[發(fā)明專利]數(shù)字式電液伺服泵控制的超精密動(dòng)靜壓軸承及超微進(jìn)給機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010532133.5
• 申請(qǐng)日: 2010-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN101985958A
• 公開（公告）日: 2011-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路文忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 路文忠
• 主分類號(hào): F16C32/06
• 分類號(hào): F16C32/06;B23Q5/32
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 馮舜英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種動(dòng)靜壓軸承，特別是涉及一種能夠提高主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)精度的數(shù)字式電液伺服泵控制的超精密動(dòng)靜壓軸承及超微進(jìn)給機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

動(dòng)靜壓軸承由于具有摩擦力小，使用壽命長(zhǎng)，抗振性能好，精度較高等特點(diǎn)，在機(jī)床主軸上獲得廣泛的應(yīng)用，但隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是國(guó)防工業(yè)、航空工業(yè)的發(fā)展，對(duì)主軸的旋轉(zhuǎn)精度要求越來越高，常規(guī)的動(dòng)靜壓軸承已不能滿足需要，因此需要研發(fā)旋轉(zhuǎn)精度更高的動(dòng)靜壓軸承（主軸徑向跳動(dòng)0.0001～0.000001mm）。同時(shí)在超精密加工中，需要0.0001～0.000001mm的微細(xì)進(jìn)給，而這靠現(xiàn)在已有的常規(guī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)是無法完成的。

圖1為傳統(tǒng)恒壓供油動(dòng)靜壓軸承原理圖，這種恒壓供油動(dòng)靜壓軸承由供油系統(tǒng)1，小孔節(jié)流器2和主軸結(jié)構(gòu)3三部分組成，其工作原理如下：當(dāng)供油系統(tǒng)的油泵尚未啟動(dòng)時(shí)，軸承油腔內(nèi)沒有壓力油，主軸4由于重力而壓在軸承套的下部。油泵啟動(dòng)后，壓力油通過節(jié)流器進(jìn)入相對(duì)應(yīng)的軸承承載腔。如果忽略主軸4的重量，則主軸4會(huì)被油壓浮起至軸承套中心位置，此時(shí)主軸4各處的間隙相等，各承載腔壓力相等，主軸4處于液體摩擦狀態(tài)，主軸4可以啟動(dòng)。

當(dāng)主軸4受到外載荷的作用時(shí)，會(huì)在外力F的作用下產(chǎn)生一個(gè)微小位移e（見圖2），使下油腔7的間隙從h₀變小為h₀－e，封油面上的油阻力增大，從而使下油腔7的壓力上升，相應(yīng)的對(duì)面的上油腔9的壓力會(huì)下降，從而有一壓差作用在主軸4上，當(dāng)這一壓差大到一定程度時(shí)，其產(chǎn)生的反作用力與外力F平衡時(shí)，主軸4就停止在一個(gè)新的位置。這就是動(dòng)靜壓主軸的工作原理，它告訴我們，這種主軸的工作是建立在主軸的適量移動(dòng)上，沒有這一移動(dòng)，它就無法工作。在實(shí)際的靜壓軸承中，這一移動(dòng)量只有幾微米，這對(duì)大多數(shù)的使用場(chǎng)合精度已是足夠了。但隨著國(guó)防工業(yè)的發(fā)展，特別是航空航天事業(yè)的發(fā)展，需要把主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)精度提高到更高，使其回轉(zhuǎn)精度達(dá)到0.00001mm或更高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種能夠提高主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)精度和剛度的數(shù)字式電液伺服泵控制的超精密動(dòng)靜壓軸承及超微進(jìn)給機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種數(shù)字式電液伺服泵控制的超精密動(dòng)靜壓軸承及超微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，包括有分別通過9個(gè)小孔節(jié)流器向主軸機(jī)構(gòu)供油的第一供油系統(tǒng)，還設(shè)置有向主軸結(jié)構(gòu)中的前定心靜壓軸承供油的第二供油系統(tǒng)；所述主軸結(jié)構(gòu)是由主軸、套在主軸前端的前定心動(dòng)靜壓軸承套、套在主軸后端的后定心動(dòng)靜壓軸承套和設(shè)置在主軸前端設(shè)定位置的靜壓止推軸承及法蘭構(gòu)成；所述前定心動(dòng)靜壓軸承套和后定心動(dòng)靜壓軸承套的內(nèi)周面上各設(shè)置有均布的四個(gè)承壓槽和四個(gè)回油槽，后定心動(dòng)靜壓軸承套的四個(gè)承壓槽由所述第一供油系統(tǒng)通過四個(gè)節(jié)流器供油，所述前定心動(dòng)靜壓軸承套的垂直方向的兩個(gè)承壓槽由所述第一供油系統(tǒng)通過節(jié)流器供油，而水平方向的兩個(gè)承壓槽中的一個(gè)由第二供油系統(tǒng)供油，另一個(gè)仍由第一供油系統(tǒng)通過節(jié)流器供油；所述的前定心動(dòng)靜壓軸承套和后定心動(dòng)靜壓軸承套的四個(gè)回油槽均與油箱相通；所述的靜壓止推軸承經(jīng)由小孔節(jié)流器由第一供油系統(tǒng)供油。

所述的第二供油系統(tǒng)包括有通過油路依次相連的油箱、粗濾油器、泵和精密油濾器，所述的泵連接伺服電機(jī)，所述的伺服電機(jī)是通過依次連接第二放大器及比較器接收控制指令信號(hào)來驅(qū)動(dòng)泵，所述的精密油濾器的輸出通過油路連接所述的前定心動(dòng)靜壓軸承套水平方向的兩個(gè)承壓槽中的一個(gè)，所述的泵和伺服電機(jī)構(gòu)成數(shù)字式電液伺服泵。

所述的前定心動(dòng)靜壓軸承套水平方向的兩個(gè)承壓槽中由供油系統(tǒng)供油的那個(gè)承壓槽處設(shè)置有一精密壓力傳感器，所述的精密壓力傳感器通過第一放大器與比較器相連。

一種數(shù)字式電液伺服泵控制的超精密動(dòng)靜壓軸承及超微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，包括有分別通過3個(gè)小孔節(jié)流器向主軸機(jī)構(gòu)供油的第一供油系統(tǒng)，還設(shè)置有向主軸結(jié)構(gòu)中的前定心靜壓軸承供油的第二供油系統(tǒng)；所述主軸結(jié)構(gòu)是由主軸、套在主軸前端的前定心動(dòng)靜壓軸承套、套在主軸后端的后定心動(dòng)靜壓軸承套和設(shè)置在主軸前端設(shè)定位置的靜壓止推軸承及法蘭構(gòu)成；所述前定心動(dòng)靜壓軸承套的內(nèi)周面上設(shè)置有3對(duì)共6個(gè)均布承壓槽和六個(gè)回油槽，所述每對(duì)承壓槽中的一個(gè)承壓槽是由第一供油系統(tǒng)供油，與該承壓槽對(duì)應(yīng)的另一個(gè)承壓槽是由第二供油系統(tǒng)供油，所述的六個(gè)回油槽均與油箱相通；所述的靜壓止推軸承經(jīng)由小孔節(jié)流器由第一供油系統(tǒng)供油。