专利名称：一种动静压主轴装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械装配部件，具体的说，是涉及一种动静压主轴装置。
背景技术：
数控机床正朝着超高速超精密方向发展，机床主轴作为数控机床的核心部件决定了机床的性能水平。现行的高速主轴轴承技术中，滚动轴承较大的振动与噪声、磁力轴承过于复杂的控制系统以及气体轴承较低的承载能力限制了其进一步发展。液体动静压支承方式因其优良的高速性能、高减振性、高回转精度、高刚度、小阻尼和长寿命等优点，被广泛应用于高速精密机床领域。目前，普通液体动静压主轴的主要问题是润滑油温升引起主轴精度误差过大、摩擦副磨损造成主轴寿命低等。传统动静压主轴为油润滑，主轴高速运转时油温过高，一方面油的粘度降低影响主轴承载刚度，另一方面引起主轴高温变形，均会影响主轴精度和运转稳定性。另外传统主轴的摩擦副材料均为金属，耐磨性、高温强度、耐腐蚀性等性能均不理
术g
；ο为了解决油润滑主轴的温升问题，出现了以水作为润滑液的主轴，但是由于水粘度低，导致水润滑主轴的承载能力差。
发明内容
本发明要解决的是普通油润滑主轴高速下温升过高、水润滑主轴承载能力小，传统主轴-轴承金属摩擦副耐磨损性差、热膨胀系数高，以及简单陶瓷滑动轴承不能适应主轴使用要求的问题，提供一种水基润滑液润滑的动静压陶瓷主轴装置。为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现—种动静压陶瓷主轴装置，包括主轴和机座，所述主轴上设置有具有径向承压功能和止推功能的轴承；所述主轴上轴承包括陶瓷轴套与陶瓷轴瓦构成的陶瓷摩擦副，同时以金属材料零件对所述陶瓷轴套与所述陶瓷轴瓦的非摩擦副表面构成全包容结构。本发明的有益效果是本发明的动静压陶瓷主轴装置，能够改善油润滑主轴高速下温升过高、水润滑主轴承载能力小的问题，提高轴承-主轴摩擦副的耐磨性、耐化学腐蚀性和抗热膨胀性，能够提高主轴转速、承载能力、运行寿命、运转稳定性、运转精度。本发明中主轴装置的润滑液优选采用水基润滑液，润滑液的基础液是水，加入增粘剂调节润滑液的粘度。此水基润滑液有两方面效果一、主轴高速下润滑液温升低，解决了普通油润滑主轴高速下油膜温升过高的问题，从而避免了高温下润滑油粘度降低带来的主轴刚度、承载能力下降，而且能够防止润滑油粘度突降导致的主轴运转稳定性下降。二、 通过调节水基润滑液的粘度，解决了水润滑主轴承载能力差的问题。本发明中主轴装置中摩擦副的材料为陶瓷，有以下效果一、陶瓷材料耐磨损、耐化学腐蚀，能够提高主轴寿命，使主轴长期保持高精度状态。二、陶瓷材料热膨胀系数低，能够使主轴和轴瓦高温下的热变形较小，使主轴精度受温度影响小。三、陶瓷材料能够适应水基润滑液低粘度润滑易发生边界摩擦和干摩擦的状态。 本发明中主轴装置在结构设计上采用适应主轴径向承压功能和轴向止推功能的轴承的布置形式，同时采用金属对陶瓷摩擦副全包容的结构，且各陶瓷零件在设计上应避免形状突变。采用以上结构形式，有以下效果一、为适应主轴工作要求，主轴的支承轴承均为陶瓷动静压轴承，且同时具有径向承压功能和轴向止推功能。二、主轴采用金属对陶瓷摩擦副全包容的结构，这是为了弥补陶瓷材料拉伸强度差、脆性大的不足，防止陶瓷零件受到大的拉伸作用或零件边缘受力过大发生断裂。三、各陶瓷零件在设计上避免了形状突变，减少陶瓷零件内部的应力集中，防止由于陶瓷零件本身设计缺陷造成断裂事故。
图1是实施例1的整体装配示意图2是图1中前主轴衬套的结构示意图3是图2的A7-A7剖视图4是图1中前轴套端盖的结构示意图5是图4的A2-A2剖视图6是图1中前轴瓦衬套的结构示意图7是图6的A17-A17剖视图8是图7的仰视图9是图S的B17-B17剖视图10是图8的C17-C17剖视图11是图1中前径向陶瓷轴瓦的结构示意图
图12是图11的A18-A18剖视图13是图11的B18-B18剖视图14是图1中止推陶瓷右轴瓦的结构示意图
图15是图14的A19-A19剖视图16是图14的后视图17是图1中前轴瓦端盖的结构示意图18是图17的A21-A21剖视图19是图17的B21-B21剖视图20是图17的仰视图21是图20的C21-C21剖视图22是图20的D21-D21剖视图M是图1中后轴套端盖的结构示意图M是图23的A9-A9剖视图W是图1中后主轴衬套的结构示意图26是图25的All-All剖视图27是图1中后轴瓦端盖的结构示意图28是图27的A12-A12剖视图四是图27的仰视图；图30是图29的B12-B12剖视图；图31是图29的C12-C12剖视图；图32是图1中后陶瓷轴瓦的结构示意图；图33是图32的B13-B13剖视图；图33是图32的A13-A13剖视图；图35是图1中后轴瓦衬套的结构示意图；图36是图35的A14-A14剖视图；图37是图36的仰视图；图38是图37的B14-B14剖视图；图39是图37的C14-C14剖视图；图40是图1的润滑液流向示意图；图41是实施例2的整体装配示意图；图42是图41中轴瓦端盖的结构示意图；图43是图42的的A23-A23剖视图；图44是图43的仰视图；图45是图44的B23-B23剖视图；图46是图44的C23-C23剖视图；图47是图41中轴瓦衬套的结构示意图；图48是图47的的AM-AM剖视图；图49是图48的仰视图；图50是图49的DM-DM剖视图；图51是图49的C24-C24剖视图；图52是图41中锥形陶瓷轴瓦的结构示意图；图53是图52的A25-A25剖视图；图54是图52的B25-B25剖视图；图55是图41中锥形陶瓷轴套的结构示意图；图56是图55的剖视图；图57是图41中主轴衬套的结构示意图；图58是图57的A27-A27剖视图；图59是实施例3的整体装配示意图；图60是图59中轴瓦端盖的结构示意图；图61是图60的A28-A28剖视图；图62是图59中止推轴瓦衬套的结构示意图；图63是图62的A29-A29剖视图；图64是图59中止推轴套衬套的结构示意图；图65是图64的A30-A30剖视图；图66是图59中止推陶瓷轴瓦的结构示意图；图67是图66的A32-A32剖视图68是图59中径向陶瓷轴瓦的结构示意图；图69是图68的A33-A33剖视图；图70是图68的B33-B33剖视图。图中1 主轴；2 前轴套端盖，2-1 :内螺纹；3 前陶瓷左轴套；4 止推陶瓷轴套； 5 止推轴套衬套；6 前陶瓷右轴套；7 前主轴衬套，7-1 外螺纹，7-2 凸缘；8 转子；9 后轴套端盖，9-1 :内螺纹；10 后陶瓷轴套；11 后主轴衬套，11-1 外螺纹，11-2 凸缘；12 后轴瓦端盖，12-1 端盖固定螺钉孔，12-2 后轴瓦固定螺栓孔，12-3 第一泄液环状凹槽， 12-4 第二泄液环状凹槽，12-5 第三泄液环状凹槽，12-6 第一泄液孔，12-7 第二泄液孔， 12-8 第三泄液孔，12-9 横向泄液孔；13 后陶瓷轴瓦，13-1 进液环状凹槽，13-2 进液孔，13-3 节流器，13-4 液腔；14 后轴瓦衬套，14-1 螺纹孔，14-2 螺栓孔，14-3 第三泄液环状凹槽，14-4 第二泄液环状凹槽，14-5 第一泄液环状凹槽，14-6 第三泄液孔，14-7 径向进液孔，14-8 径向进液环状凹槽，14-9 横向泄液孔，14-10 第一泄液孔，14-11 第二泄液孔，14-12 径向内孔；15 定子；16 机座；17 前轴瓦衬套，17_1 密封圈槽，17_2 止推横进液孔，17-3 径向进液孔，17-4 径向进液环状凹槽，17-5 第一泄液环状凹槽，17-6 第二泄液环状凹槽，17-7 第三泄液环状凹槽，17-8 第三泄液孔，17-9 横向泄液孔，17-10 第四泄液孔，17-11 止推内孔，17-12 第四泄液环状凹槽，17-13 径向内孔，17-14 止推进液环状凹槽，17-15 止推竖进液孔，17-16 第一泄液孔，17-17 第二泄液孔；18 前径向陶瓷轴瓦，18-1 进液环状凹槽，18-2 液腔，18-3 进液孔，18-4 节流器；19 止推陶瓷右轴瓦，19-1 液腔，19-2 进液环状凹槽，19-3 进液孔，19-4 节流器；20 止推陶瓷左轴瓦； 21 前轴瓦端盖，21-1 止推进液孔，21-2 第三泄液环状凹槽，21-3 第二泄液环状凹槽， 21-4 第一泄液环状凹槽，21-5 第三泄液孔，21-6 第一泄液孔，21_7 横向泄液孔，21_8 止推泄液孔，21-9 止推进液环状凹槽，21-10 止推内孔，21-11 第二泄液孔，21-12 止推泄液环状凹槽；22 轴套端盖；23 轴瓦端盖，23_1 第三泄液环状凹槽，23_2 第二泄液环状凹槽，23-3 第一泄液环状凹槽，23-4 第三泄液孔，23-5 第二泄液孔，23_6 第一泄液孔，
23-7横向泄液孔；24 轴瓦衬套，24-1 横向泄液孔，24_2 进液孔，24_3 进液环状凹槽，
24-4第一泄液环状凹槽，24-5 第二泄液环状凹槽，24-6 第三泄液环状凹槽，24_7 第三泄液孔，24-8 第二泄液孔，24-9 第一泄液孔，24-10 径向内孔；25 锥形陶瓷轴瓦，25_1 进液环状凹槽，25-2 进液孔，25-3 液腔，25-4 节流器；26 锥形陶瓷轴套；27 主轴衬套， 27-1 凸缘；28 轴瓦端盖，28-1 泄液环状凹槽，28_2 泄液孔；29 止推轴瓦衬套，29_1 泄液环状凹槽，29-2 泄液孔，29-3 止推内孔，29-4:径向内孔；30 止推轴套衬套，30_1 止推内孔；31 止推陶瓷轴套；32 止推陶瓷轴瓦，32-1 环状液腔；33 径向陶瓷轴瓦，33_1 径向进液环状凹槽，33-2 径向进液孔，33-3 液腔，33-4 节流器；34 径向陶瓷轴套；35 主轴衬套；36 锁紧部件。
具体实施例方式本发明针对普通油润滑主轴高速下温升过高、水润滑主轴承载能力小的问题，提出了一种动静压陶瓷主轴装置，其中主轴的润滑剂为水基润滑液。为解决传统主轴-轴承金属摩擦副耐磨损性差、热膨胀系数高的问题，且为适应水基润滑液低粘度润滑易发生边界摩擦和干摩擦的状态，本发明中的主轴-轴承摩擦副材料为陶瓷材料。现有的陶瓷滑动轴承结构过于简单，不能适应主轴工作需要，且陶瓷零件易出现应力集中，本发明中主轴结构设计上采用适应主轴的具有径向承压功能和轴向止推功能的陶瓷动静压轴承布置形式， 同时采用金属对陶瓷摩擦副全包容的结构，且各陶瓷零件在设计上避免形状突变。下面结合附图和实施例，大致按照结构上由内向外的顺序对本发明作进一步的详细描述实施例1实施例1披露了一种的精密型动静压陶瓷主轴装置。如图1所示，主轴1上安装有转子8，转子8外部对应设置有安装在机座16上的定子15，转子8前端的主轴1上安装有径向-双向止推前轴承，转子10后端的主轴上安装有径向后轴承。其中，零件前轴套端盖2、前陶瓷左轴套3、止推陶瓷轴套4、止推轴套衬套5、前陶瓷右轴套6、前主轴衬套7、转子8、后轴套端盖9、后陶瓷轴套10、后主轴衬套11固连在一起，随主轴1旋转；零件后轴瓦端盖12、后陶瓷轴瓦13、后轴瓦衬套14、定子15、前轴瓦衬套17、前径向陶瓷轴瓦18、止推陶瓷右轴瓦19、止推陶瓷左轴瓦20、前轴瓦端盖21为固定件，固定在机座16内静止不动。 工作时润滑液流动如图40中箭头所示，由机座16上方供液孔注入，从机座16下方排液孔排出。润滑液从供液孔注入后，分成左右两路分别供给径向-双向止推前轴承和径向后轴承，左路润滑液再次分为两路，向左供给止推轴承，向下供给径向轴承，润滑液经过前后轴承后再汇聚到排液孔排出，油路结构简单，便于制造，使供液和排液更加简单紧凑。本实施例是以电机转子10和定子15布置在主轴1中部为例的，除此以外，也可以将电机转子10和定子15布置在主轴1后端，亦可采用外置电机经传动件带动主轴1旋转的方式。径向-双向止推前轴承由前轴套端盖2、前陶瓷左轴套3、止推陶瓷轴套4、止推轴套衬套5、前陶瓷右轴套6、前主轴衬套7、前轴瓦衬套17、前径向陶瓷轴瓦18、止推陶瓷右轴瓦19、止推陶瓷左轴瓦20、前轴瓦端盖21构成。具体地，径向-双向止推前轴承包括用于固定装配在主轴1上的金属制前主轴衬套7，前主轴衬套7的右端面紧靠主轴1左轴肩。结合图2和图3所示，前主轴衬套7 —端具有呈凸起挡肩结构的凸缘7-2，凸缘7-2方便对下述前陶瓷右轴套6进行轴向定位，为了实现全包容，凸缘7-2的外径与前陶瓷左轴套3和前陶瓷右轴套6的外径相等；另一端加工出一定长度的外螺纹7-1，以便和下述前轴套端盖2实现螺纹配合，对前轴套端盖2进行轴向定位。前主轴衬套7上装配有前陶瓷左轴套3、止推陶瓷轴套4和前陶瓷右轴套6，前陶瓷左轴套3、止推陶瓷轴套4和前陶瓷右轴套6共同组装后构成径向-双向止推前轴承的陶瓷轴套。在径向上，这部分采用的装配形式可以为粘接，其中粘接的粘结剂包括环氧树脂、 高温无机胶等有机与无机粘结剂；也可以为过盈装配，具体为将金属制的前主轴衬套7以冷装的形式使其外径减小，待其与陶瓷轴套之间产生一定间隙后，再装配到设定位置，下述类似装配形式同理。在轴向上同样采用粘接或者过盈配合的方式，前陶瓷右轴套6的右端面紧贴前主轴衬套7的凸缘7-2左端面，止推陶瓷轴套4右端面紧贴前陶瓷右轴套6左端面，前陶瓷左轴套3右端面紧贴止推陶瓷轴套4左端面。前陶瓷左轴套3、止推陶瓷轴套4和前陶瓷右轴套6三个零件分别加工能够避免形状突变，减小单件式轴套在形状突变处的应力集中，同时也更便于加工，提高加工精度。止推陶瓷轴套4外圈装配有止推轴套衬套5，其材质为金属，用于提高止推陶瓷轴套4的外圈边缘抗冲击性。前主轴衬套7带有外螺纹7-1的端部装配有前轴套端盖2，前轴套端盖2的右端面紧贴前陶瓷左轴套3的左端面，从而实现对轴套端盖2的定位。如图4和图5所示，前轴套端盖2内圈加工出内螺纹2-1，与前主轴衬套7的外螺纹7-1实现螺纹配合，以将前轴套端盖2紧固在前主轴衬套7端部；同时前轴套端盖2与前陶瓷左轴套3外径相等，完成对径向-双向止推前轴承中陶瓷材料的全包容结构，有效改善了轴承受力条件。前轴瓦衬套17以其凸缘右端面与机座16的左端面紧靠定位而固定在机座16 上。如图6至图10所示，前轴瓦衬套17包括止推结构和径向结构，径向结构包括径向内孔 17-13，径向内孔17-13侧壁设置有径向进液环状凹槽17-4，径向进液环状凹槽17-4顶端连接有一个延伸到前轴瓦衬套17外部并与机座16内供液孔相通的径向进液孔17-3。前轴瓦衬套17靠近定子15的端部设置有三级泄液结构，由内向外依次包括第一泄液环状凹槽 17-5和设置在其底端的第一泄液孔17-16、第二泄液环状凹槽17-6和设置在其底端的第二泄液孔17 — 17、第三泄液环状凹槽17-7和设置在其底端的第三泄液孔17-8，具体布置形式详见图19至图21。止推结构包括止推内孔17-11，止推内孔17-11端面设置有止推进液环状凹槽17-14，止推进液环状凹槽17-14顶端连接有止推竖进液孔17-15，止推竖进液孔 17-15连接有与其垂直的止推横进液孔17-2，止推横进液孔17-2与机座16内供液孔相通。 径向内孔17-13靠近止推内孔17-11—端侧壁设置有第四泄液环状凹槽17-12，第四泄液环状凹槽17-12底端设置有第四泄液孔17-10，第四泄液孔17-10连接有横向泄液孔17_9，横向泄液孔17-9与机座16内排液孔相通。前轴瓦衬套17的径向内孔17-13内固定有前径向陶瓷轴瓦18，如图11至图13所示，前径向陶瓷轴瓦18以径向内孔17-13的右端面为定位基准，同时前径向陶瓷轴瓦18右端面与前陶瓷右轴套6右端面齐平。前径向陶瓷轴瓦18外部对应于径向进液环状凹槽17-4 的位置设置有进液环状凹槽18-1，径向进液环状凹槽17-4与进液环状凹槽18-1共同构成介于金属材料和陶瓷材料两种材料之间的环形回路。进液环状凹槽18-1底部设置有若干周向均布的进液孔18-3，其个数一般为3个至8个，陶瓷轴瓦18内壁对应于进液孔18-3位置设置有液腔18-2，其具体结构可以是深液腔、浅液腔、楔面液腔、缝隙式液腔或者小孔液油腔等，根据实际工况选择，下述其他零件的类似结构同理。进液孔18-3和液腔18-2之间设置有节流器18-4，其结构具体可以是毛细管节流器、小孔式节流器或者多孔质节流器等， 根据实际工况选择，下述其他零件的类似结构同理。前轴瓦衬套17的止推内孔17-11内固定有止推陶瓷右轴瓦19，如图14至图16 所示，止推陶瓷右轴瓦19 一端面对应于止推进液环状凹槽17-14位置设置有进液环状凹槽 19-2，止推进液环状凹槽17-14与进液环状凹槽19-2共同构成介于金属材料和陶瓷材料两种材料之间的环形回路。进液环状凹槽19-2底部设置有若干周向均布的进液孔19-3，止推陶瓷右轴瓦19另一端面对应于进液孔19-3位置设置有液腔19-1。进液孔19-3和液腔 19-1之间设置有节流器19-4。止推陶瓷左轴瓦20的结构与止推陶瓷右轴瓦19对称，固定于前轴瓦端盖21上。如图17至图19所示，前轴瓦端盖21设置有用于固定安装止推陶瓷左轴瓦20的止推内孔 21-10，止推内孔21-10端面设置有与止推陶瓷左轴瓦20的进液环状凹槽相对应的止推进液环状凹槽21-9，两者共同构成介于金属材料和陶瓷材料两种材料之间的环形回路，止推进液环状凹槽21-9顶端设置有与止推横进液孔17-2连接的止推进液孔21-1。前轴瓦端盖21靠近主轴1前端设置有三级泄液结构，由内向外依次包括第一泄液环状凹槽21-4和设置在其底端的第一泄液孔21-6、第二泄液环状凹槽21-3和设置在其底端的第二泄液孔 21-11、第三泄液环状凹槽21-2和设置在其底端的第三泄液孔21-5，具体布置形式详见图 20至图22 ；三级泄液结构通过横向泄液孔21-7和前轴瓦衬套17的对应通孔连通到机座16 内排液孔。前轴瓦端盖21上在止推轴套衬套5外侧位置设置有止推泄液环状凹槽21-12， 止推泄液环状凹槽21-12底端连接有通至中间第一泄液孔21-6的止推泄液孔21-8。陶瓷材料制成的前陶瓷左轴套3、止推陶瓷轴套4和前陶瓷右轴套6共同构成陶瓷轴套，前径向陶瓷轴瓦18、止推陶瓷右轴瓦19、止推陶瓷左轴瓦20共同构成陶瓷轴瓦，陶瓷轴套与陶瓷轴瓦构成径向-双向止推前轴承的陶瓷摩擦副。具体地，前陶瓷右轴套6与前径向陶瓷轴瓦18之间、前陶瓷左轴套3与止推陶瓷左轴瓦20之间、前陶瓷右轴套6左端一部分与止推陶瓷右轴瓦19之间构成径向轴承间隙；止推陶瓷轴套4的两侧分别与止推陶瓷右轴瓦19、止推陶瓷左轴瓦20构成止推轴承间隙。具体的径向轴承间隙和止推轴承间隙值应视工作条件而定，范围包括从毫米级至微米级。除陶瓷摩擦副涉及的接触面以外，陶瓷轴套与陶瓷轴瓦的其他表面由金属材料制成的前轴套端盖2、止推轴套衬套5、前主轴衬套7、 前轴瓦衬套17、前轴瓦端盖21分别进行包容，从而形成径向-双向止推前轴承的全包容结构，较只由陶瓷摩擦副构成的轴承结构而言改善了受力情况，有效改善了主轴上陶瓷零件的应力集中现象，弥补了陶瓷零件拉伸强度差、脆性大等材料缺陷，大大提高了主轴使用的安全性和可靠性。上述前径向陶瓷轴瓦18的左端面和止推陶瓷右轴瓦19的右端面没有金属包容，这是为了缩短轴承长度、提高可加工性，若遇到大冲击载荷工况，可在上述前径向陶瓷轴瓦18的左端面和止推陶瓷右轴瓦19的右端面增加金属包容零件，更好的保护前径向陶瓷轴瓦18和止推陶瓷右轴瓦19。在工作过程中，先将润滑液以一定的液压由机座16的总供液孔注入，供给径向-双向止推前轴承的润滑液分为两路，向左供给止推轴承，向下供给径向轴承。供给径向轴承的润滑液先由径向进液孔17-3进入径向进液环状凹槽17-4与进液环状凹槽18-1构成的环形回路，随后沿前径向陶瓷轴瓦18的进液孔18-3和节流器18-4 流入液腔18-2，前陶瓷右轴套6与前径向陶瓷轴瓦18之间的径向轴承间隙形成完整承载液膜，节流器18-4将静压效应发挥得更加充分；在主轴1带动陶瓷轴套中的前陶瓷右轴套6 旋转时，前陶瓷右轴套6与前径向陶瓷轴瓦18和止推陶瓷右轴瓦19之间将产生明显的动压效应，提高整个轴承的径向承载能力与刚度。径向轴承间隙中的润滑液再分别通过前轴瓦衬套17的三级泄液结构和第四泄液环状凹槽17-12及第四泄液孔17-10排出，三级泄液结构能够使润滑液完全回到机座16的排液孔，增强径向-双向止推前轴承密封效果。而供给止推轴承的润滑液再分为两路，一路通过止推横进液孔17-2和止推竖进液孔17-15，进入止推进液环状凹槽17-14与进液环状凹槽19-2构成的环形回路，随后沿止推陶瓷右轴瓦19的进液孔19-3和节流器19-4流入液腔19-1，止推陶瓷右轴瓦19与止推陶瓷轴套4之间的止推轴承间隙形成完整承载液膜，节流器19-4将静压效应发挥得更加充分；在主轴1带动陶瓷轴套中的止推陶瓷轴套4旋转时，止推陶瓷轴套4和止推陶瓷右轴瓦 19之间将产生明显的动压效应。同理，另一路通过止推进液孔21-1进入止推陶瓷左轴瓦 20的进液环状凹槽与止推进液环状凹槽21-9构成的环形回路，与止推陶瓷右轴瓦19形成对称方向的动静压效应。止推轴承间隙中的润滑液再分别通过前轴瓦端盖21的三级泄液结构和前轴瓦衬套17的第四泄液环状凹槽17-12及第四泄液孔17-10排出。由此可以看出，前轴瓦衬套17的第四泄液环状凹槽17-12在功能上同时接受右止推轴承和径向轴承的润滑液回流，这样，一个泄液槽接受两侧泄液，一方面结构更加紧凑，另一方面也能够增强前轴承泄液效果。同时，止推陶瓷轴套4两侧的润滑液还可以通过止推泄液环状凹槽21-12 和止推泄液孔21-8排出，使止推陶瓷轴套4径向外侧的润滑液也能够顺利排出。径向后轴承由后轴套端盖9、后陶瓷轴套10、后主轴衬套11、后轴瓦端盖12、后陶瓷轴瓦13、后轴瓦衬套14构成。具体地，径向后轴承包括左端面紧靠主轴1右轴肩的后轴套端盖9，如图23和图 24所示，后轴套端盖9右端设置有内螺纹9-1，内螺纹9-1用于与后主轴衬套11 一端的外螺纹11-1相配合，如图39至图40所示，所述后主轴衬套11的另一端设置有凸缘11-2，后主轴衬套11上安装有后陶瓷轴套10，后陶瓷轴套10的右端面紧靠凸缘11-2内侧，其结构如图37至图38所示。后轴套端盖9、后陶瓷轴套10、后主轴衬套11之间，以及它们与主轴 1之间同样采用粘接或者过盈配合装配。后轴瓦衬套14以其左端面与后轴套端盖9左端面齐平而固定在机座16上。如图 35至图39所示，后轴瓦衬套14包括径向内孔14-12，径向内孔14-12侧壁设置有径向进液环状凹槽14-8，径向进液环状凹槽14-8顶端连接有一个延伸到后轴瓦衬套14外部并与机座16内供液孔相通的径向进液孔14-7。后轴瓦衬套14靠近定子15的端部设置有三级泄液结构，由内向外依次包括第一泄液环状凹槽14-5和设置在其底端的第一泄液孔14-10、 第二泄液环状凹槽14-4和设置在其底端的第二泄液孔14-11、第三泄液环状凹槽14-3和设置在其底端的第三泄液孔14-6，具体布置形式详见图51至图53。后轴瓦衬套14的凸台端面还设置有用于固定下述后轴瓦端盖12的螺纹孔14-1和螺栓孔14-2，并设置有两个一端与机座16内泄液孔相通的横向泄液孔14-9。后轴瓦衬套14的径向内孔14-12内固定有后陶瓷轴瓦13，后陶瓷轴瓦13以径向内孔14-12的左端面为定位基准，同时后陶瓷轴瓦13右端面与后陶瓷轴套10右端面齐平。 如图32至图34所示，后陶瓷轴瓦13外部对应于径向进液环状凹槽14-8的位置设置有进液环状凹槽13-1，径向进液环状凹槽14-8与进液环状凹槽13-1共同构成介于金属材料和陶瓷材料两种材料之间的环形回路。进液环状凹槽13-1底部设置有若干周向均布的进液孔13-2，后陶瓷轴瓦13内壁对应于进液孔13-2位置设置有液腔13-4，进液孔13_2和液腔
13-4之间设置有节流器13-3。后轴瓦衬套14右端安装有后轴瓦端盖12，，如图27至28所示，后轴瓦端盖12轴向上设置有端盖固定螺钉孔12-1和后轴瓦固定螺栓孔12-2，分别与螺纹孔14-1和螺栓孔
14-2对应。后轴瓦端盖12也设置有三级泄液结构，由内向外依次包括第一泄液环状凹槽 12-3和设置在其底端的第一泄液孔12-6、第二泄液环状凹槽12-4和设置在其底端的第二泄液孔12-7、第三泄液环状凹槽12-5和设置在其底端的第三泄液孔12-8，具体布置形式详见图四至图31 ；三级泄液结构通过横向泄液孔12-9和横向泄液孔14-9的对应通孔连通到机座16内排液孔。陶瓷材料制成的后陶瓷轴套10和后陶瓷轴瓦13构成径向后轴承的陶瓷摩擦副， 后陶瓷轴套10和后陶瓷轴瓦13之间构成径向轴承间隙，具体的径向轴承间隙值应视工作条件而定，范围包括从毫米级至微米级。除陶瓷摩擦副涉及的接触面以外，后陶瓷轴套10 和后陶瓷轴瓦13的其他表面由金属材料制成的后轴套端盖9、后主轴衬套11、零件后轴瓦端盖12、后轴瓦衬套14分别进行包容，从而形成径向后轴承的全包容结构。上述后陶瓷轴瓦13的右端面由后轴瓦端盖12的左端面进行包容，后轴瓦端盖12在起到包容作用的同时，还起到了密封的作用，此结构比单独做后陶瓷轴瓦13的金属包容件再做端盖密封件要简单，若遇到较大载荷、较大冲击的工作情况，也可单独做金属包容件加强包容效果，更好的保护陶瓷件。在工作过程中，先将润滑液以一定的液压由机座16的总供液孔注入，供给径向后轴承的润滑液先由径向进液孔14-7进入径向进液环状凹槽14-8与进液环状凹槽13-1构成的环形回路，随后沿后陶瓷轴瓦13的进液孔13-2和节流器13-3流入液腔13-4，后陶瓷轴套10和后陶瓷轴瓦13之间的径向轴承间隙形成完整承载液膜，节流器13-3将静压效应发挥得更加充分；在主轴1带动后陶瓷轴套10旋转时，后陶瓷轴套10和后陶瓷轴瓦13之间将产生明显的动压效应，提高整个轴承的径向承载能力与刚度。径向轴承间隙中的润滑液再分别通过后轴瓦衬套14和后轴瓦端盖12的三级泄液结构排出。实施例2实施例2披露了一种动静压陶瓷主轴装置。如图41所示，轴套端盖22、锥形陶瓷轴套沈、主轴衬套27固连在一起，随主轴1旋转；为固定件，轴瓦端盖23、轴瓦衬套M、锥形陶瓷轴瓦25为固定件，固定在机座16内静止不动。如图41所示，主轴1上安装有转子8，转子8外部对应设置有安装在机座16上的定子15，主轴1前后分别对称地安装有锥面轴承。本实施例是以电机转子8和定子15布置在主轴1中部为例的，除此以外，也可以将电机转子8和定子15布置在主轴1后端，亦可采用外置电机经传动件带动主轴1旋转的方式。下面以主轴1前端轴承为例详细说明轴承结构，结合图57和图58所示，主轴衬套 27粘接或过盈装配在主轴1上，其凸缘27-1的右端面紧靠在主轴1的左轴肩。主轴衬套 27上粘接或过盈装配有锥形陶瓷轴套沈和轴套端盖22，如图55和56所示，锥形陶瓷轴套 26为圆台形状，即其外径面为锥面结构，其较大外径一端的端面紧靠凸缘27-1内侧，凸缘 27-1对锥形陶瓷轴套沈轴向定位，且凸缘27-1外径与锥形陶瓷轴套沈最大外径相等。轴套端盖22右端面紧靠陶瓷轴套沈较小外径一端的端面，且轴套端盖22外径与锥形陶瓷轴套沈最小外径相等，从而实现主轴衬套27和轴套端盖22对锥形陶瓷轴套沈的全包容结构。锥形陶瓷轴套沈和轴套端盖22之间，以及它们与主轴衬套27之间同样采用粘接或者过盈配合装配。轴瓦衬套M以其右端面与主轴衬套27右端面齐平而固定在机座28上，如图47 至图48所示，轴瓦衬套M包括径向内孔M-10，径向内孔M-IO的侧壁设置有进液环状凹槽M-3，进液环状凹槽M-3顶端连接有一个延伸到轴瓦衬套M外部并与机座16内供液孔相通的进液孔对-2。轴瓦衬套M右端部设置有三级泄液结构，由内向外依次包括第一泄液环状凹槽M-4和设置在其底端的第一泄液孔对-9、第二泄液环状凹槽M-5和设置在其底端的第二泄液孔对-8、第三泄液环状凹槽M-6和设置在其底端的第三泄液孔M-7，具体布置形式详见图9至图11。轴瓦衬套对的凸台端面还设置有两个与机座16内泄液孔相通的横向泄液孔对-1。轴瓦衬套M的径向内孔M-IO内固定有锥形陶瓷轴瓦25，锥形陶瓷轴瓦25以径向内孔M-IO的孔底端为定位基准，同时锥形陶瓷轴瓦25的左端面与锥形陶瓷轴套沈的左端面齐平。锥形陶瓷轴瓦25的内腔为与锥形陶瓷轴套沈对应的圆台形状，即其内径面为锥面结构，使得锥形陶瓷轴瓦25能够刚好设置于锥形陶瓷轴套沈外层。其中锥面方向也可以与本实施例相反，而其它零件结构需按照全包容和便于装配的原则做相应更改。如图52至图M所示，锥形陶瓷轴瓦25外部对应于进液环状凹槽M-3设置有进液环状凹槽 25-1，进液环状凹槽24-3和进液环状凹槽25-1共同构成介于金属材料和陶瓷材料两种材料之间的环形回路。进液环状凹槽25-1底部设置有若干周向均布的进液孔25-2，其个数一般为3个至8个。锥形陶瓷轴瓦25内壁对应于进液孔25-2位置设置有液腔25_3，其具体结构可以是深液腔、浅液腔、楔面液腔、缝隙式液腔或者小孔液油腔等，根据实际工况选择。 进液孔25-2和液腔25-3之间设置有节流器25-4，其结构具体可以是毛细管节流器、小孔式节流器或者多孔质节流器等，根据实际工况选择。轴瓦衬套M外端安装有轴瓦端盖23，如图42至图46所示，轴瓦端盖23也设置有三级泄液结构，由内向外依次包括第一泄液环状凹槽23-3和设置在其底端的第一泄液孔 23-6、第二泄液环状凹槽23-2和设置在其底端的第二泄液孔23-5、第三泄液环状凹槽23_1 和设置在其底端的第三泄液孔23-4，三级泄液结构通过横向泄液孔23-7和轴瓦衬套M的横向泄液孔M-I连通到机座28内排液孔。陶瓷材料制成的锥形陶瓷轴瓦25和锥形陶瓷轴套沈构陶瓷摩擦副，摩擦副之间形成锥形轴承间隙，锥形轴承间隙的锥角值应视工作条件而定，范围包括从5度 85度，具体的轴承间隙值应视工作条件而定，范围包括从毫米级至微米级。除陶瓷摩擦副组成的滑动轴承接触面以外，锥形陶瓷轴瓦25和锥形陶瓷轴套沈的其他表面由金属材料制成的轴套端盖22、轴瓦端盖23、轴瓦衬套M、主轴衬套27分别进行包容，从而轴承的全包容结构。 锥形陶瓷轴瓦25的左端面由轴瓦端盖23的右端面进行包容，轴瓦端盖23在起到包容作用的同时，还起到了密封的作用，此结构比单独做锥形陶瓷轴瓦25的左端面的金属包容件再做端盖密封件要简单，若遇到较大载荷、较大冲击的工作情况，也可单独做金属包容件加强包容效果，更好的保护陶瓷件。在工作过程中，先将润滑液以一定的液压由机座16的总供液孔注入，再对称地分为左右两路分别由机座16内的供液孔经过进液孔25-2进入进液环状凹槽M-3和进液环状凹槽25-1构成的环形回路，随后沿锥形陶瓷轴瓦25的进液孔25-2和节流器25_4流入液腔25-3。锥形陶瓷轴瓦25和锥形陶瓷轴套沈之间的锥面轴承间隙形成完整承载液膜， 节流器25-4将静压效应发挥得更加充分；在主轴1带动锥形陶瓷轴套沈旋转时，锥形陶瓷轴套沈和锥形陶瓷轴瓦25之间将产生明显的动压效应，提高整个轴承的径向承载能力与刚度。锥面轴承间隙中的润滑液再分别通过轴瓦端盖23和轴瓦衬套M的三级泄液结构排出ο实施例3实施例3披露了一种精密型动静压陶瓷主轴装置。如图59所示，径向陶瓷轴套34、主轴衬套35、锁紧部件36以及对称设置的一组止推轴套衬套30、一组止推陶瓷轴套31 固连在一起，随主轴1旋转；径向陶瓷轴瓦33以及对称设置的一组轴瓦端盖观、一组止推轴瓦衬套四和一组止推陶瓷轴瓦32为固定件，固定在机座16内静止不动。对称零件以本装置的左半部分为例具体说明，主轴1中间位置装配有主轴衬套 35，装配形式可以为粘接或过盈装配。主轴衬套35上粘接或过盈装配有径向陶瓷轴套34， 径向陶瓷轴套34的两端装配有止推陶瓷轴套31，止推陶瓷轴套31的外侧分别装配有止推轴套衬套30，主轴1前端的止推轴套衬套30的左端面紧靠主轴1轴肩的右端面。结合图64 和图65所示，止推陶瓷轴套31粘接或过盈装配在止推轴套衬套30的止推内孔30-1内部， 止推内孔30-1的深度与止推陶瓷轴套31的轴向厚度相等，从而实现止推轴套衬套30对止推陶瓷轴套31的全包容效果。主轴1后部粘接或过盈装配有锁紧部件36，锁紧部件36的左端面紧靠主轴1后端的止推轴套衬套30的右端面，与主轴1的轴肩从两端共同对止推轴套衬套30、止推陶瓷轴套31、径向陶瓷轴套34起定位作用。在两个止推轴套衬套30内侧分别设置有固定在机座16上的止推轴瓦衬套四和止推陶瓷轴瓦32，止推陶瓷轴瓦32粘接或过盈装配在止推轴瓦衬套四的止推内孔四_3内部，止推陶瓷轴瓦32的左端面紧靠止推陶瓷轴套31的右端面。如图66和图67所示，止推陶瓷轴瓦32的左端面设置有环状液腔32-1 ；如图30和图31所示，止推轴瓦衬套四设置有止推内孔四_3和径向内孔四_4，径向内孔四-4用于形成轴承间隙，止推内孔四_3用于安装止推陶瓷轴瓦32，止推内孔四-3的深度与止推陶瓷轴瓦32的轴向厚度相等，从而实现止推轴瓦衬套四对止推陶瓷轴瓦32的全包容。止推轴瓦衬套四外侧设置有泄液环状凹槽四-1，泄液环状凹槽底端设置有泄液孔四_2，泄液环状凹槽的位置在止推陶瓷轴套31与止推陶瓷轴瓦32的接触面外侧。两个止推轴瓦衬套四之间设置有固定在机座16上的径向陶瓷轴瓦33，如图68至图70所示，径向陶瓷轴瓦33外部在轴向上对称设置有两个径向进液环状凹槽33-1，径向进液环状凹槽33-1底部设置有若干周向均布的进液孔33-2，其数量一般为三至八个，径向陶瓷轴瓦33内壁对应于进液孔33-2位置设置有液腔33-3，其具体结构可以是深液腔、浅液腔、楔面液腔、缝隙式液腔或者小孔式液腔等，根据实际工况选择。进液孔33-2与液腔33-3 之间设置有节流器33-4，其结构具体可以是毛细管节流器、小孔式节流器或者多孔质节流器等，根据实际工况选择。在径向陶瓷轴瓦33外部的机座16上对应于径向进液环状凹槽 33-1设置有径向进液环状凹槽，该径向进液环状凹槽联通有机座16上的供液孔，同时机座 16对径向陶瓷轴瓦33实现了全包容效果。紧靠止推轴瓦衬套四的左端面固接有轴瓦端盖观，轴瓦端盖82设置有泄液环状凹槽观-1，泄液环状凹槽底端设置有泄液孔观-2。径向陶瓷轴套34与径向陶瓷轴瓦33之间构成径向轴承间隙，止推陶瓷轴套31与止推陶瓷轴瓦32构成止推轴承间隙。具体的径向轴承间隙和止推轴承间隙值应视工作条件而定，范围包括从毫米级至微米级。除陶瓷滑动摩擦副涉及的接触面以外，径向陶瓷轴套 34、径向陶瓷轴瓦33、止推陶瓷轴套31、止推陶瓷轴瓦32的其他表面由金属材料制成的轴瓦端盖观、止推轴瓦衬套四、止推轴套衬套30、主轴衬套35、机座16分别进行包容，从而形全包容结构，较只由陶瓷摩擦副构成的轴承结构而言改善了受力情况，有效改善了主轴上陶瓷零件的应力集中现象，弥补了陶瓷零件拉伸强度差、脆性大等材料缺陷，大大提高了主轴使用的安全性和可靠性。在工作过程中，先将润滑液以一定的液压由机座16的总供液孔注入，再对称地分为左右两路分别由机座16内的供液孔流入机座16上径向进液环状凹槽与径向陶瓷轴瓦 33的径向进液环状凹槽33-1共同构成的环形回路中，随后液流沿径向陶瓷轴瓦33的进液孔33-2和节流器33-4流入液腔33-3。径向陶瓷轴套34与径向陶瓷轴瓦33之间的径向轴承间隙形成承载液膜，节流器33-4将静压效应发挥得更加充分；在主轴1带动径向陶瓷轴套34旋转时，径向陶瓷轴瓦33与径向陶瓷轴套34之间将产生明显的动压效应，提高整个轴承的径向承载能力与刚度。径向轴承间隙中的润滑液再通过径向陶瓷轴瓦33、止推轴瓦衬套四、止推陶瓷轴瓦32与径向陶瓷轴套34之间的缝隙流入到止推陶瓷轴瓦32的环状液腔32-1中，该缝隙起到隙缝式节流器的作用。止推陶瓷轴瓦32和止推陶瓷轴套31的止推轴承间隙中形成完整止推承载液膜，隙缝式节流器将静压效应发挥得更加充分，在主轴1 带动止推陶瓷轴瓦32旋转时，止推陶瓷轴瓦32和止推陶瓷轴套31之间将产生明显的动压效应。止推轴承间隙中的润滑液最终通过两级泄液结构泻出，第一级泄液结构为止推轴瓦衬套四的泄液环状凹槽和泄液孔四_2，第二级泄液结构为轴瓦端盖28的泄液环状凹槽观-1和泄液孔观_2，两级泄液结构能够使润滑液完全泻出，增强主轴-轴承密封效果。需要特别指出的是，用于制造以上所有陶瓷零件的陶瓷材料，主要包括采用各种制备方法形成氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷两类。其中氧化物陶瓷轴承主要包括氧化铝 (Al2O3)、氧化锆(ZrO2)等材料，非氧化物陶瓷主要包括碳化硅(SiC)和氮化硅(Si3N4)等材料。并且需注意，各陶瓷零件可以分别采用不同的陶瓷材料制作，不同材料的陶瓷轴承摩擦副的性能各有偏重。用于制造以上所有金属零件的金属材料，具体地可以是碳素结构钢、合金结构钢、钛合金等各种金属材料。尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种动静压主轴装置，包括主轴(1)和机座(16)，其特征在于，所述主轴(1)上设置有具有径向承压功能和止推功能的轴承；所述主轴(1)上轴承包括陶瓷轴套与陶瓷轴瓦构成的陶瓷摩擦副，同时以金属材料零件对所述陶瓷轴套与所述陶瓷轴瓦的非摩擦副表面构成全包容结构。
2.根据权利要求1所述的一种动静压主轴装置，其特征在于，所述主轴(1)前部安装有径向-双向止推前轴承，所述主轴(1)后部安装有径向后轴承；所述径向-双向止推前轴承包括右端设置有凸缘(7-2)，左端设置有外螺纹(7-1)的金属制前主轴衬套(7)，所述前主轴衬套(7)的右端面与所述主轴(1)的左轴肩紧密贴合， 所述前主轴衬套(7)外部从右向左依次装配有前陶瓷右轴套(6)、止推陶瓷轴套(4)和前陶瓷左轴套(3)，所述止推陶瓷轴套(4)外部装配有金属制止推轴套衬套(5)，所述前主轴衬套(7)的左端面装配有设置有内螺纹的前轴套端盖O)；所述机座(16)以其左端面为基准安装有前轴瓦衬套(17)，所述前轴瓦衬套(17)设置有径向内孔(17-13)和止推内孔(17-11)，所述径向内孔(17-1 侧壁设置有径向进液环状凹槽(17-4)，所述径向进液环状凹槽(17-4)顶端连接有一个延伸到前轴瓦衬套(17)外部并与机座(16)内供液孔相通的径向进液孔(17-3)，所述前轴瓦衬套(17)右端设置有泄液结构，所述止推内孔 (17-11)端面设置有顶端连接止推竖进液孔(17-1 的止推进液环状凹槽(17-14)，止推进液环状凹槽(17-14)通过止推竖进液孔(17-1 和止推横进液孔(17- 与机座(16)内供液孔相通，所述径向内孔(17-1 靠近止推内孔(17-11) —端侧壁设置有底端设有第四泄液孔(17-10)的第四泄液环状凹槽(17-12)，所述第四泄液孔(17-10)通过横向泄液孔 (17-9)与机座(16)内排液孔相通；所述前轴瓦衬套(17)的径向内孔(17-13)内以其右端面为基准固定有前径向陶瓷轴瓦(18)，所述前径向陶瓷轴瓦(18)外部对应于所述径向进液环状凹槽(17-4)设置有进液环状凹槽(18-1)，所述进液环状凹槽(18-1)底部设置有周向均布的进液孔(18-3)，所述陶瓷轴瓦(18)内壁对应于所述进液孔(18- 位置设置有液腔(18-2)，所述进液孔(18- 和所述液腔(18- 之间设置有节流器(18-4)；所述前轴瓦衬套(17)的止推内孔(17-11)内固定有止推陶瓷右轴瓦(19)，所述止推陶瓷右轴瓦(19) 一端面对应于所述止推进液环状凹槽(17-14)位置设置有进液环状凹槽(19-2)，所述进液环状凹槽(19- 底部设置有周向均布的进液孔(19-3)，所述止推陶瓷右轴瓦(19)另一端面对应于进液孔(19- 位置设置有液腔(19-1)，所述进液孔(19- 和所述液腔(19-1)之间设置有节流器(19-4)；所述前轴瓦衬套(17)通过螺栓连接有设置于所述主轴(1)前端的前轴瓦端盖(21)，所述前轴瓦端盖设置有用于固定安装止推陶瓷左轴瓦OO)的止推内孔01-10)，所述止推陶瓷左轴瓦OO)的形状和位置与所述止推陶瓷右轴瓦(19)对称，所述止推内孔(21-10)端面设置有与止推陶瓷左轴瓦OO)的进液环状凹槽相对应的止推进液环状凹槽(21-9)，所述止推进液环状凹槽Q1-9)顶端设置有与所述止推横进液孔 (17-2)连接的止推进液孔(21-1)，所述前轴瓦端盖靠近所述主轴(1)前端设置有泄液结构，该泄液结构通过横向泄液孔01-7)和前轴瓦衬套(17)的对应通孔连通到所述机座(16)内排液孔，所述前轴瓦端盖上在所述止推轴套衬套( 外侧位置设置有连接止推泄液孔01-8)的止推泄液环状凹槽01-12)；其中所述前陶瓷左轴套(3)、止推陶瓷轴套(4)和前陶瓷右轴套(6)、前径向陶瓷轴瓦(18)、止推陶瓷右轴瓦(19)、止推陶瓷左轴瓦 (20)的非摩擦副表面由金属制前轴套端盖O)、止推轴套衬套(5)、前主轴衬套(7)、前轴瓦衬套(17)、前轴瓦端盖进行包容；所述径向后轴承包括左端面紧靠所述主轴(1)右轴肩且其右端设置有内螺纹(9-1)的后轴套端盖(9)，后轴套端盖(9)与左端设置有外螺纹(11-1)、右端设置有凸缘(11-2)的后主轴衬套(11)连接，所述后主轴衬套(11)上装配有右端紧靠所述凸缘(11- 的后陶瓷轴套(10)；所述后轴套端盖(9)外部以左端面齐平为基准设置有安装在机座(16)上的后轴瓦衬套(14)，所述后轴瓦衬套(14)的径向内孔(14-12)侧壁设置有径向进液环状凹槽 (14-8)，所述径向进液环状凹槽(14-8)顶端连接有一个延伸到所述后轴瓦衬套(14)外部并与机座(16)内供液孔相通的径向进液孔(14-7)，所述后轴瓦衬套(14)左端设置有泄液结构，所述后轴瓦衬套14的凸台端面设置有两个一端与机座(16)内泄液孔相通的横向泄液孔(14-9)；所述后轴瓦衬套(14)的径向内孔(14-12)以其左端面为定位基准内装配有后陶瓷轴瓦(13)，所述后陶瓷轴瓦(1 外部对应于所述径向进液环状凹槽(14-8)设置有底部设置有周向均布的进液孔(13- 的进液环状凹槽(13-1)，所述后陶瓷轴瓦(1 内壁对应于所述进液孔(13- 位置设置有液腔(13-4)，所述进液孔(13-20和液腔(13_4)之间设置有节流器(13-3)；所述后轴瓦衬套(14)右端装配有设置泄液结构的后轴瓦端盖(12)， 该泄液结构通过横向泄液孔(12-9)和横向泄液孔(14-9)的对应通孔连通到机座(16)内排液孔；其中所述后陶瓷轴套(10)、后陶瓷轴瓦(1 的非摩擦副表面由金属制后轴套端盖 (9)、后主轴衬套(11)、零件后轴瓦端盖(12)、后轴瓦衬套(14)分别进行包容。
3.根据权利要求1所述的一种动静压主轴装置，其特征在于，所述主轴(1)前后对称设置有锥面轴承，所述锥面轴承包括一端设置有凸缘07-1)的主轴衬套(27)，所述主轴衬套 (27)以凸缘Q7-1)紧靠在主轴(1)轴肩上为定位固定在主轴(1)上，所述主轴衬套(XT) 以凸缘Q7-1)内侧为定位依次固定装配有锥形陶瓷轴套06)和轴套端盖(22)，所述锥形陶瓷轴套06)的外径面为锥面，轴套端盖0 和凸缘07-1)分别与锥形陶瓷轴套06) 的两端面对齐，以实现对锥形陶瓷轴套06)的包容结构；所述主轴衬套(XT)外部以其内端面为基准设置有固定安装在机座(16)上的轴瓦衬套 (M)，所述轴瓦衬套04)的径向内孔O4-10)的侧壁设置有进液环状凹槽(M-3)，所述进液环状凹槽顶端连接有一个延伸到轴瓦衬套04)外部并与机座08)内供液孔相通的进液孔(25-2)，轴瓦衬套04)内端一侧设置有三级泄液结构，轴瓦衬套04)外端凸台端面还设置有与机座08)内泄液孔相通的横向泄液孔04-1)；所述轴瓦衬套04)的径向内孔O4-10)内固定有内腔面为锥面的锥形陶瓷轴瓦05)， 所述锥形陶瓷轴瓦0 以径向内孔(M-IO)的孔底端为定位基准，其左端面与锥形陶瓷轴套06)的左端面齐平，所述锥形陶瓷轴瓦0 外部对应于进液环状凹槽设置有进液环状凹槽(25-1)，所述进液环状凹槽05-1)底部设置有周向均布的进液孔(25-2)，锥形陶瓷轴瓦0 内壁对应于进液孔05- 位置设置有液腔(25-3)，进液孔05- 和液腔 (25-3)之间设置有节流器05-4)；所述轴瓦衬套04)外端安装有设置有三级泄液结构的轴瓦端盖(23)，级泄液结构通过横向泄液孔(23-7)和轴瓦衬套(24)的横向泄液孔(24-1)连通到机座(16)内排液孔。
4.根据权利要求1所述的一种动静压主轴装置，其特征在于，所述主轴(1)中间位置粘接或过盈装配有主轴衬套(35)，主轴衬套(3 上粘接或过盈装配有径向陶瓷轴套(34)， 径向陶瓷轴套(34)的两端装配有止推陶瓷轴套(31)，止推陶瓷轴套(31)的外侧分别装配有一组止推轴套衬套(30)，主轴(1)前端的止推轴套衬套(30)的左端面紧靠主轴(1)轴肩的右端面，止推陶瓷轴套(31)粘接或过盈装配在止推轴套衬套(30)的止推内孔(30-1)内部，止推内孔(30-1)的深度与止推陶瓷轴套(31)的轴向厚度相等，主轴(1)后部粘接或过盈装配有锁紧部件(36)，锁紧部件(36)的左端面紧靠主轴(1)后端的止推轴套衬套(30) 的右端面；在两个止推轴套衬套(30)内侧分别设置有固定在机座(16)上的一组止推轴瓦衬套 (29)和一组止推陶瓷轴瓦(32)，止推陶瓷轴瓦(3 粘接或过盈装配在止推轴瓦衬套09) 的止推内孔09-3)内部，止推陶瓷轴瓦(32)的外端面紧靠止推陶瓷轴套(31)的内端面， 止推陶瓷轴瓦(3 的外端面设置有环状液腔(32-1)，止推轴瓦衬套09)设置有止推内孔 (29-3)和径向内孔09-4)，径向内孔Q9-4)用于形成轴承间隙，止推内孔用于安装止推陶瓷轴瓦(32)，止推内孔Q9-3)的深度与止推陶瓷轴瓦(32)的轴向厚度相等，止推轴瓦衬套09)外侧设置有泄液环状凹槽(四-1)，泄液环状凹槽09-1)底端设置有泄液孔 (四-2)，泄液环状凹槽(29-1)的位置在止推陶瓷轴套(31)与止推陶瓷轴瓦(32)的接触面外侧；两个止推轴瓦衬套09)之间设置有固定在机座(16)上的径向陶瓷轴瓦(33)，径向陶瓷轴瓦(3 外部在轴向上对称设置有两个径向进液环状凹槽(33-1)，径向进液环状凹槽(33-1)底部设置有周向均布的进液孔(33-2)，径向陶瓷轴瓦(3 内壁对应于进液孔 (33-2)位置设置有液腔(33-3)，进液孔(33- 与液腔(33- 之间设置有节流器(33_4)， 在径向陶瓷轴瓦(3 外部的机座(16)上对应于径向进液环状凹槽(33-1)设置有径向进液环状凹槽，该径向进液环状凹槽联通有机座(16)上的供液孔。紧靠止推轴瓦衬套09)的外端面固接有轴瓦端盖( )，轴瓦端盖08)设置有底端设置有泄液孔08-2)的泄液环状凹槽08-1)；其中径向陶瓷轴套(34)、径向陶瓷轴瓦(33)、 止推陶瓷轴套(31)、止推陶瓷轴瓦(32)的非摩擦副表面由金属制轴瓦端盖( )、止推轴瓦衬套(四)、止推轴套衬套(30)、主轴衬套(35)、机座(16)分别进行包容。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的一种动静压主轴装置，其特征在于，所述泄液结构为N级泄液结构，N的取值范围为2 4 ；所述每一级泄液结构包括泄液环状凹槽和设置于其底端的泄液孔。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的一种动静压主轴装置，其特征在于，所述液腔可以是深液腔、浅液腔、楔面液腔、缝隙式液腔或小孔式液腔。
7.根据权利要求2至4中任一项所述的一种动静压主轴装置，其特征在于，所述进液孔为3个 8个。
8.根据权利要求2至4中任一项所述的一种动静压主轴装置，其特征在于，所述节流器可以是毛细管节流器、小孔式节流器、隙缝式节流器或多孔质节流器。
全文摘要
本发明公开了一种动静压主轴装置，包括主轴和机座，主轴上设置有具有径向承压功能和止推功能的轴承；主轴上轴承包括陶瓷轴套与陶瓷轴瓦构成的陶瓷摩擦副，同时以金属材料零件对陶瓷轴套与陶瓷轴瓦的非摩擦副表面构成全包容结构。本发明能够改善油润滑主轴高速下温升过高、水润滑主轴承载能力小的问题，提高轴承-主轴摩擦副的耐磨性、耐化学腐蚀性和抗热膨胀性，能够提高主轴转速、承载能力、运行寿命、运转稳定性、运转精度。
文档编号B23B19/02GK102189277SQ20111010737
公开日2011年9月21日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者刘峰, 刘文龙, 林彬, 闫帅 申请人:天津大学