、一个与该前外环面相反且能界定出一个前内孔的前内环面及至少一个由该前外环面连通至该前内环面的前引气孔，该前内衬套沿该轴线延伸且呈中空筒状，穿设在该前外环座的前内孔中，并具有一个与该前内环面相对的前外周面、一个与该前外周面相反且能界定出一个前轴孔的前内周面及数个由该前外周面连通至该前内周面且使该前内孔与该前轴孔相连通的前导气孔，所述前导气孔通过该前环形空间与该前引气孔相导通，所述前缓冲止漏环能使该前内环面与该前外周面之间的前环形空间与外界产生气密； 该后空气轴承，安装在该心轴单元的后端部与该壳体之间，并具有一个套设在该壳体内部的后外环座、一个套设在该后外环座内部的后内衬套、一个设置在该后外环座与该后内衬套之间的后环形空间及两个分别设置在该后外环座与该后内衬套之间的后缓冲止漏环，该后外环座沿着该轴线延伸且呈中空筒状，并具有一个围绕该轴线且相对于该壳体的后外环面、一个与该后外环面相反且能界定出一个后内孔的后内环面及至少一个由该后外环面连通至该后内环面的后引气孔，该后内衬套沿着该轴线延伸且呈中空筒状，穿设在该后外环座的后内孔中，并具有一个与该后内环面相对的后外周面、一个与该后外周面相反且能界定出一个后轴孔的后内周面及数个由该后外周面连通至该后内周面且使该后内孔与该后轴孔相连通的后导气孔，所述后导气孔利用该后环形空间与该后引气孔相导通，所述后缓冲止漏环能使该后内环面与该后外周面之间的后环形空间与外界产生气密。
9.根据权利要求8所述的主轴装置，其特征在于:该前空气轴承的前外环座还具有一个前主体、一个沿着该轴线设置在该前主体其中一侧的前第一侧盖及一个相反于该前第一侧盖设置在该前主体另一侧的前第二侧盖，该前第一侧盖、该前第二侧盖各具有一个能沿着径向凸伸至该前内孔的前第一端面、前第二端面，所述前缓冲止漏环限位在该前第一端面与该前第二端面之间，该后空气轴承的后外环座还具有一个后主体、一个沿着该轴线设置在该后主体其中一侧的后第一侧盖及一个相反于该后第一侧盖设置在该后主体另一侧的后第二侧盖，该后第一侧盖与该后第二侧盖各具有一个能沿着径向凸伸至该后内孔的后第一端面、后第二端面，所述后缓冲止漏环限位在该后第一端面与该后第二端面之间。
10.根据权利要求8所述的主轴装置，其特征在于:该前内衬套与该后内衬套还各具有数个分别固设在所述前导气孔、所述后导气孔中的前导气喷嘴、后导气喷嘴，所述前导气喷嘴与所述后导气喷嘴各具有一个与所述前导气孔、后导气孔导通的通孔。
11.根据权利要求8所述的主轴装置，其特征在于:该前空气轴承的前内衬套还具有至少一个由该前内周面凹设且与该前内衬套的前导气孔相连通的前引气环道，该后空气轴承的后内衬套还具有至少一个由该后内周面凹设且与该后内衬套的后导气孔相连通的后引气环道。
12.根据权利要求8所述的主轴装置，其特征在于:该前空气轴承还具有一个设置在该前外环座与该前内衬套之间的前冷却槽及两个分别阻隔在该前冷却槽与所述前导气孔之间的前密封元件，该前外环座还具有至少一个由该前外环面连通至该前冷却槽的前冷却导孔，该前空气轴承的前冷却槽凹设于该前外环座的前内环面，且设置在该前环形空间中段，该后空气轴承还具有一个设置在该后外环座与该后内衬套之间的后冷却槽及两个分别阻隔在该后冷却槽与所述后导气孔之间的后密封元件，该后外环座还具有至少一个由该后外环面连通至该后冷却槽的后冷却导孔，该后空气轴承的后冷却槽凹设于该后外环座的后内环面，且设置在该后环形空 间中段。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的主轴装置，其特征在于:该前内衬套与该心轴单元之间具有一个前气隙，该后内衬套与该心轴单元之间具有一个后气隙，且该心轴单元的最高转速与该前气隙、该后气隙其中任一者相乘所得的一个转速气隙乘积值，不低于4.8rpmXm。
14.根据权利要求8至12中任一项所述的主轴装置，其特征在于:该前内衬套、该后内衬套的重量均 不大于70克。
全文摘要
一种衬套式空气轴承及主轴装置，该空气轴承具有一个外环座、一个套设在该外环座内部的内衬套、一个设置在该外环座与该内衬套之间的环形空间及两个分别设置在该外环座与该内衬套之间的缓冲止漏环，该外环座具有至少一个引气孔，该内衬套具有数个利用该环形空间能与该引气孔导通的导气孔，所述缓冲止漏环能使该环形空间与外界产生气密，且该主轴装置装设有该空气轴承。借此，该空气轴承提供一个心轴单元稳定支撑。
文档编号F16C37/00GK103244559SQ20121002404
公开日2013年8月14日 申请日期2012年2月3日 优先权日2012年2月3日
发明者丁志辉, 沈庆辉, 吴嘉达 申请人:达航工业股份有限公司