一种双向人字槽动静压集成气体轴承支承的电主轴的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种双向人字槽动静压集成气体轴承支承的电主轴。包括转轴、前后径向动静压集成气体轴承、截流孔、螺旋槽、排气孔、轴向节流孔、止推盘、前后止推气体轴承、前后进气口、壳体、电机转子、电机定子、冷却水槽、后端盖。转轴前后两端分别由前后径向动静压集成气体轴承支承；前后径向动静压集成气体轴承上都加工有可双向旋转的螺旋槽。本发明采用双向人字槽轴承，可正转或反转；通过采用动静压集成的气体轴承来支承电主轴，在不改变轴承结构的前提下，既克服了液体动压轴承启动和停止时干摩擦造成轴承磨损，提高了主轴和轴承的使用寿命及精度，又充分利用了动压气体轴承的动压效应来支承负载，提高承载力和稳定性。
【专利说明】一种双向人字槽动静压集成气体轴承支承的电主轴
【技术领域】
[0001]本发明涉及机电工程领域中的一种应用于数控机床的主轴单元，特别是一种双向人字槽动静压集成气体轴承支承的电主轴。
【背景技术】
[0002]随着加工技术的进步，数控机床对电主轴单元的速度和精度要求越来越高。然而滚动轴承摩擦磨损大、寿命短，在逐渐不适用于高速工况；磁悬浮轴承技术尚不成熟、成本昂贵、结构复杂，无法大规模应用；液体滑动轴承承载力和刚度都很高，但液体阻尼大，发热量大，所以速度受到限制；而气体轴承以气体作为润滑剂，气体无接触的支承方式使其摩擦与磨损非常小，所以气体轴承具备更高的转速、更好的精度以及更长的寿命，且其润滑材料为气体，易获得，粘度小，无污染，这些优点使得气体轴承成为高速电主轴最理想的轴承支承方式。
[0003]目前，大部分螺旋槽是单向人字型的。单向人字槽轴承只有在正向转动(泵入型)时才显示出良好的稳定性。正向转动时，由于气体的粘性作用，润滑气体沿人字槽向中央挤压，形成气膜，气膜产生高压，具有良好的稳定性，这就是螺旋槽轴承的“泵吸”原理。在反向转动时(泵出型)，情况相反，这时轴承气膜的承载力和稳定性降低。所以，单向人字槽轴承不能在变向转动的工况下使用。而双向人字槽的气体润滑轴承，无论正转或反转，总有一部分润滑区保持泵吸功能。泵吸功能保持良好稳定性的关键。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种可双向旋转的人字槽动静压集成气体轴承支承的电主轴。
[0005]为达到上述目的，本发明的构思是:
一种可双向旋转的人字槽动静压集成气体轴承支承的电主轴，双向人字槽的气体润滑轴承，无论正转或反转，总有一部分润滑区保持泵吸功能。通过先对静压气体轴承供气，使其能将转子浮起，再通过提高转速，利用动压气体轴承的动压效应，来支承负载，在不改变轴承结构的基础上，既防止了启动和停止时由于干摩擦造成轴承的磨损，又提高轴承的精度和稳定性，保持电主轴正常工作。
[0006]根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案:
一种双向人字槽动静压集成气体轴承支承的电主轴，包括转轴、前径向动静压集成气体轴承、截流孔、第一人字槽、第一排气孔、轴向节流孔、止推盘、前止推气体轴承、前进气口、后止推气体轴承、壳体、电机转子、电机定子、冷却水槽、后径向动静压集成气体轴承、第二排气孔、后进气口、后端盖、第二人字槽；所述转轴前后两端分别由前径向动静压集成气体轴承和后径向动静压集成气体轴承支承；所述前动静压集成气体轴承上加工有能够双向旋转的第一人字槽，所述后径向动静压集成气体轴承上加工有能够双向旋转的第二人字槽；所述前止推气体轴承上加工有前进气口，所述后径向动静压集成气体轴承上加工有后进气口，通过通入压缩空气来辅助前后径向动静压集成气体轴承形成气膜并将转轴浮起；所述转轴与第一人字槽和第二人字槽配合的部分加工有对应的双向螺旋槽，来加强前后径向动静压集成气体轴承的动压效应；所述前动静压集成气体轴承上加工有第一排气孔，所述后径向动静压集成气体轴承上加工有第二排气孔，能够形成压差，从而形成稳定的润滑气膜。
[0007]本发明与现有技术相比较，具有以下突出实质性的特点和显著进步:
通过采用可双向旋转的人字槽，在同一轴承工作面上，刻有正反方向旋转的两种槽型，摆脱普通人字槽气体润滑轴承只能单一方向旋转的缺点，达到无论正转或反转，总有一部分润滑区保持泵吸功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明双向人字槽动静压集成气体轴承支承的电主轴的结构示意图。【具体实施方式】
[0009]下面结合附图，对本发明的具体实施例作进一步的说明。
[0010]如图1所示，一种双向人字槽动静压集成气体轴承支承的电主轴，包括转轴1、前径向动静压集成气体轴承2、截流孔3、第一人字槽4、第一排气孔5、轴向节流孔6、止推盘
7、前止推气体轴承8、前进气口 9、后止推气体轴承10、壳体11、电机转子12、电机定子13、冷却水槽14、后径向动静压集成气体轴承15、第二排气孔16、后进气口 17、后端盖18、第二人字槽19 ;所述转轴I前后两端分别由前径向动静压集成气体轴承2和后径向动静压集成气体轴承15支承；所述前动静压集成气体轴承2上加工有能够双向旋转的第一人字槽4，所述后径向动静压集成气体轴承15上加工有能够双向旋转的第二人字槽19 ;所述前止推气体轴承8上加工有前进气口 9，所述后径向动静压集成气体轴承15上加工有后进气口17，通过通入压缩空气来辅助前后径向动静压集成气体轴承2、15形成气膜并将转轴I浮起；所述转轴I与第一人字槽4和第二人字槽19配合的部分加工有对应的双向螺旋槽，来加强前后径向动静压集成气体轴承2、15的动压效应；所述前动静压集成气体轴承2上加工有第一排气孔5，所述后径向动静压集成气体轴承15上加工有第二排气孔16，能够形成压差，从而形成稳定的润滑气膜。
【权利要求】
1.一种双向人字槽动静压集成气体轴承支承的电主轴，包括转轴(I)、前径向动静压集成气体轴承(2)、截流孔(3)、第一人字槽(4)、第一排气孔(5)、轴向节流孔(6)、止推盘(7 )、前止推气体轴承(8 )、前进气口( 9 )、后止推气体轴承(10 )、壳体(11)、电机转子(12 )、电机定子(13)、冷却水槽(14)、后径向动静压集成气体轴承(15)、第二排气孔(16)、后进气口(17)、后端盖(18)、第二人字槽(19);其特征在于:所述转轴(I)前后两端分别由前径向动静压集成气体轴承(2)和后径向动静压集成气体轴承(15)支承；所述前动静压集成气体轴承(2)上加工有能够双向旋转的第一人字槽(4)，所述后径向动静压集成气体轴承(15)上加工有能够双向旋转的第二人字槽(19);所述前止推气体轴承(8)上加工有前进气口(9)，所述后径向动静压集成气体轴承(15)上加工有后进气口( 17)，通过通入压缩空气来辅助前后径向动静压集成气体轴承(2、15)形成气膜并将转轴(I)浮起；所述转轴(I)与第一人字槽(4)和第二人字槽(19)配合的部分加工有对应的双向螺旋槽，来加强前后径向动静压集成气体轴承(2、15)的动压效应；所述前动静压集成气体轴承(2)上加工有第一排气孔(5)，所述后径向动静压集成气体轴承(15)上加工有后第二排气孔(16)，能够形成压差，从而形成稳定的 润滑气膜。
【文档编号】B23B19/02GK104014823SQ201410285000
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】俞锋, 李松生, 邵娟 申请人:上海大学