[发明专利]高精度静压主轴

说明书

技术领域

本发明属于静压主轴领域，尤其涉及一种高精度静压主轴。

背景技术

前数控机床的主轴大多采用滚动轴承，能确保0.001～0.003mm的主轴旋 转精度。但数控机床的精度在不断提高，据半个多世纪的统计资料，正以每 8～10年提高一倍的速度前进，当前数控机床的精度已经来到高精时代，加工 粗糙度要求Ra≤0.1μm，这要求包括主轴在内的加工系统(机床、刀具、夹 具、地基等)振动要小，而使用滚动轴承的主轴本身就是震源，加工光洁度无 法确保Ra≤0.1μm，采用传统经典动静压结构的主轴在磨床上应用已有半个 多世纪的历史，这种动静压主轴精度可高达0.0005mm，在高速运转时有很好 的刚度和精度，磨削的光洁度也可实现Ra≤0.1μm，但它只能用于磨床类机 床，在磨床以外的其他机床上，由于其转速较低，无法产生足够的动压的压 差，不能满足低速运转下的精度和刚度要求，无法使用动静压主轴。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种高精度静压主轴， 该静压主轴能够在低速运转条件下满足精度和刚度要求。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种高精度静压主轴，包括主轴本体和径向定心轴承、轴向止推轴承和 供油系统，所述径向定心轴承由主轴本体和前端轴承套、后端轴承套组成， 而前端轴承套由甲内套和甲外套紧配合组成，后端轴承套由乙内套和乙外套 紧配合组成，甲内套、乙内套与主轴本体配合的内孔上设有四个均布的承压 槽，每个承压槽内部有一个节流器，供油系统通过管路经甲外套和乙外套上 的环槽为四个节流器供油；

轴向止推轴承，由主轴本体左端的法兰端面和径向定心轴承的前端轴承 套及紧固在主轴本体中后部的锁紧套组成，主轴法兰右端面和前端轴承套的 左端面组成止推轴承的左工作面，锁紧套的左端面和前端轴承套的右端面组 成止推轴承的右工作面，止推轴承的承压槽和节流器设置在前端轴承套的左 右两个端面上，供油系统为节流器供油，左端的节流器控制右端的承压槽， 右端的节流器控制左端的承压槽。

本发明还可以采用如下技术方案：

在主轴本体前端的前端法兰盖和主轴本体后端的后端法兰盖上均开有气 密封环槽。这种结构第一个作用是形成对液压油的密封，使其经密闭的管路 流回油箱。第二个作用是用高于大气压的空气压力防止灰尘和污物浸入液压 油。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明采用了以上技术方案后，本发明静压主轴的节流器由动(轴)静(套) 二部分组成，工作时动静两部分之间有相对运动，因而工作时具有自洁作用， 完全消除了外置节流器的污物堆积现象，因而具有更高的参数稳定性和工作 可靠性；由于反馈作用，本发明静压主轴具有比传统经典动静压主轴更高的 刚度和精度。由于本发明的静压主轴采用气密封，消除了传统结构动静压主 轴因使用密封件而造成的摩擦阻力，因而具有更好的性能，更高的可靠性。 供油油路具有为液压油加温和冷却的功能，可使液压油控制在设定温度的± 0.5℃之内。消除了温度变化所造成的主轴组件的变形，因而性能更稳定。由 于节流器直接雕铣在轴承套内孔表面上，使节流器到承压槽之间的管路最短， 其有所容纳的液压油体积最小，减小了油的容积和管路弹性对压力传递的延 迟，使节流器对承压槽的控制更快，即控制的过渡过程更快，时间常数更小， 这使本发明具有反馈作用的内置节流器静压主轴在高速转动时不使用动平衡 装置而实现较高精度的平稳旋转。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是静压轴承端面结构图；

图3是供油系统液压原理图；

图4是内套内圆周面上的节流器的结构示意图；

图5是端面上的节流器的结构示意图；

图6是节流器的反馈原理示意图。

图中：1.主轴本体；2.前端法兰盖；3.前端轴承套；4.主轴套；5.甲 外套；6.甲内套；7.锁紧套；8.乙外套；9.乙内套；10.后端轴承套；11. 后端法兰盖；12.粗过滤器；13.叶片泵；14.压差发讯器；15.压力表；16. 高压球阀；17.蓄能器；18.油冷却机；19.单向阀；20.比例溢流阀；21. 精过滤器；22.三相电机；23.空气滤清器；24.液位计；25.温度计；26.油 箱；27.承压槽；28.节流器。