[發明專利]一種3D打印空氣靜壓軸承結構及其加工工藝

在審

• 申請號: 202110080786.2
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN114810821A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 張家政;胡昌顯;吳少芳
• 申請（專利權）人: 廈門市奧正智能科技有限公司
• 主分類號: F16C29/02
• 分類號: F16C29/02;F16C32/06;F16C33/00;B23P15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種3D打印空氣靜壓軸承結構包括快速接頭，進氣口，氣體內流道，節氣孔，軸承接觸面，殼體。所述氣體內流道為中空的矩形氣道，通過進氣口與快速接頭相連。所述節氣孔為內部通孔結構，上部與氣體內流道的氣道相連，下部與軸承接觸面連接且節氣孔的內部通孔可直接連通外部空氣；所述節氣孔數量為20個。由于本發明的氣體內流道為中空的矩形氣道、20個節氣孔相較于傳統的空氣靜壓軸承的雙十字交叉氣道、微型氣嘴、螺塞結構優勢在于采用矩形氣道和大量節氣孔均勻性好、氣壓一致性高、非接觸精度高；同時采用3D打印技術氣體密封性好、能耗低，加工簡單。

技術領域

本發明涉及一種3D打印空氣靜壓軸承，特別是涉及一種3D打印空氣靜壓軸承結構及其加工工藝。

背景技術

空氣靜壓軸承或空氣靜壓導軌又稱作氣浮軸承或氣浮導軌，是一種基于氣體動靜壓效應，實現無摩擦和無振動的高精度軸承(導軌)，它具有安靜無摩擦、使用壽命長(非接觸無磨損)、運動精度高、清潔無污染等特點，在半導體加工、精密測量儀器中有非常廣泛的作用。

目前市面上常規的空氣靜壓軸承主要有小孔節流型、毛細管節流型、多孔質等幾種類型，其中更是以小孔節流型為最常見及使用最廣泛的類型。傳統的小孔節流型空氣靜壓軸承如圖1所示，通常是由一整塊鋁合金或者鋼，通過長鉆頭在各個側面鉆孔行程平面氣道1’，再通過正面鉆孔加工出垂直氣道，最后還需要塞入(或用膠水粘合)由銅加工的微型氣嘴3’，用螺塞2’封閉平面氣道加工的多余氣口，密封測試合格后方能成為合格產品。

現有的加工工藝方法對加工設備要求高，例如大型精密儀器(光刻機氣浮墊)所需的空氣靜壓軸承，由于鉆頭的加工深度問題，通常只能采用分體的小型氣浮軸承來組合從而達到最后的使用要求，很難使用整塊的金屬來保證系統的整體一致性或高剛性，費時、費力而且效果常常無法保證。因此傳統空氣靜壓軸承具有：加工要求高、加工繁瑣、無法適用于超大型件、良率低等缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供的一種密封性好、剛度高、加工步驟簡單、良率高的3D打印空氣靜壓軸承結構及其加工工藝。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

本發明是一種3D打印空氣靜壓軸承結構包括快速接頭，進氣口，氣體內流道，節氣孔，軸承接觸面，殼體。

所述快速接頭與進氣口相連。

所述氣體內流道為中空的矩形氣道，通過進氣口與快速接頭相連。

所述軸承接觸面位于殼體的底部。

所述節氣孔為內部通孔結構，上部與氣體內流道的氣道相連，下部與軸承接觸面連接且節氣孔的內部通孔可直接連通外部空氣；所述節氣孔數量為20個；優選的，所述節氣孔為內部通孔的孔徑為0.2mm。

本發明的工作原理：外部高壓氣體通過快速接頭、進氣口，進入氣體內流道，氣體內流道的氣體通過節氣孔向外噴出進入軸承接觸面與平面的間隙，就會在間隙中形成一層具有一定承載和剛度的潤滑氣膜，依靠該氣膜的潤滑支承作用將空氣靜壓軸承浮起。

本發明是一種3D打印空氣靜壓軸承結構的加工工藝，包括以下步驟：

(1)利用3D建模軟件(solidworks、ug、PROE等3D設計軟件建模，直接設計帶有氣體內流道以及節氣孔的空氣靜壓軸承模型)；

(2)利用金屬3D打印機(FDM熱熔擠壓技術/激光燒結SLS技術/激光熔融SLM技術)直接打印出空氣靜壓軸承胚體；

(3)將空氣靜壓軸承胚體放入超聲波清洗機中通過震蕩及水流清洗出流道內部的填充支撐材料，激光熔融以及激光粉末燒結可以直接打印出0.3mm以上節氣孔，需要0.3mm以下的節氣孔，可以將胚體放到CNC上用微鉆鉆出節氣孔(此種情況下空氣靜壓軸承胚體打印時未打印節氣孔)；