[发明专利]一种静压气体狭缝止推轴承及其加工方法

说明书

一种静压气体狭缝止推轴承的结构，外环设有径向进气孔并在内圆柱面下方设有环形槽i，内环小外径圆柱面下方设有环形槽ii，外环与内环之间下部固定有环塞，密封环分别嵌入环形槽中，其特征在于：内环大外径的外圆周面上设有均匀分布的非连续弧状狭缝，该弧状狭缝的数量、弧长l与弧宽w根据轴承的负载、刚度、气体流量计算确定。当其内环改变为实心的内圆柱时，则成为静压气体狭缝气浮垫的结构。根据狭缝的宽度及所在位置，配作内环或外环的尺寸，通过机加工和电化学加工相结合方式调整内外环的公差改变狭缝间隙的大小，从而满足设计要求，大幅度降低加工难度，简化制造工艺，提高产品精度，降低生产成本，在保证产品精度的前提下有效地提高生产效率。

技术领域

本发明属于精密机械工程领域。

背景技术

气体轴承具有摩擦小，回转精度高的特点，在高速运动下，几乎不产生摩擦热，功耗低，并且能在非常恶劣的环境下工作，在超精密机床和高精度测试仪中得到广泛应用。静压气体轴承是通过节流器将外部的压缩气体导入间隙中，借助其静压支撑轴向负载。节流器是使气体静压具有承载能力的重要补偿单元，节流器的节流作用，是因为它具备某种形式的狭隘节流通道，当流体从狭隘流过，产生压降，使出口压力相对稳定，从而使静压流体膜具有承载能力和刚度，所以节流器是静压气体轴承研究的重要部分。按照节流器的结构与原理的不同，主要有以下几种节流方式：小孔节流、环面节流、狭缝节流、多孔质节流。环面节流稳定性较好，但是承载力低，刚度小。小孔节流由于气腔的存在，承载能力和刚度得到有效提高，然而气腔容易导致“气锤”振动现象的发生，轴承稳定性相对较差。多孔质节流具有较高承载和阻尼，然而对材料的特性要求较高，多孔质材料内部的空隙会形成气腔，同样会引起“气锤”振动；同时对气源的洁净度要求也较高。与小孔节流静压气体轴承相比，在相同工作尺寸时，狭缝节流静压气体轴承的供气点是连续分布的，减小了扩散效应和环向流动对轴承特性的不利影响，具有较高的承载、刚度及阻尼；同时不存在气腔，稳定性好，因此更适用于高速、高精度、高可靠性场合。但是由于它的精度要求高，加工难度大，造成制造工艺复杂，费工费力，成本居高不下。

发明内容 为克服现有技术中狭缝节流静压气体轴承生产时存在的工艺复杂的问题，本发明提出以下技术方案：一种静压气体狭缝止推轴承，外环设有径向进气孔并在内圆柱面下方设有环形槽i，截面为倒L形的内环小外径圆柱面下方设有环形槽ii，外环与内环之间下部固定有环塞从而在内环的小外径圆柱面上形成环状气腔，密封环i与密封环ii分别嵌入所述环形槽i与环形槽ii中，其特征在于：倒L形截面的内环大外径的外圆周面上设有均匀分布的非连续弧状狭缝，该弧状狭缝的数量、弧长l与弧宽w根据轴承的负载、刚度、气体流量计算确定。当这种静压气体狭缝止推轴承的内环改变为实心的内圆柱时，则成为静压气体狭缝气浮垫的结构。一种上述的静压气体狭缝止推轴承狭缝的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)根据轴承所需气体流量以及轴承的载荷、刚度计算所述外环的内径与内环大外径的直径并计算内环大外径外圆周面上所需弧状狭缝的数量以及各狭缝的弧长l与弧宽w；

2)以外环的内径为准，参照狭缝的弧宽w将内环大外径的直径加工为滑动配合间隙；

3)将内环上设定狭缝以外的各处用绝缘层进行覆盖；

4)对内环大外径圆柱面进行电镀，形成镀膜，该镀膜的厚度大于狭缝的弧宽w；

5)去除与清理所述绝缘层；

6)对内环大外径圆柱面上的镀膜磨削加工，保证该内环大外径圆柱面上的镀膜与外环的内径之间为过盈配合间隙；

7)将内环压入外环内，将包含狭缝侧的内外环圆柱端面磨平，将所述密封环i与密封环ii分别嵌入所述环形槽i与环形槽ii中，再将环塞塞入密封环i与密封环ii之间。静压气体狭缝气浮垫的加工方法步骤与上述内容相同。