静压主轴的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及主轴的技术领域，具体的是一种静压主轴。
【背景技术】
[0002]静压主轴是指，其转轴和轴承之间是通过油液进行滑动摩擦，也就是说，静压主轴的轴承为静压轴承，而静压轴承作为滑动轴承的一种，其工作原理是是通过压力栗将压力润滑剂强行栗入轴承和轴之间的微小间隙内。现有技术中的静压轴承多为径向轴承，其在轴向轴承上的应用极少。其原因在于，当静压轴承为径向轴承时，油液随着转轴转动而贴合在轴承内表面且沿周向运动，因此可以起到很好的润滑效果，但是当静压轴承作为轴向轴承使用时，行业内也称之为止推轴承，由于转轴的离心力作用，位于转轴的轴肩和止推轴承的间隙内的润滑油液将会由于离心力作用而被不断的甩出，也就是说，油液的出油速率随着转轴的转速升高而持续升高，当静压轴承内供给油腔的进油端的进油速率小于出油速率时将会导致油腔内形成负压，最终导致油腔的支撑作用失效，静压轴承和转轴的轴肩之间直接硬接触至损坏。而静压轴承为了使油腔具有一定的刚性，其进油口的口径必然是远小于油腔和转轴之间作用力的受力面积，即只有在小口径的进油口的前提下才能实现良好的油腔钢性，而这恰恰是止推轴承的较大进油速率相矛盾。这也就是为什么行业内的静压轴承大多数为径向轴承，而无法在止推轴承上进行推广的原因。而现有的止推轴承，例如推力球轴承和推力滚子轴承，其均存在滚子与轴肩线接触的精度和刚度问题。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:提供一种静压主轴，其可以将静压轴承作为轴向轴承应用，从而实现精度高、摩擦力小且轴向限位效果好。
[0004]本发明所采取的技术方案是:提供一种静压主轴，它包括壳体和通过径向轴承转动配合于壳体内的转轴，壳体内设有用于限制转轴沿轴向移动的止推轴承，所述的止推轴承包括对转轴的轴肩施加轴向平衡力的第一子部件和第二子部件，第一子部件和第二子部件近轴肩的端面上分别设有工作油槽，各工作油槽与各自对应的轴肩端面相配合形成主油腔，第一子部件和第二子部件上分别设有供给各自工作油槽油液的进油支路，主油腔通过轴肩和止推轴承之间的间隙分别与近转轴的第一辅助油腔和远离转轴的第二辅助油腔相连通，第一子部件和第二子部件上分别设有当转轴转速升高至临界值时通过第一辅助油腔供给主油腔油液的补油系统。通过补油系统可以对油腔进行油液的补充，从而实现高转速下的静压轴承应用于止推轴承中。
[0005]所述的补油系统是指第一子部件和第二子部件内分别设有补油管路，补油管路的一端与第二辅助油腔相连通，补油管路的另一端与第一辅助油腔相连通。当静压主轴需要保证第一子部件和第二子部件之间的力平衡，才能实现轴肩沿轴向定位，即行业内俗称悬浮于止推轴承中间，达到零硬摩擦，所谓的硬摩擦是指刚性端面之间的直接接触摩擦。
[0006]所述的径向轴承为静压轴承；
[0007]第一子部件上的补油系统是指径向轴承与转轴之间的间隙和第一子部件所对应的第一辅助油腔连通；
[0008]所述第二子部件上的补油系统是指，第二子部件内设有补油管路，补油管路的一端与第二辅助油腔相连通，补油管路的另一端与第二子部件所对应的第一辅助油腔相连通。当静压主轴中含有通过静压轴承作为径向轴承时，由于径向轴承中也不断有油液溢出，因此可以简化管路，即，通过径向轴承的溢出油液用于对止推轴承进行补油，从而省略了径向轴承的溢出油液的回收管路，以及靠近径向轴承的第一子部件上的补油系统，具体地是指径向轴承与转轴之间的间隙和第一子部件所对应的第一辅助油腔连通。
[0009]所述的径向轴承与第一子部件为一体式结构。一体式结构，可以使二者之间连接关系更加紧密、牢固。
[0010]所述第二辅助油腔上设有回油口，所述补油管路与第二辅助油腔连接处的端口几何中心的水平高度小于回油口的几何中心的水平高度，所述回油口与壳体上的出油口连通。回油口设置的高度较高，可以使第二辅助油腔始终留有余油，用于供给补油管路。
[0011]所述壳体内设有供给各工作油槽油液的进油通道，所述的进油通道的一端通过止推轴承上的进油支路与各工作油槽相连通，进油通道的另一端与壳体上的进油口相连通。
[0012]所述的径向轴承包括轴承本体，轴承本体的环形内壁上沿轴承本体的径向内凹形成至少两个油槽，所述轴承本体上设有循环通道，循环通道的两端分别与油槽沿轴承本体的周向所对应的两端部连通。通过循环通道可以消除径向轴承中的油液随着转轴带动而产生的高压，从而减少径向轴承对于转轴的负载作用，在同等电机负载的基础上可以提高转轴的转速。
[0013 ]相邻两个油槽之间设有将油槽内溢出的油液汇流的回油槽。
[0014]所述回油槽的长度方向沿轴承本体的轴向延伸，且回油槽的至少一端延伸至贯穿轴承本体的端面或轴承本体对应于各回油槽所在的位置上设有至少一个用于连通回油槽的回油道。
[0015]轴承本体上对应于各油槽所在的位置均分别设有用于供给各油槽油液的进油孔。
[0016]采用以上结构后，本发明的静压主轴与现有技术相比具有以下优点:首先，通过止推轴承及径向轴承油压悬浮于油膜上没有直接接触，启动和运转期间摩擦副均被压力油膜隔开，滑动阻力仅来自油自身的粘性，由于高油压和面接触，其轴向及径向承载能力比传统轴承刚性更大。由于主轴的轴向及径向是通过油膜面接触，有别与传统的轴承线接触，其接触面积更大，摩擦副表面承载的压力比较均匀，因此受热温度分布比较均匀热膨胀问题更小，轴向、径向承载力更大，刚性更高，发生碰撞时不易损坏。并且通过油膜的软性接触，使轴承的磨损小，噪音小，同时油膜还具有一定的减震效果，因此加工精度高。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的静压主轴的结构示意图。
[0018]图2是本发明的静压主轴的侧视示意图。
[0019]图3为图2中“A-A”方向的剖视示意图。
[0020]图4为图3中“M”区域的局部放大示意图。
[0021]图5为图2中“B-B”方向的剖视示意图。
[0022]图6为图5中“N”区域的局部放大示意图。
[0023]图7为图2中“C-C"方向的剖视示意图。
[0024]图8为图7中“P”区域的局部放大示意图。
[0025]图9为图7中“D-D”方向的剖视示意图。
[0026]图10是本发明的径向轴承的结构示意图。
[0027]图11是图10的侧视示意图。
[0028]图12为图11中“E-E”方向的剖视示意图。
[0029]图13为图11中“F-F”方向的剖视示意图。
[0030]其中，1、壳体，2、径向轴承，2.1、轴承本体，2.2、油槽，2.3、循环通道，2.4、回油槽，2.5、进油孔，3、转轴，4、轴肩，5、第一子部件，6、第二子部件，7、工作油槽，8、进油支路，9、第一辅助油腔，10、第二辅助油腔，11、补油管路，12、回油口，13、出油口，14、进油通道，15、进油口。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0032]本发明提供一种静压主轴，它包括壳体I和通过径向轴承2转动配合于壳体I内的转轴3，壳体I内设有用于限制转轴3沿轴向移动的止推轴承，其特征在于:所述的止推轴承包括对转轴3的轴肩4施加轴向平衡力的第一子部件5和第二子部件6，第一子部件5和第二子部件6近轴肩4的端面上分别设有工作油槽7，各工作油槽7与各自对应的轴肩4端面相配合形成主油腔，第一子部件5和第二子部件6上分别设有供给各自工作油槽7油液的进油支路8，主油腔通过轴肩4和止推轴承之间的间隙分别与近转轴3的第一辅助油腔9和远离转轴3的第二辅助油腔10相连通(也就是说，进油支路8的油液进入工作油槽7，然后通过工作油槽7与轴肩端面之间的缝隙流入第一辅助油腔9和第二辅助油腔10内，并最终通过回油管路将第一辅助油腔9和第二辅助油腔10内的油液排出)，第一子部件5和第二子部件6上分别设有当转轴3转速升高至临界值时通过第一辅助油腔9供给主油腔油液的补油系统。上述的临界值是指随着转轴3的转动而导致油液的离心力持续变大，当离心力使工作油槽7内的压力小于第一辅助油腔9和第二辅助油腔10的压力差时，油液的流向将会改变，即油液由工作油槽7流入第一辅助油腔9和第二辅助油腔10改变为由第一辅助油腔9和第二辅助油腔10流入工作油槽7。
[0033]如图所示，上述的第一辅助油腔9和第二辅助油腔10为环