专利名称：一种气浮高速电主轴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对电路板加工的装置，具体地说是一种利用气浮原理对电路板精密加工的电主轴。
背景技术：
现今电路板用途广泛，对电路板的加工的要求越来越严格，不单要求高精密加工，并且要求高速度加工，因此，有人提出了ZL03153311.6“主轴装置”，其是由机体内部的空气通道产生空气悬浮力，而形成空气轴承将转轴悬浮于机体内部，然后用电机定子令转轴高速旋转，但在主轴工作时，不单是定子产生大量的热，而且转轴与压缩空气间摩擦以及常温压缩空气都会带来一定的热量，在长时间高强度工作时，主轴积存热量过多会令转轴发生抱轴现象，致使气浮主轴的工作精度降低，并且影响安全性；另外，在换刀时，对活塞通进压缩空气后将推杆顶向导向套，导向套下移将缝夹套和钻头顶出，这时便可用手或工具将钻头取出，换上所需的钻头，但对于现今重视效率的电路板加工业，该主轴还没达到快速更换钻头的要求；再者该主轴需要整体一次性加工，令生产主轴带来不便，不便于推广及应用。发明内容本发明的目的是一种气浮电主轴的机体，它使主轴不会因高温而发生转轴的抱轴现象，令主轴在长时间工作也能保持精度，确保安全性，机体从主轴整体分离出来进行加工，便于生产，便于推广及应用。
本发明的技术解决方案是在现有的定子，空气推力轴承，连接座，间隙隔离板，钻头的基础上，本发明特别是包括有水循环冷却的机体，有水循环冷却的在转轴圆周外设置的上空气轴承和下空气轴承，有能自动卸掉钻头装置的中空的转轴，有能自动卸掉钻头装置的转轴的气缸，在机体内上、下部设置有上空气轴承和下空气轴承，上空气轴承和下空气轴承之间有定子，在上空气轴承、下空气轴承与定子中间通孔处设置有转轴，气缸的推杆设置于转轴之中，夹头收容于转轴的夹座内。
以上本发明所述的机体有外套，有带轴向通孔的内套，内套与外套过盈配合，内套外侧从上至下设有螺旋形水槽，内套内部设有独立的轴向空气供给通道和独立的轴向冷却水通道；内套内壁的上部和下部分别设有与轴向空气通道相通的径向空气通孔，以及与轴向冷却水通道相通的径向冷却水通孔；内套的上顶端内部设有与螺旋形水槽相通的冷却水供给通道，及冷却水回流通道，内套内壁下部设有一个与内套外侧下部的螺旋形水槽相通的径向冷却水通孔。
本发明所述的上空气轴承顶部有法兰，法兰下部有轴体，轴承的中心处有贯通法兰和轴体的轴向通孔，轴体设有径向空气供给通道，轴体内有与径向空气供给通道相通的空气回流通道，轴体外周的中部以上设有上环形密封圈，以及中部以下设有下环形密封圈，上环形密封圈与下环形密封圈之间的轴体内设有冷却水循环槽；法兰有按一定距离间隔分布的八个平行于轴向的空气供给通道；轴体靠近法兰底部的上列空气通道与法兰的空气供给通道相通。
以上本发明的下空气轴承底部有法兰，法兰上部的轴体，轴承的中心处有贯通法兰和轴体的轴向通孔，轴体设有径向空气供给通道，轴体内有与径向空气供给通道相通的空气回流通道，轴体外周的中部以上设有上环形密封圈，以及中部以下设有下环形密封圈，上环形密封圈与下环形密封圈之间的轴体内设有冷却水循环槽。
以上本发明的转轴有轴向通孔的轴体，轴体尾部有法兰，轴体中部外表面有铜鼠笼，轴向通孔内设有滑套，滑套内固定有压套，压套为一中空的圆柱体，其下端面有一凸起的头部，压套头部处于固定在轴向通孔头部的夹座尾部上方，压套与夹座间设有碟形弹簧；压套中心轴向处贯穿固定有带轴向通孔的空心螺钉。
本发明所述的夹头有夹头杆，夹头杆前端固定有过渡段，过渡段前端固定有圆锥夹体，夹头内部有轴向通孔，圆锥夹体由向前扩张的后段和向前收缩的前段构成；夹头的夹头杆、过渡段、圆锥夹体的后段收容在夹套之中；圆锥夹体末端至过渡段，圆周等距分布有与过渡段后部的二个径向通孔相通的四条轴向切口槽，过渡段内的二个径向通孔的轴心相交。
以上本发明的气缸有缸体，有一侧带空气供给孔的气缸顶盖，缸体下部固定有连接座，连接座内部底面有冷却水通道，气缸轴向中心处固定有推杆，气缸顶盖的中心设有空腔，在缸体内设有上层气室，上层气室内设有上层轴向大活塞，连接座上层空腔和缸体下端面构成下层气室，下层气室内设有下层轴向大活塞，下层轴向大活塞底面与连接座空腔的上端面间设有轴向复位弹簧，二个大活塞间的轴向中心处贯穿有带轴向中心盲孔的推杆柄，盲孔头部在下层轴向活塞上端面之上，在盲孔头部设有贯穿推杆柄的径向通孔，推杆柄的下部固定有小活塞设置在下层轴向大活塞之上，推杆柄与推杆的杆体之间设有一台阶与下层轴向大活塞的底面相接，推杆杆体下部设有径向通孔，杆体头部轴向中心处设有与径向通孔相通的盲孔，盲孔开口设在杆体末端。
本发明的工作原理是从连接座的进气口通入压缩空气，压缩空气通过机体的空气供给通道进入上空气轴承的轴体空气通道，给转轴上部施以径向悬浮力，轴承的法兰空气通道给转轴的法兰施加轴向悬浮力，下空气轴承的轴体空气通道给转轴的下部施以径向悬浮力，使转轴进入工作状态；同时从连接座的进水口通进冷却水，冷却水经过机体的螺旋形水槽，上空气轴承的冷却水通道，下空气轴承的冷却水通道，连接座的冷却水通道，最后从连接座的出水口回流，这样即可保持主轴的工作温度；在需要进行刀具更换时，在气缸顶盖的空气供给口通进压缩空气，推动气缸内的二层大活塞，大活塞推动推杆，推杆向下顶转轴中的压套，压套下移时，夹头的圆锥夹体因自然弹性而张开，同时连接座的空气供给口通进压缩空气，压缩空气经由气缸推杆末端的通孔处通进轴向盲孔，再从盲孔前端进入压套的螺钉轴向通孔，最后进入夹头的轴向通孔，将原固定在夹头内的钻头挤出，即可卸下刀具；断开连接座压缩空气便可装入新刀具；切断气缸供气，这时在压套与夹套间的碟形弹簧，以及气缸推杆与外套间的复位弹簧的弹性，将夹头重新收容入夹套内，便可夹紧刀具。
本发明的优点是使主轴不会因高温而发生转轴的抱轴现象，令主轴在长时间工作也能保持精度，确保安全性，机体从主轴整体分离出来进行加工，便于生产，便于推广及应用。
图1是本发明的俯视构造示意图；图2是本发明的A-A剖面构造示意图；图3是本发明的B-B剖面构造示意图；图4是本发明的C-C剖面构造示意图；图5是本发明的机体的剖面构造示意图；图6是本发明的上空气轴承的剖面构造示意图；图7是本发明的上空气轴承的俯视构造示意图；图8是本发明的下空气轴承的剖面构造示意图；图9是本发明的下空气轴承的俯视构造示意图；图10是本发明的D-D剖面构造示意图；图11是本发明的E-E剖面构造示意图；图12是本发明的转轴的剖面构造示意图；图13是本发明的夹头的构造示意图；图14是本发明的夹头的右视构造示意图；图15是本发明的气缸的剖面构造示意图。
具体实施例方式
根据图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15所示的本发明在现有的定子1，空气推力轴承2，连接座3，间隙隔离板4，钻头5的基础上，本发明特别是包括有水循环冷却的机体6，有水循环冷却的在转轴7圆周外设置的上空气轴承8和下空气轴承9，有能自动卸掉钻头5装置的中空的转轴7，有能自动卸掉钻头5装置的转轴7的气缸10，在机体6内上、下部设置有上空气轴承8和下空气轴承9，上空气轴承8和下空气轴承9之间有定子1，在上空气轴承8、下空气轴承9与定子1中间通孔处设置有转轴7，气缸10的推杆10.11设置于转轴7之中，夹头11收容于转轴7的夹座7.7内。
本发明的机体6有外套6.1，有带轴向通孔6.2的内套6.3，内套6.3与外套6.1过盈配合，内套6.3外侧从上至下设有螺旋形水槽6.4，内套6.3内部设有独立的轴向空气供给通道6.5和独立的轴向冷却水通道6.6；内套6.3内壁的上部和下部分别设有与轴向空气通道6.5相通的径向空气通孔6.7，以及与轴向冷却水通道6.6相通的径向冷却水通孔6.8；内套6.3的上顶端内部设有与螺旋形水槽6.4相通的冷却水供给通道6.9，及冷却水回流通道6.10，内套6.3内壁下部设有一个与内套6.3外侧下部的螺旋形水槽6.4相通的径向冷却水通孔6.11。
本发明的上空气轴承8顶部有法兰8.1，法兰8.1下部有轴体8.2，轴承的中心处有贯通法兰8.1和轴体8.2的轴向通孔8.3，轴体8.2设有径向空气供给通道8.4，轴体8.2内有与径向空气供给通道8.4相通的空气回流通道8.5，轴体8.2外周的中部以上设有上环形密封圈8.6，以及中部以下设有下环形密封圈8.7，上环形密封圈8.6与下环形密封圈8.7之间的轴体8.2内设有冷却水循环槽8.8；法兰8.1有按一定距离间隔分布的八个平行于轴向的空气供给通道8.9；轴体8.2靠近法兰8.1底部的上列空气通道与法兰8.1的空气供给通道8.9相通。
本发明的下空气轴承9底部有法兰9.1，法兰9.1上部的轴体9.2，轴承的中心处有贯通法兰9.1和轴体9.2的轴向通孔9.3，轴体9.2设有径向空气供给通道9.4，轴体9.2内有与径向空气供给通道9.4相通的空气回流通道9.5，轴体9.2外周的中部以上设有上环形密封圈9.6，以及中部以下设有下环形密封圈9.7，上环形密封圈9.6与下环形密封圈9.7之间的轴体9.2内设有冷却水循环槽9.8。
本发明的转轴7有带轴向通孔7.1的轴体7.2，轴体7.2尾部有法兰7.3，轴体7.2中部外表面有铜鼠笼7.4，轴向通孔7.1的头部内设有滑套7.5，滑套7.5内固定有压套7.6，压套7.6为一中空的圆柱体，其下端面有一凸起的头部，压套7.6头部处于固定在轴向通孔7.1头部的夹座7.7尾部上方，压套7.6与夹座7.7间设有碟形弹簧7.8，碟形弹簧7.8的下部与夹座7.7的尾部相固定，上部与压套7.6的下端面相固定；压套7.6中心轴向处贯穿固定有带轴向通孔7.9的空心螺钉7.10，空心螺钉7.10头部与收容在夹座7.7内的夹头7.11尾部相固定。
本发明的夹头11有夹头杆11.1，夹头杆11.1前端固定有过渡段11.2，过渡段11.2前端固定有圆锥夹体11.3，夹头11内部有轴向通孔11.4，圆锥夹体11.3由向前扩张的后段11.3.1和向前收缩的前段11.3.2构成；夹头11的夹头杆11.1、过渡段11.2、圆锥夹体11.3的后段11.3.1收容在夹套7.6之中；圆锥夹体11.3末端至过渡段11.2，圆周等距分布有与过渡段11.2后部的二个径向通孔11.5相通的四条轴向切口槽11.6，过渡段11.2内的二个径向通孔11.5的轴心相交。
本发明的气缸10有缸体10.1，有一侧带空气供给孔的气缸顶盖10.2，缸体10.1下部固定有连接座10.3，连接座10.3内部底面有冷却水通道10.13，轴向中心处固定有推杆10.11，气缸顶盖10.2的中心设有空腔10.4，在缸体10.1内设有上层气室10.5，上层气室10.5内设有上层轴向大活塞10.6，连接座10.3上层空腔和缸体10.1下端面构成下层气室10.7，下层气室10.7内设有下层轴向大活塞10.8，下层轴向大活塞10.8底面与连接座10.3空腔的上端面间设有轴向复位弹簧10.9，二个大活塞间的轴向中心处贯穿有带轴向中心盲孔10.10的推杆柄10.11.1，盲孔10.10头部在下层轴向大活塞10.8上端面之上，在盲孔10.10头部设有贯穿推杆柄10.9的径向通孔10.11.1.1，推杆柄10.11.1的下部固定有小活塞10.12设置在下层轴向大活塞10.8之上，推杆柄10.11.1与推杆10.11的杆体10.11.2之间设有一台阶10.13与下层轴向大活塞10.9的底面相接，杆体10.11.2下部设有径向通孔10.11.2.1，杆体10.11.2头部轴向中心处设有与径向通孔10.11.2.1相通的盲孔10.11.2.2，盲孔10.11.2.2开口设在杆体10.11.2末端，位于组装后转轴7内部压套7.6的空心螺钉7.10之上。
权利要求
1.一种气浮高速电主轴，它包括了定子，空气推力轴承，连接座，间隙隔离板，钻头，其特征是包括有水循环冷却的机体，有水循环冷却的在转轴圆周外设置的上空气轴承和下空气轴承，有能自动卸掉钻头装置的中空的转轴，有能自动卸掉钻头装置的转轴的气缸，在机体内上、下部设置有上空气轴承和下空气轴承，上空气轴承和下空气轴承之间有定子，在上空气轴承、下空气轴承与定子中间通孔处设置有转轴，气缸的推杆设置于转轴之中，夹头收容于转轴的夹座内。
2.根据权利要求1所述的一种气浮高速电主轴，其特征是机体有外套，有带轴向通孔的内套，内套与外套过盈配合，内套外侧从上至下设有螺旋形水槽，内套内部设有独立的轴向空气供给通道和独立的轴向冷却水通道；内套内壁的上部和下部分别设有与轴向空气通道相通的径向空气通孔，以及与轴向冷却水通道相通的径向冷却水通孔；内套的上顶端内部设有与螺旋形水槽相通的冷却水供给通道，及冷却水回流通道，内套内壁下部设有一个与内套外侧下部的螺旋形水槽相通的径向冷却水通孔。
3.根据权利要求1所述的一种气浮高速电主轴，其特征是上空气轴承顶部有法兰，法兰下部有轴体，轴承的中心处有贯通法兰和轴体的轴向通孔，轴体设有径向空气供给通道，轴体内有与径向空气供给通道相通的空气回流通道，轴体外周的中部以上设有上环形密封圈，以及中部以下设有下环形密封圈，上环形密封圈与下环形密封圈之间的轴体内设有冷却水循环槽；法兰有按一定距离间隔分布的八个平行于轴向的空气供给通道；轴体靠近法兰底部的上列空气通道与法兰的空气供给通道相通。
4.根据权利要求1所述的一种气浮高速电主轴，其特征是下空气轴承底部有法兰，法兰上部的轴体，轴承的中心处有贯通法兰和轴体的轴向通孔，轴体设有径向空气供给通道，轴体内有与径向空气供给通道相通的空气回流通道，轴体外周的中部以上设有上环形密封圈，以及中部以下设有下环形密封圈，上环形密封圈与下环形密封圈之间的轴体内设有冷却水循环槽。
5.根据权利要求1所述的一种气浮高速电主轴，其特征是转轴有轴向通孔的轴体，轴体尾部有法兰，轴体中部外表面有铜鼠笼，轴向通孔内设有滑套，滑套内固定有压套，压套为一中空的圆柱体，其下端面有一凸起的头部，压套头部处于固定在轴向通孔头部的夹座尾部上方，压套与夹座间设有碟形弹簧；压套中心轴向处贯穿固定有带轴向通孔的空心螺钉。
6.根据权利要求1所述的一种气浮高速电主轴，其特征是夹头有夹头杆，夹头杆前端固定有过渡段，过渡段前端固定有圆锥夹体，夹头内部有轴向通孔，圆锥夹体由向前扩张的后段和向前收缩的前段构成；夹头的夹头杆、过渡段、圆锥夹体的后段收容在夹套之中；圆锥夹体末端至过渡段，圆周等距分布有与过渡段后部的二个径向通孔相通的四条轴向切口槽，过渡段内的二个径向通孔的轴心相交。
7.根据权利要求1所述的一种气浮高速电主轴，其特征是气缸有缸体，有一侧带空气供给孔的气缸顶盖，缸体下部固定有连接座，连接座内部底面有冷却水通道，气缸轴向中心处固定有推杆，气缸顶盖的中心设有空腔，在缸体内设有上层气室，上层气室内设有上层轴向大活塞，连接座上层空腔和缸体下端面构成下层气室，下层气室内设有下层轴向大活塞，下层轴向大活塞底面与连接座空腔的上端面间设有轴向复位弹簧，二个大活塞间的轴向中心处贯穿有带轴向中心盲孔的推杆柄，盲孔头部在下层轴向大活塞上端面之上，在盲孔头部设有贯穿推杆柄的径向通孔，推杆柄的下部固定有小活塞设置在下层轴向大活塞之上，推杆柄与推杆的杆体之间设有一台阶与下层轴向大活塞的底面相接，推杆杆体下部设有径向通孔，杆体头部轴向中心处设有与径向通孔相通的盲孔，盲孔开口设在杆体末端。
全文摘要
本发明涉及一种气浮高速电主轴，它是利用气浮原理对电路板精密加工的电主轴，它公开了有水循环冷却的机体，有水循环冷却的在转轴圆周外设置的上空气轴承和下空气轴承，有能自动卸掉钻头装置的中空的转轴，有能自动卸掉钻头装置的转轴的气缸，在机体内上、下部设置有上空气轴承和下空气轴承，上空气轴承和下空气轴承之间有定子，在上空气轴承、下空气轴承与定子中间通孔处设置有转轴，气缸的推杆设置于转轴之中，夹头收容于转轴的夹座内。它使主轴不会因高温而发生转轴的抱轴现象，令主轴在长时间工作也能保持精度，确保安全性，机体从主轴整体分离出来进行加工，便于生产，便于推广及应用。
文档编号F16C32/06GK1974085SQ20061012426
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月18日 优先权日2006年12月18日
发明者汤秀清 申请人:汤秀清