一种精密空气动力主轴的制作方法

1.本实用新型涉及气动主轴的技术领域，特别涉及一种精密空气动力主轴。


背景技术：

2.主轴的动力来源一般有电动和气动两种，传统的大型设备的主轴一般采用电动驱动，而对于小型高精度零件的加工，机油采用电动的，也有采用气动的。气动主轴相较于电动主轴震动更小，回转精度更高。目前大多数气动主轴的高压驱动气体只经过主轴的转子部分，高压气体从转子的一侧进，从转子的另一侧出，高压气体的利用率低。而且，主轴部分转动时与缸筒内壁摩擦，产生磨损和发热，影响加工精度和使用寿命。


技术实现要素：

3.针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种精密空气动力主轴。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的精密空气动力主轴，包括：中空的缸筒，缸筒内嵌设有进气轴承，进气轴承内设有主轴，主轴的第一端固定有转子。缸筒的两端分别设有后盖和前盖，转子自由转动于后盖内，主轴的第二端穿出前盖。主轴与缸筒的内壁间隙配合，主轴及转子的表面涂有纳米涂层。后盖上设有与其内部连通的进气口，缸筒内沿轴向设有与后盖内部连通的出气通道，缸筒的外壁上与出气通道连通的出气口，且进气轴承上开设有将进气轴承的内部与后盖的内部连通的导气孔。进气轴承的中部及两端的外壁上均开设有与其内壁连通的介子孔，进气轴承的外壁环设有与介子孔连通的容气槽，且介子孔内嵌设有与介子孔适配的进气介子。
5.优选地，进气轴承的外壁与缸筒的内壁之间采用过盈冷装配固定。
6.优选地，转子和主轴一体加工成型。
7.优选地，后盖包括：后止推板和定距环，后止推板和定距环通过螺栓一起固定在缸筒的端面上。
8.优选地，后止推板上沿圆形轨迹均布有多个辅助气孔，且每一辅助气孔沿转子的切向设置。
9.优选地，后止推板上还通过螺栓固定有后座，后座上固定有进气接头和辅助接头，进气接头的一端与外部的高压气源连接，另一端与进气口连通，辅助接头的一端与外部的高压气源连接，另一端与辅助气孔连通。
10.优选地，出气通道为u型出气通道，定距环的外壁上开设有避让缺口，出气口开设在缸筒的端面，并位于避让缺口内。
11.优选地，后止推板和定距环的外侧还设有止推外套，止推外套与后止推板及定距环之间还填充有消音棉。
12.优选地，后止推板的内嵌设有用于测量转子的转速的测速感应器。
13.优选地，介子孔靠近进气轴承的外壁的一端呈圆环状，介子孔靠近进气轴承的内壁的一端呈喇叭状。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：通过将主轴与缸筒的内壁间隙配合，在缸筒内沿轴向设有与后盖内部连通的出气通道，在进气轴承上开设有将进气轴承的内部与后盖的内部连通的导气孔，并在进气轴承上开设介子孔和容气槽，使得从外部进入到后盖内的高压气体，一部分经过导气孔填充在主轴与缸筒的内壁间隙和容气槽内，从而使得主轴悬浮，减少主轴与进气轴承的摩擦和摩擦产生的热量。另一部分高压气体则沿出气通道在缸筒内流动，带走缸筒已产生的大部分热量，并最终从出气口排出，大大提高了高压气体的利用率。另外，通过在主轴及转子的表面涂有纳米涂层，也能大大减少主轴和转子工作时的磨损。该主轴的磨损和发热少，提高了主轴的加工其它零件的精度，延长了主轴的使用寿命。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
16.图1为本实用新型一实施例的爆炸图；
17.图2为本实用新型一实施例未加装止推外套的结构图；
18.图3为本实用新型一实施例加装止推外套后的结构图；
19.图4为本实用新型一实施例去掉后座后的截面结构图；
20.图5为本实用新型一实施例中后止推板截面结构图；
21.图6为本实用新型一实施例中缸筒的截面结构图；
22.图7为本实用新型一实施例中进气轴承的结构图；
23.图8为本实用新型一实施例去掉后座、后止推板及止推外套后的结构图；
24.图9为本实用新型一实施例中进气轴承的截面结构图；
25.本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
26.本实用新型提出一种精密空气动力主轴。
27.参照图1-9，图1为本实用新型一实施例的爆炸图，图2为本实用新型一实施例未加装止推外套的结构图，图3为本实用新型一实施例加装止推外套后的结构图，图4为本实用新型一实施例去掉后座后的截面结构图，图5为本实用新型一实施例中后止推板截面结构图，图6为本实用新型一实施例中缸筒的截面结构图，图7为本实用新型一实施例中进气轴承的结构图，图8为本实用新型一实施例去掉后座、后止推板及止推外套后的结构图，图9为本实用新型一实施例中进气轴承的截面结构图。
28.如图1-4所示，在本实用新型实施例中，该精密空气动力主轴，包括：中空的缸筒1，缸筒1内嵌设有进气轴承2，进气轴承2内设有主轴3，主轴3的第一端固定有转子4。其中，进气轴承2的外壁与缸筒1的内壁之间采用过盈冷装配固定，使得缸筒1与进气轴承2有很高的同心度，安装在机台上之后，使主轴3拥有优越的硬支撑，保证了主轴3有良好的刚性。转子4和主轴3一体加工成型，保证主轴3和转子4连接的刚性。
29.缸筒1的两端分别设有后盖5和前盖6，转子4自由转动于后盖5内，主轴3的第二端穿出前盖6，用于安装加工的刀具。后盖5又包括：后止推板7和定距环8，后止推板7和定距环8通过螺栓一起固定在缸筒1的端面上。主轴3与缸筒1的内壁间隙配合，使得具有填充气体的空间，间隙误差应控制在0.002mm以内，主轴3及转子4的表面涂有纳米涂层，以便减少主轴3和转子4工作时的磨损。
30.后止推板7上还通过螺栓固定有后座9，后座9上固定有进气接头10，后止推板7上设有与定距环8内部连通的进气口11，进气接头10的一端与外部的高压气源连接，另一端与进气口11连通，高压气体从进气口11进入定距环8内而喷向转子4上的斜叶片，使得转子转动，进而带动主轴3转动。如图1和图5所示，后座9上固定有辅助接头19，后止推板7上沿圆形轨迹均布有多个辅助气孔20，辅助接头19与辅助气孔20和外部的高压气源连通，且每一辅助气孔20沿转子4的切向设置，可通过控制辅助接头19的通断，来辅助驱动转子4转动，提高主轴启动效率。
31.如图4-7所示，缸筒1内沿轴向设有与定距环8内部连通的出气通道12，缸筒1的外壁上与出气通道12连通的出气口13，且进气轴承2上开设有将进气轴承2的内部与后盖5的内部连通的导气孔14。从外部进入到定距环8内的高压气体，一部分经过导气孔14填充在主轴3与缸筒1的内壁之间的间隙内而形成一层气膜，使主轴3可内部浮动和自由旋转，减少主轴3与进气轴承2的摩擦和摩擦产生的热量。另一部分高压气体则沿出气通道12在缸筒1内流道，带走缸筒1已产生的大部分热量，并最终从出气口13排出，大大提高了高压气体的利用率。
32.如图6和图8所示，出气通道12为u型出气通道12，定距环8的外壁上开设有避让缺口15，出气口13开设在缸筒1的端面，并位于避让缺口15内，一方面，可实现将出气通道12的进气和出气位置设在缸筒1的同一端(非工作端)，减少对工作端的影响，另一方面，延长出气通道12，使得高压气体能带走更多缸筒1的热量，提高散热能力。
33.如图7所示，进气轴承2的中部及两端的外壁上均开设有与其内壁连通的介子孔16，进气轴承2的外壁环设有与介子孔16连通的容气槽17，且介子孔16内嵌设有与介子孔16适配的进气介子(图中未示出)。通过设置容气槽17和介子孔16，可保证进气轴承2与主轴3之间间隙内的气体压力，保证主轴3能在进气轴承2内部浮动。
34.如图3和图4所示，后止推板7和定距环8的外侧还设有止推外套18，止推外套18与后止推板7及定距环8之间还填充有消音棉(图中未示出)。消音棉可消除绝大部分高压气体经出气口13出来产生的气流噪音，以及，减少转子4转动发出的噪音。
35.后止推板7的内嵌设有用于测量转子4的转速的测速感应器(图中未示出)，以便实时监测主轴3转动速度。
36.如图9所示，介子孔16靠近进气轴承2的外壁的一端呈圆环状，介子孔16靠近进气轴承2的内壁的一端呈喇叭状，可提高驱动主轴3悬浮的压力的稳定性。
37.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：通过将主轴3与缸筒1的内壁间隙配合，在缸筒1内沿轴向设有与后盖5内部连通的出气通道12，在进气轴承2上开设有将进气轴承2的内部与后盖5的内部连通的导气孔14，并在进气轴承2上开设介子孔16和容气槽17，使得从外部进入到后盖5内的高压气体，一部分经过导气孔14填充在主轴3与缸筒1的内壁间隙和容气槽17内，从而使得主轴3悬浮，减少主轴3与进气轴承2的摩擦和摩擦产生的热
量。另一部分高压气体则沿出气通道12在缸筒1内流动，带走缸筒1已产生的大部分热量，并最终从出气口13排出，大大提高了高压气体的利用率。另外，通过在主轴3及转子4的表面涂有纳米涂层，也能大大减少主轴3和转子4工作时的磨损。该主轴3的磨损和发热少，提高了主轴3的加工其它零件的精度，延长了主轴3的使用寿命。该主轴3震动低，回转精度高，可有效增加刀具的使用寿命，这一特性也能使加工产品的光洁度得到更好的提升。该主轴3采用洁净无污染的空气作为动力，稳定的气流输入，使得主轴3的温度上升控制在很小范围，产生的热效应小。
38.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。