[发明专利]一种混合气浮式的高速超精密气驱零膨胀主轴

说明书

本发明公开了一种混合气浮式的高速超精密气驱零膨胀主轴，包括前端盖、外壳、后端盖、止推轴承、径向气浮轴承以及主轴，所述前端盖设置于所述外壳的前端，所述止推轴承和所述后端盖依次设置于所述外壳的后端，所述径向气浮轴承固定安装于所述外壳内，所述主轴可转动且气浮式的组配于所述径向气浮轴承内，所述主轴的尾端设有气驱动所述主轴旋转的涡轮，所述后端盖设有与外部压缩空气源连通的涡轮供气孔，所述止推轴承设有与所述涡轮供气孔连通并正对涡轮设置以驱动涡轮转动的涡轮喷嘴。本发明结构简单，转速高，支撑力和支撑刚度大，跳动误差小，能够满足国防、航空航天、医学以及光电通讯等产业对硬脆材料等难加工材料高效高质量加工的需求。

【技术领域】

本发明涉及机械制造技术领域，尤其涉及一种混合气浮式的高速超精密气驱零膨胀主轴。

【背景技术】

随着国防、航空航天、医学以及光电通讯产业的迅速发展，对实现硬脆材料高效高质量加工的要求也越来越高，因此，开发一款高速超精密的主轴显得尤为重要。现阶段，通常采用的为气浮电主轴，相比于传统的轴承支撑方式，其具有功耗小、转速高的特点，但现有技术下的气浮轴承通常采用静压支撑，且只采用单一的径向节流孔，节流方式单一，在支撑力和支撑刚度方面具有不足。此外，现有的气浮电主轴通常采用内置电机，主轴转动时产生的热量较高，不易耗散，容易导致主轴的热变形，从而降低加工精度；同时，现有气浮电主轴的结构复杂，加工及装配工艺较难，难以保证装配过程中的同轴度误差，因此，进一步的限制了电主轴的加工精度。

【发明内容】

本发明公开了一种高精度、高承载、高刚度、易加工、易装配的混合气浮式的高速超精密气驱零膨胀主轴，其可以解决背景技术中涉及的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种混合气浮式的高速超精密气驱零膨胀主轴，其特征在于，包括前端盖、外壳、后端盖、止推轴承、径向气浮轴承以及主轴，所述前端盖设置于所述外壳的前端，所述止推轴承和所述后端盖依次设置于所述外壳的后端，所述径向气浮轴承固定安装于所述外壳内，所述主轴可转动且气浮式的组配于所述径向气浮轴承内，所述主轴的尾端设有气驱动所述主轴旋转的涡轮，所述后端盖设有与外部压缩空气源连通的涡轮供气孔，所述止推轴承设有与所述涡轮供气孔连通并正对所述涡轮设置以驱动所述涡轮转动的涡轮喷嘴。

作为本发明的一种优选改进，所述主轴由零膨胀材料、氧化锆或者氮化硅材料制备。

作为本发明的一种优选改进，所述后端盖还设有与外部压缩空气源连通的轴承供气孔和与所述轴承供气孔连通的径向轴承供气通道，所述止推轴承设有与所述径向轴承供气通道连通的止推轴承进气通道，所述外壳设有与所述止推轴承进气通道连通的外壳供气通道，所述径向气浮轴承设有与所述外壳供气通道连通的径向节流孔和切向节流孔，所述径向气浮轴承还设有与所述径向节流孔和所述切向节流孔连通的径向气浮轴承凹槽。

作为本发明的一种优选改进，所述后端盖还设有与所述轴承供气孔连通的止推轴承供气通道，通过所述止推轴承供气通道给止推轴承提供产生轴向推力所需的气体。

作为本发明的一种优选改进，还包括装配于所述径向气浮轴承凹槽内的多孔质轴承。

作为本发明的一种优选改进，所述主轴包括与其表面凹陷形成并与所述多孔质轴承相对设置的主轴人字槽微结构。

作为本发明的一种优选改进，所述止推轴承临近所述径向气浮轴承的一端设有与所述径向节流孔和切向节流孔连通的止推轴承节流器孔，所述止推轴承节流器孔内设有多孔质嵌入式节流器。

作为本发明的一种优选改进，还包括设置于所述涡轮外周侧的间隙调整垫。

作为本发明的一种优选改进，所述主轴的后端面设有对主轴进行动平衡的平衡螺钉孔。

作为本发明的一种优选改进，还包括设置于所述前端盖内并对主轴的转速进行实时测量的电涡流传感器。