[發明專利]使用氣液兩相潤滑的高速動靜壓軸承支撐的電主軸裝置

有效

• 申請號: 201310033845.6
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103084588A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 徐華;王琳;熊顯智;周夕維;付玉敏
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23B19/02
• 分類號: B23B19/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于機床設備制造領域，具體涉及一種使用氣液兩相潤滑的高速動靜壓軸承支撐的電主軸裝置。

背景技術

高速切削加工以其高生產效率、高加工質量和低加工成本，近年來在航空、航天、汽車、模具等產業得到快速應用。高速電主軸裝置作為高速切削機床系統的核心部件，對高速機床的性能起著非常重要的影響。高速軸承則是高速主軸單元設計的核心技術，高速軸承的性能很大程度上影響了高速機床主軸的回轉精度、切削剛度、使用壽命和可靠性等。

目前國內外在高速機床中使用的軸承有：陶瓷球軸承、靜壓軸承、動靜壓軸承、氣浮軸承和磁懸浮軸承。其中國產陶瓷球軸承的壽命較短，且負載能力有限；氣浮軸承和磁懸浮軸承支承的電主軸可以在高轉速下長時間連續運行，但其支撐主軸的剛度較低，難以在高負載工況下工作。動靜壓軸承則同時擁有動壓軸承和靜壓軸承的優點，具有高剛度、高精度、長壽命和大功率等性能，是高速機床支撐技術發展的重要方向。

動靜壓軸承流場具有壓力梯度大和溫升高的特點，潤滑油膜容易破裂，溫升過高時軸承間隙又會因熱變形而減小，因此，軸承結構必須能夠有效防止油膜破裂、控制溫升并保證較高的穩定性。本發明提出了一種高剛度、高精度、高轉速、大功率、長壽命、低溫升、使用氣體止推軸承和水潤滑動靜壓軸承支撐的電主軸裝置。

發明內容

本發明提供了一種使用氣液兩相潤滑的高速動靜壓軸承支撐的電主軸裝置，該裝置具有高剛度、高精度、長壽命和大功率等性能，而且摩擦小，發熱量少，溫升低，噪音低，尤其適用于高速度、高精密、高剛度工作條件下的加工。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種使用氣液兩相潤滑的高速動靜壓軸承支撐的電主軸裝置，包括殼體，電主軸，支撐電主軸兩端并用于調節電主軸徑向位移的前軸承和后軸承，固定前軸承和后軸承的前軸承套和后軸承套，固定在殼體上的后軸承端蓋，以及用于調節主軸軸向位移的氣體止推軸承；所述前軸承和后軸承均為動靜壓滑動軸承。

作為本發明的優選實施例，所述氣體止推軸承包括固定在電主軸上的氣體止推軸承推力盤，在氣體止推軸承推力盤兩側分別設置有帶高壓進氣孔的氣體止推軸承左推力瓦和氣體止推軸承右推力瓦，高壓氣體從左右兩側同時作用于氣體止推軸承推力盤。

作為本發明的優選實施例，所述殼體進一步包括有殼體進水道和殼體出水道，所述殼體進水道內的介質為液體水；液體水自殼體進水道依次進入到前軸承套和后軸承套、前軸承和后軸承，最后從殼體出水道流出。

作為本發明的優選實施例，所述前軸承套和后軸承套上分別設置有與殼體進水道相通的前軸承套進水道和后軸承套進水道，所述前軸承和后軸承上分別設置有與前軸承套進水道相通的前軸承節流孔和與后軸承套進水道相通的后軸承節流孔。

作為本發明的優選實施例，在所述前軸承節流孔的兩側進一步設置有前軸承左環形回水槽和前軸承右環形回水槽，所述后軸承節流孔的兩側進一步設置有后軸承左環形回水槽和后軸承右環形回水槽，所述前軸承左環形回水槽和前軸承右環形回水槽通過前軸承與電主軸之間的間隙相通，所述后軸承左環形回水槽和后軸承右環形回水槽通過后軸承與電主軸之間的間隙相通。

作為本發明的優選實施例，所述前軸承的兩端設置有前軸承左氣封環和前軸承右氣封環，所述后軸承的兩端設置有后軸承左氣封環和后軸承右氣封環，防止介質水沿電主軸的軸向流入電機和流出殼體。

作為本發明的優選實施例，所述氣封環為沿著軸向依次設置的三個環形密封齒，在最外側的環形密封齒外側設置有環形進氣裝置，以保證沿著主軸周向形成一道壓力均布的氣體密封墻。

作為本發明的優選實施例，所述殼體進一步設置有殼體進氣道，高壓氣自殼體進氣道依次進入到軸承套、軸承和環形回水槽內，對環形回水槽內的水產生壓力，加快水從殼體出水道流出。

作為本發明的優選實施例，所述前軸承套和后軸承套分別設置有與殼體進氣道相通的前軸承套進氣道和后軸承套進氣道，所述前軸承和后軸承分別設置有前軸承進氣道和后軸承進氣道，所述前軸承進氣道和后軸承進氣道通過軸承與電主軸的間隙與前軸承回水槽和后軸承回水槽相通。