采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置的制作方法

本发明涉及一种机床的主轴，特别是一种采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置。

背景技术：

目前，主轴作为机床加工的核心部件，是提高加工质量和结构简单化的关键部件。

现在使用的小型钻床、铣床以及磨床等大多数机床采用电机驱动，通过减速装置调速，且大多采用接触式球轴承或滚子轴承。其存在的问题是：只能实现有级调速，且工作过程中振动噪音大、轴承易磨损、加工精度低。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种既能实现无级变速且调速方便，又能降低工作过程中振动噪音、延长轴承使用寿命、提高加工精度的采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置，包括气动马达、联轴器、马达固定套、前端法兰、后端法兰、气体轴承、壳体、转子、支撑法兰和密封圈；

所述的气动马达通过联轴器与转子连接，所述的转子通过气体轴承安装在壳体内；

所述的气体轴承和壳体之间通过密封圈密封；

所述的气体轴承上设置轴承进气通道和轴承供气孔；所述的轴承供气孔包括径向供气孔和轴向供气孔，径向供气孔用于在转子与气体轴承之间形成径向气膜，轴向供气孔用于在转子与气体轴承之间形成轴向气膜；

所述的气动马达通过马达固定套与壳体固定连接；

所述的气动马达上设置马达进气口；所述的壳体上设置壳体进气口和壳体进气通道；所述的壳体进气口经壳体进气通道、轴承进气通道与轴承供气孔连通；

所述的马达固定套前端与壳体后端之间设置后端法兰，壳体前端设置前端法兰；所述的壳体上设置支撑法兰。

进一步地，所述的转子前端通过专用夹具安装刀具，通过转子的旋转运动进行旋转类加工。

进一步地，所述的支撑法兰上设置安装孔，用于与机床的移动机架配合安装，实现轴向移动。

进一步地，所述的前端法兰和后端法兰上均安装调整垫片，用于调节轴向气膜间隙。

进一步地，所述的气体轴承上设置有多个轴向供气孔和径向供气孔。

进一步地，所述的气体轴承有两个，分别对称设置于转子的前部和后部。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、由于本发明提出了一种采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置，驱动装置采用气动马达，通过调节马达进气口的流量，调速更方便，且能实现无级调速。

2、本发明采用静压气体轴承，实现了非接触式支承方式，相比目前使用的小型钻床、铣床以及磨床等大多采用接触式球轴承或滚子轴承，工作过程中振动噪音小、轴承不易磨损，且轴承使用寿命长。

3、本发明采用的气体轴承气膜支承具有自对心效应，因此能保证转子旋转轴线的精度，进而提高了产品加工精度，产品质量更优良。

4、现有技术中，要提高旋转主轴装置的负载能力，需要更换更大规格的轴承及壳体；本发明采用的气体轴承支承方式，通过更改气体轴承的供气孔直径、供气孔数目和供气压力即可方便调节轴向和径向负载能力，避免了更换轴承及壳体，这在很大程度上提高了旋转主轴装置的负载适应能力。

5、由于本发明采用气体轴承的非接触支承方式，因此，旋转主轴装置适用的转速范围更广，尤其适应高转速的旋转主轴装置。

附图说明

图1是本发明的外观示意图。

图2是本发明的内部结构示意图。

图3是本发明的压缩空气流动通道示意图。

图中：1、气动马达，2、马达进气口，3、联轴器，4、马达固定套，5、后端法兰，6、气体轴承，7、壳体，8、支撑法兰，9、转子，10、密封圈，11、前端法兰，12、专用夹具，13、刀具，14、壳体进气口，15、壳体进气通道，16、轴承进气通道，17、轴承供气孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-3所示，采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置，包括气动马达1、联轴器3、马达固定套4、前端法兰11、后端法兰5、气体轴承6、壳体7、转子9、支撑法兰8和密封圈10；

所述的气动马达1通过联轴器3与转子9连接，所述的转子9通过气体轴承6安装在壳体7内；

所述的气体轴承6和壳体7之间通过密封圈10密封；

所述的气体轴承6上设置轴承进气通道16和轴承供气孔17；所述的轴承供气孔17包括径向供气孔和轴向供气孔，径向供气孔用于在转子9与气体轴承6之间形成径向气膜，轴向供气孔用于在转子9与气体轴承6之间形成轴向气膜；

所述的气动马达1通过马达固定套4与壳体7固定连接；

所述的气动马达1上设置马达进气口2；所述的壳体7上设置壳体进气口14和壳体进气通道15；所述的壳体进气口14经壳体进气通道15、轴承进气通道16与轴承供气孔17连通；

所述的马达固定套4前端与壳体7后端之间设置后端法兰5，壳体7前端设置前端法兰11；所述的壳体7上设置支撑法兰8。

进一步地，所述的转子9前端通过专用夹具12安装刀具13，通过转子9的旋转运动进行旋转类加工。

进一步地，所述的支撑法兰8上设置安装孔，用于与机床的移动机架配合安装，实现轴向移动。

进一步地，所述的前端法兰11和后端法兰5上均安装调整垫片，用于调节轴向气膜间隙。

进一步地，所述的气体轴承6上设置有多个轴向供气孔和径向供气孔。

进一步地，所述的气体轴承6有两个，分别对称设置于转子9的前部和后部。

本发明的工作原理如下：

本发明采用气动马达1驱动，可实现无级调速；气动马达1与转子9之间通过联轴器3连接，传递旋转运动；马达固定套4与壳体7相连接，可最大限度保证气动马达1与转子9的对中；轴承采用静压气体轴承，设置有多个轴向供气孔和径向供气孔，是径向和轴向复合气体轴承，分别安装在转子9的前后两端，构成非接触支承并承受转子所受的径向力和轴向力；专用夹具12可用于夹持各种切削刀具13，从而实现高速旋转加工。

具有一定压力的压缩空气通过马达进气口2进入气动马达1，带动气动马达1作旋转运动，通过调节进入马达进气口2的空气流量可以对气动马达1进行无级调速。转子9通过联轴器3与气动马达1尾部相连，与气动马达1做同步旋转运动，从而带动转子9前端的刀具13进行旋转运动。

具有一定压力的压缩空气通过壳体进气口14进入壳体进气通道15，由于气体轴承6上的轴承进气通道16与壳体7上的壳体进气通道15相连，因此压缩空气通过轴承进气通道16进入轴承供气孔17，在转子9和气体轴承6之间形成微薄的一层气膜通常为几微米到几十微米，通过气膜的变化来承受不同的径向和轴向负载。

上述的前后方向仅相对于刀具的进给方向，不构成对本发明方向的限制。

本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种采用气动马达驱动的非接触支承旋转主轴装置，包括气动马达、联轴器、前端法兰、后端法兰、气体轴承、壳体、转子和密封圈；所述的气动马达通过联轴器与转子连接，所述的转子通过气体轴承安装在壳体内。由于本发明的驱动装置采用气动马达，通过调节马达进气口的流量，调速更方便，且能实现无级调速。本发明采用静压气体轴承，实现了非接触式支承方式，相比目前使用的小型钻床、铣床以及磨床等大多采用接触式球轴承或滚子轴承，工作过程中振动噪音小、轴承不易磨损，且轴承使用寿命长。本发明采用的气体轴承气膜支承具有自对心效应，因此能保证转子旋转轴线的精度，进而提高了产品加工精度，产品质量更优良。

技术研发人员：孙嘉骏
受保护的技术使用者：孙嘉骏
技术研发日：2017.08.29
技术公布日：2017.11.07