[发明专利]一种用水驱动机床主轴高速转动的装置

说明书

技术领域

本发明专利涉及机床主轴设计领域，更具体的说，涉及一种用水驱动机床主轴高速转动的装置。

背景技术

目前的高速主轴单元主要为高速电主轴。由于电主轴将电机集成于转子部分，即主轴组件的结构中，相当于在其内部增加了一个热源，使得电机不能采用风扇散热，因此自然散热条件较差，这些热源产生的热量主要通过主轴壳体和主轴进行散热。另外，电机转子在主轴壳体内的高速搅动，使内腔中的空气也会发热，所以电机产生的热量有相当一部分会通过主传到轴承上去，由此引起的热变形会严重降低机床的加工精度和轴承使用寿命，从而导致电主轴的使用寿命缩短。

高速电主轴的轴承润滑方式通常有三种。油脂润滑的主轴温升较高，工作寿命较短，需要定期更换油脂；油雾润滑由于其污染性较大，逐渐被停止使用；油气润滑造价昂贵，通常需要将通入的气体进行干燥处理。三种润滑方式均可靠性较低。

水主轴散热良好，且可靠性较高，因此研究一种用水驱动机床主轴高速转动的装置，对于实现高速主轴的良好的散热及高可靠性具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是给出一种用水驱动机床主轴高速转动的装置，它利用高压水作为动力，应用于机床主轴中，实现了主轴的高速转动。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。一种用水驱动机床主轴高速转动的装置，其特征在于，包括：壳体，主轴，位于壳体中部的壳体入水通道，位于主轴下方的壳体出水通道，位于壳体入水通道截面的主轴入水通道，位于主轴内的主通道，置于壳体凹槽截面上的主轴出水通道，置于主轴前后端的径向节流器，位于主轴中部的轴向节流器。所述水流入流出主轴的运动情况，主轴的启动转动情况，主轴平稳转动情况。

本发明的进一步特点在于：

水进入进出主轴：高压水从壳体入水通道进入，水从该通道进入主轴的主通道，主通道中的水进入节流器后，通过节流器将水排到壳体与主轴之间的间隙中，一部分水通过主轴出水通道排到壳体与主轴间，壳体下方设置的几个出水通道将水从壳体与主轴的间隙中排出。

轴的转动情况：高压水流过主轴出水通道横截面时，由于压力的下降，水获得极大的速度，在出口处形成一个与水流速度相反的反冲力，三个出水口形成的反冲力之间构成一个扭矩，该扭矩驱使主轴转动。

轴的平稳转动：水通过主通道进入到分别位于主轴轴向方向上的节流器和径向方向上的节流器后，节流器中的水再进入到壳体和主轴的间隙中，位于主轴径向方向的节流器在圆周的各个角度，高压水均在径向方向冲击壳体，所产生的压力迫使主轴无法与壳体接触，从而实现了主轴的径向方向平稳；高压水流过位于主轴的轴向节流器后，在与轴向节流器平行的壳体两个壁面上分别形成冲击力，实现了主轴的轴向方向平稳。

本装置的优势在于：在加工小尺寸零件时，具有很高的转速，使得加工的表面粗糙度低，约为几十纳米，表面轮廓为亚微米级。水不停地在转子与外壳之间流动，并且在转子内亦流动，使得装置的散热良好。节流器在主轴径向和轴向方向上分别发挥了径向静压轴承和轴向静压轴承的作用，轴承与主轴的一体化使得轴承的寿命得到提高。

附图说明

图1本发明的一种用水驱动机床主轴高速转动的装置的结构示意图。

图2为图1的左视图。

图3为主轴入水通道的剖面图。

图4为主轴出水通道的剖面图。

具体实施方案

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

参照图1、图2、图3、图4，一种用水驱动机床主轴高速转动的装置，主要包括：壳体1，主轴2，主轴径向节流器201，主轴轴向节流器202，主轴入水通道203，主轴主通道204，主轴出水通道205，壳体入水通道3，壳体出水通道4，壳体出水通道5，壳体出水通道6，壳体出水通道7，壳体凹槽8，密封圈9，柔性联轴器1001，旋转编码器1002，模数转换器1003，计算机1004，数模转换器1005，增益放大器1006，伺服阀1007。