一种磨床超高精度砂轮架主轴用的静动压轴承的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及轴承技术领域，尤其涉及一种磨床超高精度砂轮架主轴用的静动压轴 承。
【背景技术】
[0002] 磨床砂轮架主轴轴承是一台磨床的关键部件，这是一项核心技术。
[0003] 我国磨床砂轮架轴承从50年代到目前为止，将近50、60年来一直使用的是三块式 或四块式的轴瓦式动压轴承，轴瓦式的动压轴承如图1所示，这种动压轴承，因体壳2用于 支承轴瓦3的球头螺钉4是位于轴瓦3的偏心位置的，一般为轴瓦3的一侧边与球头螺钉4 的中心面之间的夹角为α =24. 5°或轴瓦3的另一侧边与球头螺钉4的中心面之间的夹 角为β = 35. 5°，因而轴瓦3在球头螺钉4上可自由摆动。当主轴1高速旋转时，轴瓦3 在球头螺钉4上因摆动而使得油膜5变为油楔，如图2所示，进而形成动压作用，使得主轴 1在动压轴承中自由旋转。如图3所示，为动压轴承的压力分布示意图。动压轴承当主轴1 不转时，将不产生油楔，所以不能产生油膜压力。
[0004] 这种动压轴承，制造容易，对砂轮体壳孔的精度要求较低。但是，长期使用证明，由 于轴瓦3摆动无法控制，导致主轴1与轴瓦3将会长时间的金属接触摩擦，因而一般用1年 左右，轴瓦3就要磨损，使用2-3年后主轴1磨损严重，一旦严重磨损后动压轴承与主轴的 间隙就会增大，使得主轴1转动不平稳，工件磨削表面容易产生波纹、振纹及螺旋线，磨削 表面粗糙度连RaO. 8也无法保证，导致精度降低。
[0005] 因此，在使用时，必须调整轴瓦3的间隙才可以满足磨削要求，这又需要专用工 具及熟练的装配工来进行调整，增加使用成本；当轴承间隙太小时要产生抱轴（咬死），太 松了又要产生振纹。
[0006] 因而在80年代前后，磨床上又使用了静压轴承6,其原理如图4、图5所示，静压轴 承6的内圈均匀开设有环形排布的第一油腔61、第二油腔62、第三油腔63及第四油腔64， 每一个油腔的中间位置分别开设有进油孔，且相邻的两个油腔之间开设有一个回油孔。这 种静压轴承6需要一个独立油箱，用于提供可调油压的供油系统。具体地，若一定压力油 Ps，经过节流后，如一小孔阻力的Rc(Rcl、Rc2、Rc3、Rc4)，流入静压轴承6的第一油腔61、 第二油腔62、第三油腔63及第四油腔64中的压力Pr (Pr 1、Pr2、Pr3、Pr4)在外载荷W (如 主轴1的重量与径向磨剂力之和）的作用下，使得静压轴承6与主轴1之间的间隙Ah会 减小，因而回油阻力增大。由于节流作用，使每个油腔与主轴1之间的间隙基本保持一定， 从而使得主轴1与静压轴承6间处于纯液体摩擦状态。但是，由于静压轴承6 -般要求间 隙较大，导致动刚性较差，也就不适用于粗磨和半精磨。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提出一种磨床超高精度砂轮架主轴用的静动压轴承，其能够使 得主轴高速旋转更加平稳，减轻主轴和轴承的磨损，提高加工精度。
[0008] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0009] -种磨床超高精度砂轮架主轴用的静动压轴承，所述静动压轴承开设有用于从外 至内进油的多个进油结构，所述静动压轴承的内圈开设有多个环形均布的静动压油腔，每 个所述静动压油腔包括沿着主轴转动的方向依次设置的静压腔、动压腔、及封油边，所述静 压腔与所述进油结构一一对应连通，所述动压腔的腔体高度Ah从所述静压腔至所述封 油边逐渐减小。
[0010] 其中，所述动压腔的内腔面为阿基米德螺线形成的弧形面，所述静压腔、所述动压 腔、所述封油边分别与主轴的间隙逐渐减小。
[0011] 其中，所述封油边为与主轴相适应的圆弧面。
[0012] 其中，所述静动压油腔的数量为4个。
[0013] 其中，所述进油结构包括沿径向开设并环形均布的多个轴承进油孔，以及开设于 所述静动压轴承的外侧的多个缝隙式节流器，每个所述轴承进油孔与相邻的至少两个所述 缝隙式节流器连通。
[0014] 其中，每个所述轴承进油孔与位于其两侧的两个所述缝隙式节流器连通。
[0015] 其中，所述缝隙式节流器与外部油箱连通。
[0016] 本发明的有益效果为：
[0017] 本发明的磨床超高精度砂轮架主轴用的静动压轴承，利用在其内圈开设多个环形 均布的静动压油腔，使得主轴的一周均匀形成油膜，以支撑主轴，具体地，静动压油腔包括 与进油结构连通的静压腔，静压腔沿着主轴转动的方向连接有动压腔，动压腔连接有封油 边；在开机时，主轴不旋转，此时，缝隙式节流器中的润滑油经进油结构进入到静压腔中，利 用静压腔中的润滑油的浮力将主轴抬起，使主轴浮于该静动压轴承的中间，以免主轴突然 转动时主轴与静动压轴承内圈摩擦，然后再开动主轴使其旋转，当主轴高速旋转时，主轴将 会带动静压腔中的润滑油进入到与静压腔相连的动压腔中，再从动压腔至封油边，由于动 压腔的腔体高度从静压腔至封油边逐渐减小，主轴转动时动压腔将会形成动压油楔，动压 油楔的厚度跟随动压腔的腔体高度变化，所以静动压轴承与主轴之间的间隙逐渐减小，以 使得静压腔、动压腔与封油边分别与主轴之间形成的不同厚度的油膜可以实现稳定支撑 主轴的目的，进而能够使得主轴高速旋转更加平稳，有效减轻主轴和轴承的磨损，提高加工 精度。
【附图说明】
[0018] 图1是现有技术中的动压轴承的结构示意图。
[0019] 图2是图1中的动压轴承的运动原理示意图。
[0020] 图3是图1中的动压轴承的压力分布示意图。
[0021] 图4是现有技术中的静压轴承的运动原理图。
[0022] 图5是图4中的静压轴承的结构示意图。
[0023] 图6是本发明磨床超高精度砂轮架主轴用的静动压轴承的原理图。
[0024] 图7是图6中的静动压油腔的展开示意图。
[0025] 图8是将本发明静动压轴承直接装入砂轮架后的剖面结构示意图。
[0026] 图9是将本发明静动压轴承装入套筒式轴承后的剖面结构示意图。
[0027] 图10是使用装有本发明的静动压轴承的磨床磨削的零件示意图。
[0028] 图11是使用装有本发明的静动压轴承的磨床磨削的工件表面粗糙度测量数据示 意图。
[0029] 图12是使用装有本发明的静动压轴承的磨床磨削的外圆端面粗糙度测量数据示 意图。
[0030] 图13是使用装有本发明的静动压轴承的磨床磨削的高精度零件结构示意图。
[0031] 图14是使用装有本发明的静动压轴承的磨床磨削的高精度塞规结构示意图。
[0032] 图15是在装有本发明的静动压轴承的磨床上磨削高速列车电机主轴的示意图。
[0033] 图16是图15中的电机主轴在磨削后的粗糙度测量数据示意图。
[0034] 图17是装有本发明的静动压轴承的磨床磨削加工的高精度圆锥塞规的检测报告 〇
[0035] 图18是装有本发明的静动压轴承的磨床磨削加工的高精度圆锥塞规的检测报告 --〇
[0036] 图19是装有本发明的静动压轴承的磨床磨削加工的高精度圆锥塞规的检测报告 _-O
[0037] 图20是装有本发明的静动压轴承的磨床磨削加工的高精度圆锥塞规的检测报告 四。
[0038] 图21是装有本发明的静动压轴承的磨床磨削加工的高精度圆锥塞规的检测报告 五。
[0039] 图中：1-主轴2-体壳3-轴瓦4-球头螺钉5-油膜6-静压轴承7-静动压轴承 8-轴承进油孔9-缝隙式节流器10-静压腔11-静压腔12-封油边13-止推环14-密封圈 15-套筒16、17-节流器61-第一油腔62-第二油腔63-第三油腔64-第四油腔。
【具体实施方式】
[0040] 下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0041] 如图6、图7所示为本发明的磨床超高精度砂轮架主轴用的静动压轴承原理图。
[0042] -种磨床超高精度砂轮架主轴用的静动压轴承，静动压轴承7开设有用于从外至 内进油的多个进油结构，静动压轴承7的内圈开设有多个环形均布的静动压油腔，每个静 动压油腔包括沿着主轴1转动的方向依次设置的静压腔10、动压腔11、及封油边12,静压 腔10与进油结构一一对应连通，动压腔11的腔体高度Ah从静压腔10至封油边12逐渐 减小。
[0043] 本发明的磨床超高精度砂轮架主轴用的静动压轴承7,利用在其内圈开设多个环 形均布的静动压油腔，使得主轴1的一周均匀形成油膜，以支撑主轴1，具体地，静动压油腔 包括与进油结构连通的静压腔10,静压腔10沿着主轴1转动的方向连接有动压腔11，动压 腔11连接有封油边12,在开机时，主轴1不旋转，此时，缝隙式节流器9中的润滑油经进油 结构进入到静压腔10中，利用静压腔10中的润滑油的浮力将主轴1抬起，使主轴1浮于该 静动压轴承的中间，以免主轴突然转动时主轴1与静动压轴承7内圈金属摩擦，然后再开动 主轴1使其旋转，当主