[發明專利]一種動靜壓半球體軸承軸系及精密機床

有效

• 申請號: 201711402608.7
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108131392B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 黎永明;沈景鳳;黎斌
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: F16C32/06
• 分類號: F16C32/06;B23B19/02;B24B41/04
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉;顏愛國

根據本發明所涉及的動靜壓半球體軸承軸系及精密機床，包括至少一個動靜壓半球體軸承以及轉動軸，動靜壓半球體軸承具有支撐座、容納組件以及轉動件，容納組件包括容納件、多個靜壓襯套以及多個動壓襯套，容納件具有多個靜壓通道和動壓通道，靜壓襯套設置在第一凹腔的開口處，動壓襯套設置在第二凹腔的開口處，動壓凹腔的橫截面從底部至開口是逐漸擴大的，多個靜壓襯套和多個動壓襯套沿至少一個布置平面設置在內凹半球面上。本發明的動靜壓半球體軸承軸系，工作狀態時，凸球旋轉時與凹球面互不接觸，相對于動靜壓錐體軸承，動靜壓半球體軸承具有更好的同心配合度，因此采用氣體或液體動靜壓技術能提高軸承軸系上轉動軸的動態旋轉精度。

技術領域

本發明屬于機械領域，具體涉及一種動靜壓半球體軸承軸系及機床。

背景技術

現有技術的轉動副大多轉動時為接觸狀態，轉動精度和效率均不高。

采用氣體或液體動、靜壓技術與球體結構結合的軸承，是目前提高主軸旋轉精度有效的途徑之一。

根據氣體(空氣)或液體(油液)靜壓技術基本原理，具有壓力的液體或氣體介質，分別進入到球體軸承的凹球面多個凹腔中，并形成靜壓力,將凸球浮起,與配合的凸球旋轉時,凹、凸球間處于非接觸狀態,并能承受外力作用；動壓技術不需要供壓力油,只要在凹腔里做成所要求的斜楔,并有充足的氣體或液體介質,凸球旋轉后便產生動壓力,將凸球浮起，且凹凸球間隙越小、速度和介質密度越高,其動壓力越大。但該球體軸承的凹、凸球、腔室及球面的加工精度和加工成本很高。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種對凹球面及腔室加工精度要求不高，能降低加工成本的同時具有動壓和靜壓技術的動靜壓半球體軸承軸系及機床。

本發明提供了一種動靜壓半球體軸承軸系，具有這樣的特征，包括動靜壓半球體軸承；以及轉動軸，設置在動靜壓半球體軸承中，其中，動靜壓半球體軸承具有支撐座、容納組件以及轉動件，容納組件包括具有內凹半球面和外表面的容納件、多個靜壓襯套以及多個動壓襯套，容納件具有多個用于通過流體的靜壓通道和動壓通道，靜壓通道和動壓通道分別設置在容納件的內壁中且貫通內凹半球面和外表面，靜壓通道包括設置在內凹半球面上向內凹的第一凹腔和連通第一凹腔和外表面的靜壓孔道，動壓通道包括設置在內凹半球面上向內凹的第二凹腔和連通第二凹腔和外表面的動壓孔道，靜壓襯套具有呈柱形的靜壓凹腔，靜壓襯套設置在第一凹腔的開口處且靜壓凹腔開口朝向內凹半球面，靜壓凹腔的底部與第一凹腔相連通，動壓襯套具有動壓凹腔，動壓襯套設置在第二凹腔的開口處且動壓凹腔的的開口朝向內凹半球面，動壓凹腔的底部與第二凹腔相連通，動壓凹腔的橫截面從底部至開口是逐漸擴大的，動壓凹腔腔口的形狀為圓形、橢圓形、正方形、矩形以及梯形中的任意一種，轉動件具有與內凹半球面相配的外凸半球面，設置在內凹半球面內，多個靜壓襯套和多個動壓襯套沿至少一個布置平面設置在內凹半球面上，布置平面為垂直于轉動件的旋轉軸線的平面，支撐座具有與容納件的外表面相配的支撐座內腔，容納件設置在支撐座內腔內且與支撐座內腔過盈配合，支撐座上分別設置有與靜壓孔道相連通的至少一個第一通道，以及與動壓孔道相連通的至少一個第二通道。

在本發明提供的動靜壓半球體軸承軸系中，還可以具有這樣的特征：其中，靜壓襯套的數量至少為3個，動壓襯套的數量至少為3個。

另外，在本發明提供的動靜壓半球體軸承軸系中，還可以具有這樣的特征：其中，靜壓凹腔呈柱狀，腔口的形狀為為圓形、橢圓形、正方形、矩形以及梯形中的任意一種，動壓凹腔沿布置平面的剖面呈月牙形或剖面的兩端呈楔形。

另外，在本發明提供的動靜壓半球體軸承軸系中，還可以具有這樣的特征：其中，靜壓凹腔的內凹的深度為0.5－5mm，靜壓凹腔總表面積占內凹半球面總表面積的20－60％，動壓凹腔的內凹的深度為4－8mm，動壓凹腔總表面積占內凹半球面總表面積的20－60％，間隙比為2－2.5,間隙比的表達式為h2/h1，h2為動壓凹腔的底部與外凸半球面的距離，h1為動壓襯套的頂端面與外凸半球面的距離。