[发明专利]一种防轴向抱死的径向止推联合轴承支撑的静压主轴结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于精密磨床的静压主轴结构，具体涉及一种可防轴向抱死的径向止推联合轴承支撑的静压主轴结构。

背景技术

液体静压轴承支撑的主轴以其高刚度高精度低成本，在精密超精密磨床中得到广泛应用。

 传统的静压主轴，有前后两个径向轴承和对置的两个止推轴承，径向轴承和止推轴承分开进油的形式居多。这种形式的静压主轴流量大，油泵功耗大，结构也相对复杂。并且当两个对置止推轴承处于主轴后端时，受热后向前端伸长，影响主轴前端结构的轴向精度；Yates于1950年发布了一种径向止推联合轴承【GB639293】，称为Yates轴承，径向轴承经两侧封油面节流进入两侧止推油腔，实现止推。用于主轴时，只安装一个联合轴承，由于单个轴承的轴向跨距小，因此抵抗倾覆力矩的角刚度小，容易倾角摆动；随后发展的单侧径向止推联合轴承用于主轴时，需要在静压主轴的前端和后端各设置一个径向止推联合轴承，但由于跨距大，主轴发热后伸长量大，两个止推轴承封油面间的油膜间隙都很小，很容易抱死。

发明内容

本发明目的在于提供一种防轴向抱死的径向止推联合轴承支撑的静压主轴结构，其在获得高的抗倾覆力矩的角刚度和高轴向精度的同时，节省了油泵功耗、简化了结构，也避免了发热后由于跨距大止推轴承抱死的危险。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种防轴向抱死的径向止推联合轴承支撑的静压主轴结构，包括前轴瓦、轴套、后轴瓦、主轴，前后轴瓦分别安装于轴套前后端，主轴安装于前轴瓦和后轴瓦内孔中，前轴瓦、后轴瓦都与主轴构成静压单侧径向止推联合轴承，并对传统结构中后端轴承止推部分的封油结构进行改良，将原本与主轴轴线垂直的径向止推封油面，改为与主轴轴线平行的轴向封油面。

对于上述技术方案，发明人还有进一步的优化实施方案，具体如下。

作为优化，前轴瓦和后轴瓦都不设置轴向回油槽，以利于油液从径向油腔经内封油面处环形间隙节流后流向止推油腔。

作为优化，前轴瓦和后轴瓦中周向封油面宽度大于外封油面和内封油面宽度，可以进一步防止由于承载导致的周向高压油腔向低压油腔的油液内流，降低刚度。

作为优化，主轴从前至后依次设置前轴颈、前止推面、斜出油边、止推封油轴颈、后止推面、后轴颈。主轴中斜出油边有约45度斜度，距离后轴瓦中止推封油面有一定量距离，以利于出油。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

1.        本发明在主轴前端和后端都采用单侧径向止推联合轴承，相比两个径向轴承和对置的两个止推轴承形式的主轴结构来说，简化了轴承结构，减少了流量，从而节省了泵油功耗。

2.        本发明在主轴前端和后端都采用单侧径向止推联合轴承，相比在主轴后端布置两个对置止推轴承形式的主轴结构来说，当主轴发热后由于前端止推封油面处油膜间隙处于微米级别，而后端油腔处油膜间隙为毫米级别，前止推面之后的结构只能向后端伸长，不会影响主轴前端结构的轴向精度。

3.        本发明在主轴前端和后端都采用单侧径向止推联合轴承，相比单个Yates轴承布置的主轴结构来说，主轴支承跨距大，可以获得高的抗倾覆力矩角刚度，主轴不容易倾角摆动。

4.        对传统结构中后端止推部分的封油结构进行了改良，将原本与主轴轴线垂直的径向止推封油面，改为了与主轴轴线平行的轴向封油面。这样，后端单由油腔承担止推作用，止推封油面不再承担止推作用，当主轴发热时，虽然跨距大伸长量大，但伸长量仍处于微米级别，远小于毫米级别的油腔深度不会轴向抱死。由于主轴的径向尺寸相比轴向尺寸要小很多，因此，径向热伸长量比较小，径向也不容易抱死。

 

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例一中的主轴轴向剖视图；

图2为本发明实施例一中的前后端轴承的周向展开视图。

其中：1、前轴瓦，1-1、外封油面，1-2、径向油腔，1-3、内封油面，1-4、轴向油腔，1-5、止推封油面，1-6、周向封油面，1-7、进油孔；

2、轴套，2-1、出油孔；

3、后轴瓦，3-1、外封油面，3-2、径向油腔，3-3、内封油面，3-4、轴向油腔，3-5、止推封油面，3-6、周向封油面，3-7、进油孔；

4、主轴，4-1、前轴颈，4-2、前止推面，4-3、斜出油边，4-4、止推封油轴颈，4-5、后止推面，4-6、后轴颈。