[實(shí)用新型]高速磁懸浮軸承氣動(dòng)主軸

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201620854264.8
• 申請日: 2016-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN206221505U
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李智慧;李希光;趙士海;張純會(huì)
• 申請（專利權(quán)）人: 李智慧
• 主分類號(hào): F16C32/04
• 分類號(hào): F16C32/04;F16C35/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及無摩擦、無噪音、無需潤滑的稀土永磁體應(yīng)用新領(lǐng)域，特別是集機(jī)械學(xué)、動(dòng)力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)為一體的高速磁懸浮軸承氣動(dòng)主軸。

背景技術(shù)：

機(jī)械軸承主軸及氣懸浮軸承主軸廣泛應(yīng)用于 IT 業(yè)、航空、航天、醫(yī)療、化工、機(jī)械、精密加工等各個(gè)領(lǐng)域。隨著時(shí)代的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，人們對目前廣泛使用滾動(dòng)式軸承連接機(jī)械主軸工作過程中產(chǎn)生的相互之間有摩擦并產(chǎn)生噪音、工作時(shí)需澆注潤滑油等問題無法有效解決，同時(shí)因機(jī)械主軸裝有內(nèi)藏式電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生噪音及高溫，進(jìn)而不能正常工作，需設(shè)置循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工精度高；由于受電機(jī)和機(jī)械軸承的限制難以達(dá)到高載荷、高剛度、高轉(zhuǎn)數(shù)的要求，因此機(jī)械軸承主軸已無法滿足生產(chǎn)需要。而氣懸浮軸承主軸是以氣體軸承作為支撐，以變頻調(diào)速電機(jī)為動(dòng)力既徑向懸浮又軸向懸浮所對應(yīng)的永磁體皆為同極，以變頻調(diào)速電機(jī)為動(dòng)力源，將高速電動(dòng)機(jī)和機(jī)床主軸的功能從結(jié)構(gòu)上融為一體的新型功能部件，其功能是帶動(dòng)刀具，砂輪或工件高速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)高速精密加工。但氣懸浮軸承主軸由于受氣懸浮軸承和電動(dòng)機(jī)的影響存在著以下技術(shù)問題：穩(wěn)定性不足、高剛度軸承技術(shù)有待提高，高效、高速等技術(shù)有待完善，溫度變化、氣流慣性力等諸多問題有待克服。為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足人們作了多種努力，如中國專利CN201520712831.1號(hào)公開了一項(xiàng)名稱為一種永磁體貼裝裝置的氣動(dòng)機(jī)構(gòu)的技術(shù)，該裝置包括導(dǎo)氣環(huán)總成，所述導(dǎo)氣環(huán)總成包括主導(dǎo)氣管、導(dǎo)氣球、導(dǎo)氣環(huán)，所述導(dǎo)氣球設(shè)有一個(gè)主導(dǎo)氣孔及若干個(gè)分支導(dǎo)氣孔，所述主導(dǎo)氣孔與主導(dǎo)氣管連通，所述導(dǎo)氣環(huán)沿周向設(shè)置若干個(gè)氣動(dòng)臂總成，所述氣動(dòng)臂總成包括氣動(dòng)主軸，通過分支導(dǎo)氣孔向各個(gè)氣動(dòng)臂總成輸送驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)主軸運(yùn)動(dòng)的氣動(dòng)力，所述氣動(dòng)主軸的第一端連接有拉伸彈簧，所述氣動(dòng)主軸的第二端設(shè)有線圈及永磁體嵌放架，所述永磁體嵌放架用于嵌放永磁體。這種實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊，組裝拆卸方便，通過升降、導(dǎo)氣環(huán)的導(dǎo)通和線圈的通斷利用永磁體同性相斥的原理使旋轉(zhuǎn)軸懸浮在磁場中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，采用空氣動(dòng)力驅(qū)動(dòng)主軸高速旋轉(zhuǎn)。避免了旋轉(zhuǎn)中的相對摩擦，因此具有無摩擦、無噪音、耐常低溫、無需冷卻、大功率高載荷、高剛度、高轉(zhuǎn)數(shù)、高精度能滿足機(jī)械加工中心用于金屬切削無需澆注潤滑油，維護(hù)費(fèi)用低，使用壽命長。但是，該技術(shù)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本昂貴、工作可靠性差、操作不便的缺點(diǎn)，解決這些問題已成為急需。

實(shí)用新型內(nèi)容：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種利用稀土磁體同性相斥的原理，來達(dá)到旋轉(zhuǎn)中無摩擦、無噪音、無需澆注潤滑油，利用空氣動(dòng)力驅(qū)動(dòng)主軸高速旋轉(zhuǎn)以達(dá)到高載荷、高剛度、高轉(zhuǎn)數(shù)的要求。高速磁懸浮軸承氣動(dòng)主軸它有它有一個(gè)圓桶型外殼、外殼內(nèi)裝有內(nèi)軸，在外殼和內(nèi)軸之間安裝環(huán)形永磁體，永磁體的中間部位安裝有氣輪，相對應(yīng)的永磁體皆為同極，環(huán)型永磁體為異形，外殼前后扣有端蓋。所說的環(huán)型永磁體的數(shù)量為一套或一套以上，前后端蓋內(nèi)徑部位上固定多個(gè)磁體。本實(shí)用新型利用永磁體同性相斥的原理使旋轉(zhuǎn)軸懸浮在磁場中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)動(dòng)力來源于旋轉(zhuǎn)主軸上裝有氣輪，外設(shè)空氣動(dòng)力來源驅(qū)動(dòng)主軸高速旋轉(zhuǎn)，從而避免了旋轉(zhuǎn)中的相對摩擦，因此具有無摩擦、無噪音、耐常低溫、無需冷卻、大功率高載荷、高剛度、高轉(zhuǎn)數(shù)、高精度能滿足機(jī)械加工中心用于金屬切削、無需澆注潤滑油，維護(hù)費(fèi)用低，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，由于沒有通電線圈，只有簡單的永磁體磁環(huán)，同時(shí)擁有更方便快捷的主軸換刀系統(tǒng)，因此設(shè)備成本極低。

附圖說明:

圖1為本實(shí)用新型正面視圖；

圖2為本實(shí)用新型第二種實(shí)施方式視圖。

具體實(shí)施方式：

本實(shí)用新型的一個(gè)最佳實(shí)施例，如圖1所示，高速磁懸浮軸承氣動(dòng)主軸它由一個(gè)外殼5、空心軸15、前后端蓋6、16兩個(gè)氣輪4、18和16片環(huán)形永磁體組成，外殼是圓筒型，外殼的內(nèi)徑部位及內(nèi)軸的外徑部位相對應(yīng)的安裝有環(huán)型永磁體，永磁體9、12、14，分別鑲嵌在前后端蓋的內(nèi)部（前后端蓋為對稱結(jié)構(gòu)）。環(huán)形永磁體10、13安裝在空心軸15上。氣輪兩側(cè)分別安裝永磁體3 ，將兩個(gè)帶永磁體的氣輪4、18分別從空心軸的兩側(cè)裝配到殼體中，磁環(huán)10和13之間由軸套11固定，前后端蓋6和16合體后用內(nèi)六角螺釘7緊固， 8為主軸刀頭夾具， 17為該裝置的換刀機(jī)構(gòu)。在筒壁上開進(jìn)出氣孔道2使其形成高壓空氣回路，帶動(dòng)氣輪高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)出氣管的連接采用快速接頭1以方便安裝和拆卸。

該裝置的工作過程是：利用永磁體同性相斥的原理使旋轉(zhuǎn)軸懸浮在磁場中，氣泵工作驅(qū)動(dòng)汽輪帶動(dòng)主軸高速旋轉(zhuǎn)。

本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例，如圖2所示，高速磁懸浮軸承氣動(dòng)主軸它由一個(gè)外殼5、空心軸15、前后端蓋6、16一個(gè)氣輪4、和12片環(huán)形永磁體組成，外殼是圓筒型，外殼的內(nèi)徑部位及內(nèi)軸的外徑部位相對應(yīng)的安裝有環(huán)型永磁體，永磁體9、12、14，分別鑲嵌在前后端蓋的內(nèi)部（前后端蓋為對稱結(jié)構(gòu)）。環(huán)形永磁體10、13、安裝在空心軸15上。氣輪兩側(cè)分別安裝永磁體 3 ，將一個(gè)帶永磁體的氣輪4、安裝在空心軸的中間裝配到殼體中，磁環(huán)10和13之間由軸套11固定，前后端蓋6和16合體后用內(nèi)六角螺釘7緊固， 8為主軸刀頭夾具， 17為該裝置的換刀機(jī)構(gòu)。在筒壁上開進(jìn)出氣孔道2使其形成高壓空氣回路，帶動(dòng)氣輪高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)出氣管的連接采用快速接頭1以方便安裝和拆卸。