专利名称：使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置的利记博彩app
技术领域：
本发明属于机床设备制造领域，具体涉及一种使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置。
背景技术：
高速切削加工以其高生产效率、高加工质量和低加工成本，近年来在航空、航天、汽车、模具等产业得到快速应用。高速电主轴装置作为高速切削机床系统的核心部件，对高速机床的性能起着非常重要的影响。高速轴承则是高速主轴单元设计的核心技术，高速轴承的性能很大程度上影响了高速机床主轴的回转精度、切削刚度、使用寿命和可靠性等。目前国内外在高速机床中使用的轴承有:陶瓷球轴承、静压轴承、动静压轴承、气浮轴承和磁悬浮轴承。其中国产陶瓷球轴承的寿命较短，且负载能力有限；气浮轴承和磁悬浮轴承支承的电主轴可以在高转速下长时间连续运行，但其支撑主轴的刚度较低，难以在高负载工况下工作。动静压轴承则同时拥有动压轴承和静压轴承的优点，具有高刚度、高精度、长寿命和大功率等性能，是高速机床支撑技术发展的重要方向。动静压轴承流场具有压力梯度大和温升高的特点，润滑油膜容易破裂，温升过高时轴承间隙又会因热变形而减小，因此，轴承结构必须能够有效防止油膜破裂、控制温升并保证较高的稳定性。本发明提出了一种高刚度、高精度、高转速、大功率、长寿命、低温升、使用气体止推轴承和水润滑动静压轴承支撑的电主轴装置。
发明内容
本发明提供了一种使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置，该装置具有高刚度、高精度、长寿命和大功率等性能，而且摩擦小，发热量少，温升低，噪音低，尤其适用于高速度、高精密、高刚度工作条件下的加工。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:—种使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置，包括壳体，电主轴，支撑电主轴两端并用于调节电主轴径向位移的前轴承和后轴承，固定前轴承和后轴承的前轴承套和后轴承套，固定在壳体上的后轴承端盖，以及用于调节主轴轴向位移的气体止推轴承；所述前轴承和后轴承均为动静压滑动轴承。作为本发明的优选实施例，所述气体止推轴承包括固定在电主轴上的气体止推轴承推力盘，在气体止推轴承推力盘两侧分别设置有带高压进气孔的气体止推轴承左推力瓦和气体止推轴承右推力瓦，高压气体从左右两侧同时作用于气体止推轴承推力盘。作为本发明的优选实施例，所述壳体进一步包括有壳体进水道和壳体出水道，所述壳体进水道内的介质为液体水；液体水自壳体进水道依次进入到前轴承套和后轴承套、前轴承和后轴承，最后从壳体出水道流出。作为本发明的优选实施例，所述前轴承套和后轴承套上分别设置有与壳体进水道相通的前轴承套进水道和后轴承套进水道，所述前轴承和后轴承上分别设置有与前轴承套进水道相通的前轴承节流孔和与后轴承套进水道相通的后轴承节流孔。作为本发明的优选实施例，在所述前轴承节流孔的两侧进一步设置有前轴承左环形回水槽和前轴承右环形回水槽，所述后轴承节流孔的两侧进一步设置有后轴承左环形回水槽和后轴承右环形回水槽，所述前轴承左环形回水槽和前轴承右环形回水槽通过前轴承与电主轴之间的间隙相通，所述后轴承左环形回水槽和后轴承右环形回水槽通过后轴承与电主轴之间的间隙相通。作为本发明的优选实施例，所述前轴承的两端设置有前轴承左气封环和前轴承右气封环，所述后轴承的两端设置有后轴承左气封环和后轴承右气封环，防止介质水沿电主轴的轴向流入电机和流出壳体。
作为本发明的优选实施例，所述气封环为沿着轴向依次设置的三个环形密封齿，在最外侧的环形密封齿外侧设置有环形进气装置，以保证沿着主轴周向形成一道压力均布的气体密封墙。作为本发明的优选实施例，所述壳体进一步设置有壳体进气道，高压气自壳体进气道依次进入到轴承套、轴承和环形回水槽内，对环形回水槽内的水产生压力,加快水从壳体出水道流出。作为本发明的优选实施例，所述前轴承套和后轴承套分别设置有与壳体进气道相通的前轴承套进气道和后轴承套进气道，所述前轴承和后轴承分别设置有前轴承进气道和后轴承进气道，所述前轴承进气道和后轴承进气道通过轴承与电主轴的间隙与前轴承回水槽和后轴承回水槽相通。相对于现有技术，本发明至少具有以下优点:本发明以电主轴两端安装的前轴承和后轴承作为径向位移调节，以主轴端部安装的气体止推轴承作为轴向位移调节；所述轴承以非接触的方式支撑电主轴，减小了摩擦，减小了电主轴的噪音，提高了电主轴系统的寿命，增加了负载能力；同时，采用气体作为止推轴承的润滑介质，为电主轴提供的轴向刚度，控制电主轴的轴向位移及稳定性的同时，兼具轴向支撑和冷却作用，降低了电主轴的温升。
图1为使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置进水通道方向纵剖结构示意图；图2是使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置进气通道方向纵剖结构示意图。其中，附图标记与元件名称的对应关系如下表所示:
I前轴承左气封环2 前轴承
3 前轴承左环形回水槽4~前轴承套进水道左密封O型圈
5 前轴承套进水道6 前轴承节流孔
7 前轴承套进水道右密封O型圈~ 8~前轴承右环形回水槽
权利要求
1.用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置，其特征在于:包括壳体(12)，电主轴(16)，支撑电主轴两端并用于调节电主轴径向位移的前轴承(2)和后轴承(23)，固定前轴承和后轴承的前轴承套(30)和后轴承套(18)，固定在壳体(12)上的后轴承端盖(40)，以及用于调节主轴轴向位移的气体止推轴承；所述前轴承和后轴承均为动静压滑动轴承。
2.根据权利要求1所述的使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置，其特征在于，所述气体止推轴承包括固定在电主轴(16)上的气体止推轴承推力盘(26)，在气体止推轴承推力盘(26)两侧分别设置有带高压进气孔的气体止推轴承左推力瓦(25)和气体止推轴承右推力瓦(27 )，高压气体从左右两侧同时作用于气体止推轴承推力盘。
3.根据权利要求1或2所述的使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置，其特征在于，所述壳体进一步包括有壳体进水道(24)和壳体出水道(31)，所述壳体进水道内的介质为液体水；液体水自壳体进水道(24)依次进入到前轴承套和后轴承套、前轴承和后轴承，最后从壳体出水道流出。
4.根据权利要求3所述的使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置，其特征在于，所述前轴承套(30)和后轴承套(18)上分别设置有与壳体进水道相通的前轴承套进水道(5)和后轴承套进水道(20),所述前轴承和后轴承上分别设置有与前轴承套进水道相通的前轴承节流孔(6)和与后轴承套进水道相通的后轴承节流孔(21)。
5.根据权利要求4所述的使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置，其特征在于，在所述前轴承节流孔(6)的两侧进一步设置有前轴承左环形回水槽(3)和前轴承右环形回水槽(8)，所述后轴承节流孔(21)的两侧进一步设置有后轴承左环形回水槽(34)和后轴承右环形回水槽(36)，所述前轴承左环形回水槽(3)和前轴承右环形回水槽(8)通过前轴承与电主轴之间的间隙相通，所述后轴承左环形回水槽和后轴承右环形回水槽通过后轴承与电主轴之间的间隙相通。
6.根据权利要求3所述的使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置，其特征在于，所述前轴承(2)的两端设置有前轴承左气封环(I)和前轴承右气封环(10)，所述后轴承(23)的两端设置有后轴承左气封环(32)和后轴承右气封环(37)，防止介质水沿电主轴的轴向流入电机和流出壳体。
7.根据权利要求4或5所述的使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置，其特征在于，所述前轴承(2)的两端设置有前轴承左气封环(I)和前轴承右气封环(10)，所述后轴承(23)的两端设置有后轴承左气封环(32)和后轴承右气封环(37)，防止介质水沿电主轴的轴向流入电机和流出壳体。
8.根据权利要求7所述的使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置，其特征在于，所述气封环为沿着轴向依次设置的三个环形密封齿，在最外侧的环形密封齿外侧设置有环形进气装置，以保证沿着主轴周向形成一道压力均布的气体密封墙。
9.根据权利要求3所述的使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置，其特征在于，所述壳体进一步设置有壳体进气道(39)，高压气自壳体进气道依次进入到轴承套、轴承和环形回水槽内，对环形回水槽内的水产生压力,加快水从壳体出水道流出。
10.根据权利要求9所述的使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置，其特征在于，所述前轴承套(30)和后轴承套(18)分别设置有与壳体进气道(39)相通的前轴承套进气道(29)和后轴承套进气道(35)，所述前轴承(2)和后轴承(23)分别设置有前轴承进气道(28)和后轴承进气道(33)，所述前轴承进气道(28)和后轴承进气道(33)通过轴承与电主轴的间隙与 前轴承回水槽和后轴承回水槽相通。
全文摘要
本发明公开了一种使用气液两相润滑的高速动静压轴承支撑的电主轴装置，包括壳体，固定于壳体内侧的冷却水套，电主轴，电机定子，电机转子，支撑电主轴两端的前、后轴承，气体止推轴承。支撑电主轴的前、后轴承均是一种动静压滑动轴承，可以提高主轴刚度和稳定性，降低温升，轴承两端分别设有前、后环形回水槽，润滑介质水流入环形回水槽后再通过壳体出水道流出壳体；气体密封装置，每个动静压轴承的两侧各有一个气体密封装置，可以阻止润滑介质水流入电机定子和电机转子之间的空隙以及沿着电主轴轴向流出壳体；气体止推轴承，采用气体作为止推轴承的润滑介质，为电主轴提供轴向刚度，控制电主轴轴向位移和稳定性。
文档编号B23B19/02GK103084588SQ20131003384
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日
发明者徐华, 王琳, 熊显智, 周夕维, 付玉敏 申请人:西安交通大学