一种带水冷结构的静压轴承的制作方法

本发明是一种带水冷结构的静压轴承，属于产品的结构技术领域。

背景技术：

为保证机床主轴的高承载、刚度及稳定性要求，大型超精密立式车床主轴通常采用液体静压轴承的支撑方式，液体静压支撑的配合面之间形成稳定的油膜，两配合面处于完全液体润滑状态，支撑刚度及稳定性则与油膜刚度密切相关，工作时承压油膜因流体内摩擦而产生的热量，油温上升引起的工作台热变形直接影响到机床的加工精度，另一方面温上升导致油液自身的粘度发生变化，进而可能会影响到静压轴承的刚度及稳定性，从而影响机床加工精度。

现有解决油液温升的处理方式通常是在为其提供液压油源的液压系统内对油源进行温度监测并对液压油源进行降温，并依靠油液的循环流动带走轴承工作时产生的热量，该种方式系被动降温措施，无法对超精密液体静压轴承的发热部位形成直接降温，由于降温存在时间差的问题，热量不可避免地会传递到轴承构件或工作台上，直接导致配合结构产生热变形，从而影响超精密机床的加工精度和性能得稳定。

技术实现要素：

本发明正是针对上述现有技术中存在的问题而设计提供了一种带水冷结构的静压轴承，其目的是解决液体静压轴承关键支承部件发热导致其结构及工作台的热变形问题和油源粘度变化影响静压支承特性及精度的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种带水冷结构的静压轴承，该静压轴承包括进油孔1、油腔2、回油槽3、封油面4，来自油泵的滑油通过进油孔1进入相对应的油腔2中，然后通过轴颈和轴承之间的间隙进入回油槽3流回油箱，封油面4位于油腔2和回油槽3之间，其特征在于：在静压轴承外部圆周面上安装一个冷却轴套5，冷却轴套5上加工有与进油孔1数量和位置相对应的进油通道6与进油孔1连通，油泵的滑油通过进油通道6进入进油孔1；

在静压轴承外部圆周面的上部加工有螺旋状的上冷却回旋槽8并通过与冷却轴套5内壁表面的贴合形成上冷却支路，在冷却轴套5上加工有与该上冷却回旋槽8一端相通的上冷却进口通道9，在冷却轴套5加工有与该上冷却回旋槽8另一端相通的上冷却出口通道10，冷却介质通过上冷却进口通道9进入上冷却支路对静压轴承上部进行冷却后经上冷却出口通道10流出；

在静压轴承外部圆周面的下部加工有螺旋状的下冷却回旋槽11并通过与冷却轴套5内壁表面的贴合形成下冷却支路，在冷却轴套5上加工有与该下冷却回旋槽11一端相通的下冷却进口通道12，在冷却轴套5加工有与该下冷却回旋槽11另一端相通的下冷却出口通道13，冷却介质通过下冷却进口通道12进入下冷却支路对静压轴承下部进行冷却后经下冷却出口通道13流出。

进一步，在冷却轴套5的进油通道6上加工一溢流通道并在不使用时配合堵头7封堵。

该种带水冷结构的静压轴承对液体静压轴承的发热部位的上部和下部进行直接降温，避免了由于滑油冷却时间差造成的热滞留，防止了相关结构产生微小热变形，保证了超精密机床的性能稳定和加工精度。

附图说明

图1为静压轴承结构剖视图

图2为本发明所述带水冷结构的静压轴承的仰视图

图3为图2中a-a向的带有进油通道6的剖视图

图4为图2中b-b向的剖视图

图5为图2中c-c向的剖视图

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述：

参见附图1～5所示，该种带水冷结构的静压轴承，该静压轴承包括进油孔1、油腔2、回油槽3、封油面4，来自油泵的滑油通过进油孔1进入相对应的油腔2中，然后通过轴颈和轴承之间的间隙进入回油槽3流回油箱，封油面4位于油腔2和回油槽3之间，其特征在于：在静压轴承外部圆周面上安装一个冷却轴套5，冷却轴套5上加工有与进油孔1数量和位置相对应的进油通道6与进油孔1连通，油泵的滑油通过进油通道6进入进油孔1；加工时，在冷却轴套5的进油通道6上加工一溢流通道并在不使用时配合堵头7封堵；

在静压轴承外部圆周面的上部加工有螺旋状的上冷却回旋槽8并通过与冷却轴套5内壁表面的贴合形成上冷却支路，在冷却轴套5上加工有与该上冷却回旋槽8一端相通的上冷却进口通道9，在冷却轴套5加工有与该上冷却回旋槽8另一端相通的上冷却出口通道10，冷却介质通过上冷却进口通道9进入上冷却支路对静压轴承上部进行冷却后经上冷却出口通道10流出；

在静压轴承外部圆周面的下部加工有螺旋状的下冷却回旋槽11并通过与冷却轴套5内壁表面的贴合形成下冷却支路，在冷却轴套5上加工有与该下冷却回旋槽11一端相通的下冷却进口通道12，在冷却轴套5加工有与该下冷却回旋槽11另一端相通的下冷却出口通道13，冷却介质通过下冷却进口通道12进入下冷却支路对静压轴承下部进行冷却后经下冷却出口通道13流出。

本发明装置的工作过程是：

正常工作时，经过温度控制的冷却介质通过泵送到冷却轴套5的上冷却进口通道9和下冷却进口通道12,进入静压轴承外部圆周面上的上冷却回旋槽8和下冷却回旋槽11，冷却介质通过冷却支路对轴承关键发热部位进行强制换热，从而控制轴承部件温升。

在“超精密金刚石车床”精密液体静压主轴上采用本发明所述的带水冷结构的静压轴承后，经温度传感器对静压轴承温度进行监控发现，主轴的径向轴承温度控制在20℃±0.3℃，获得了超精密液体静压主轴0.1μm的运动精度，满足了超精密车床对液体静压主轴的精度要求。

技术特征：

技术总结
本发明是一种带水冷结构的静压轴承，静压轴承上加工有用于吸收轴承发热部位热量的冷却支路，轴承外部装有冷却轴套，在轴套上加工有滑油通道以及冷却介质进出通道，滑油通道与轴承进油孔连通，冷却介质进出通道分别与轴承冷却支路进出口连通。该种带水冷结构的静压轴承能对液体静压轴承的发热部位直接降温，避免由于滑油冷却时间差造成的热滞留，防止相关结构产生微小热变形，保证超精密机床的性能稳定和加工精度。

技术研发人员：韩海涛;罗松保;庞长涛;杜海涛;徐昌语
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所
技术研发日：2018.12.21
技术公布日：2019.02.12