专利名称：精密风动静压轴承高速台钻的制作方法
技术领域：
本实用新型为精密风动静压轴承高速台钻属金属加工工具类。
随着科学技术向高精尖、超小型发展，在航天、航空、交通运输、电子仪表、化纤喷丝头、柴油机喷咀等领域内，有大量精度较高的微孔需要加工制造，而目前国产的Z40068高速台钻，最高转速为1600r／mih及日产高速台钻其转速为20000r／mih，实际使用说明达不到，无法加工φ1.2mm以下微孔，由于电动机高速台钻其设计上存在先天不足，无法解决下述技术难题第一，电动机高速台钻主轴径向轴向支承依赖于精度较高的高速滚珠轴承，但它受到高速旋转线速度的限制，且无法长期连续工作，因此转速无法提高，第二电动高速台钻按照传统设计方案，用三角皮带连接电动机和动力头的宝塔皮带轮，电动机主轴本身由于动平衡差，产生振动，宝塔皮带轮在机械加工中内外园同心度误差与主轴配合误差也产生振动，电动机轴承和动力头轴承本身有间隙，以上二项因素，在动力头高速旋转中相互牵引，产生共振，造成振颤大，精度差。第三电动机在运转过程中本身有噪音，动力头上下滚珠轴承、平面轴承径三角皮带拖动宝塔皮带轮单向受力，弹子产生机械摩擦带来噪声，转速越快，噪音越大，第四操纵机构手感灵敏度差，电动高速台钻进刀机构采用盘香弹簧控制动力头升降作业，盘香弹簧有反弹力，抵销了手杆推进，钻头与工种接触的敏感度，造成非作业性折断小钻头，第五，电动高速台钻是以宝塔皮带轮分层次用“O”形或三角皮带连接拖动，每一档次转速固定，变速不方便，且又受到局限性。
本实用新型的目的，要使传统电动高速台钻更新换代，满足在高速台钻上完成须摆脱传统的以电动机为动力和高速轴承作支承，最理想用电能转化为高压空气，既作动力又作为动力头主轴支承的空气轴承，使主轴气压引成风膜悬浮的状态下，不发生机械磨擦和油脂的粘力，发挥了高速旋转的功能，为此，设计风膜静压轴承动力头。
本设计以纯净压缩空气为动力，当0.5～0.6MPa压缩空气通过空气气滤清器14进入气源分配板19，一路气源直接进入风膜静压轴承，使主轴起浮，另一路气源经其变速调压阀13，当调压阀调至所需转速工作压力气源进入主轴旋转开关5，开机时气源经主轴中孔进入涡轮14喷射，推动主轴旋转，本设计压力表有二只，一只为总气源压力表12，另一只为调速压力表8，调速压力表可显示主轴旋转快慢，当压力调至0.15MPa时，主轴转速相应为15000r／mih，当压力为0.25MPa时，主轴转速相应为25000r／mih，如果需要提高转速，必须拆下排气管18，压力为0.3MPa时，主轴转速为30000r／mih。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明
图1为本设计整机左视结构示意图；图2为本设计整机右视局部剖面结构示意图；图3为动力头原理图；图4为上、中、下轴承复装图。
参照
图1～4，本设计精密风动静压轴承高速台钻由进气接头、空气过滤器14，气源分配板19、风膜进气管11、涡轮进气管1、转速调压阀13、主轴旋转开关5、丝杆6、总气源压力表12、调速压力表8、配重平衡轴10、压注油杯9、动力头3、升降架4、锁紧手柄7、操纵手柄16、排气管18、底座20等组成，从压缩空气管路引来的压缩空气，通过橡胶管接在本机空气过滤器14的进气接头15上，为了使压缩空气净化，在接上本机前，需将管路中的水和油放净，当以0.5～0.6MPa压缩空气通过空气滤清器14，进入气源分配板19，分成二路，一路气通过风膜进气管11，直接进入风膜静压轴承使主轴25起浮，另一路通过涡轮进气管1，经气源转速调压阀13，调至所需要转速工作气压进入主轴旋转开关。开机时，气源经过主轴25中孔进入涡轮喷射，推动主轴25旋转，但须注意，在开启主轴旋转开关时，应逐步放大气流，在关闭总气源前，必须待主轴停转，切忌主轴尚未停止旋转时关闭总气源，图2中配重平衡轴10是克服由于材料组织疏密以及机械加工中造成形位公差偏差将带来主轴装配成后高速旋转中产生离心力不均匀，使主轴与钢轴承咬煞，本机主要部件动力头3原理如图3所示它有蜗轮21、平面轴承22、中间隔卷23、上轴承24、主轴25、中轴承26，下轴承27，动力套28，回气螺帽29等组成，动力头均采用风膜静压轴承，在安装前先清洗干净，並测量中下轴承外径13000锥度方向。下轴承压至动力套螺纹肩胛平、中轴承腰形槽中心对准动力套涡轮进气口、压至距动力套大平面93mm处。上轴承大平面上风膜连接孔要对准动力套风膜连接槽，压至与动力套大端面平，主轴放入轴承内，装好平面轴承后，可用手测试主轴轴向有一定手感串动间隙，然后装上蜗轮21和蜗轮盖帽。
本实用新型实施例如
图1－4所示，动力套是一个带有大平面端法兰的中孔的园筒，中孔园锥度为13000，在大平面端法兰上开成四个均匀分布的安装孔，和风膜连接槽31，槽长等于动力套长度，法兰侧面开成风膜进气口和涡轮进气口30，涡轮进气孔一直通到按装中轴承位置处，使它与中孔轴上腰形槽相连，上轴承也是一个带有大平面法兰的中孔园筒，园筒上开成若干个矩形槽，其外径尺寸略小于动力套的外径，锥度比为13000在大平面法兰面尺寸等于动力套法兰面尺寸，上面开成4个安装孔一个风膜连接孔和6个直径在0.2～0.6mm之间小气孔，最佳直径为0.5mm，轴承上开有12个气孔，其直径在0.2～0.5之间，以φ0.35mm为最佳、中轴承在轴承中间开有一个腰形槽32，装配时，腰形槽中心对准动力套涡轮进气口，端面上均匀分布着6个直径在0.2～0.5mm之间小气孔，中轴承外园锥度比13000，下轴承上开有多个矩形槽，矩形槽与轴承中孔间有12个直径为0.2～0.5mm小气孔、並以φ0.35mm为最佳。
本实用新型最高转速可达30000r／mih，无振颤，噪声低仅有微量排气声，钻削孔径范围为0.1～1mm，动力头主轴悬浮后径向和轴向跳动≤0.002mm，动力头工作行程48mm，工作气压0.5～0.6mp，本机调整，使用和维护比较方便，可以完成各种金属材料机械加工中精度高的微孔。
权利要求1.一种由升降架4、锁紧手柄7、动力头3、底座20等组成得高速台钻，其特征在于1.动力头上轴承24、中轴承26、下轴承27和平面轴承22均采用风膜静压轴承。2.动力头的动力采用净化的压缩气，气源径主轴25中孔进入涡轮21喷射，推动主轴旋转。3.有一个配重平衡轴10、克服加工偏差引起主轴25高速旋转中产生离心力不均匀性。
2.一种由权利要求1所述的高速台钻，其特征在于上轴承大平面上开有风膜连接孔和6个均匀等分的小气孔，轴承上开成矩形槽，矩形槽的外径锥度13000，矩形槽与轴承中孔开有12个小气孔。
3.一种由权利要求1和2所述的高速台钻，其特征在于上轴承大平面上6个小气孔的直径选择在0.2～0.6mm之间，而最佳为0.5mm，轴承上12个气孔直径选择在0.2mm～0.5mm之间，並以φ0.35mm为最佳。
4.一种由权利要求1所述的高速台钻，其特征在于中轴承上中间开成一个腰形槽，装配时，腰形槽中心对准动力套涡轮进气口。
5.一种由权利要求1所述的高速台钻，其特征在于下轴承上开有多个矩形槽，矩形槽与下轴中孔间有12个 直径为0.2～0.5mm小气孔，並以φ0.35为最佳，矩形槽外径锥度为13000。
6.一种由权利要求1和4所述的高速台钻，其特征在于下轴承装在动力套内，並压至到动力套螺纹肩胛平。
7.一种由权利要求1和2所述的高速台钻，其特征在于上轴承大平面上风膜连接孔要对准动力套风膜连接槽。
8.一种由权利要求1所述的高速台钻，其特征在于净化压缩空气在进入动力头前经过空气过滤器14过滤净化。
专利摘要本实用新型为精密风动静压轴承高速台钻，应用涡轮喷气原理，净化压缩空气为动力，动力头、上、中、下，和平面轴承采用风膜静压轴承，具有转速高、无振颤、低噪声、无级变速等优点，适用于航天、航空、电子仪表、柴油机喷嘴等领域的微孔加工。
文档编号B23B39/00GK2101537SQ9121568
公开日1992年4月15日 申请日期1991年7月12日 优先权日1991年7月12日
发明者吕德芳, 董世春, 张康 申请人:上海川沙宇怡精密风动机械厂