[发明专利]液气悬浮电主轴

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造领域，尤其涉及液气悬浮电主轴。

背景技术

机床工业是装备制造业和国防工业的基石。电主轴是现代数控机床实现精密超精密加工的核心功能部件，它将机床主轴功能与电机功能从结构上融为一体，速度高，精度高，调速范围宽，可快速启动和准停，能实现自动控制。液体或气体悬浮电主轴作为高精度的电主轴，运转时具有误差均化效应，相比于滚动轴承电主轴和磁悬浮电主轴，其回转精度高，磨损小，寿命长，在精密超精密机床中获得了广泛应用。

但随着国民经济的快速发展和现代科技水平的不断提高，现代加工工业对机床的加工精度和加工效率提出了更高要求，即在保证高精度的同时能兼顾高效率。目前世界上即使是最先进的机床液体悬浮电主轴和气体悬浮电主轴系统，也难以满足该要求，主要原因在于：1、对于确定的主轴系统，其动态刚度和回转精度只能在一定速域内保持最优。当转速超出该速域后，主轴系统的动态刚度和回转精度发生变化，导致加工效率或加工精度发生变化。2、若采用两台机床加工或通过一台机床配备两套主轴分别侧重于高效率加工和高精度加工，则工件重新装夹或主轴更换产生的装夹误差和重复定位误差往往导致加工精度下降，加工效率降低。

要突破上述困境，既须开发新原理和新结构的电主轴，更须对新型电主轴系统中蕴含的科学问题和技术难题进行深入透彻地研究，建立与之相适应的科学理论体系和技术实践方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够同时满足高效率加工要求和高精度加工要求的液气悬浮电主轴。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种液气悬浮电主轴，包括主轴、电机定子、电机转子、箱体、前轴承总成和后轴承总成，所述电机定子套设于箱体内，所述电机转子套设于主轴上，所述主轴置于电机定子内，并通过前轴承总成和后轴承总成支承于箱体上，所述前轴承总成设有至少一个前液体轴承和至少一个前气体轴承，所述前液体轴承和前气体轴承沿轴向排列，所述后轴承总成设有至少一个后液体轴承和至少一个后气体轴承，所述后液体轴承和后气体轴承沿轴向排列。

所述前轴承总成设有一个前液体轴承和两个前气体轴承，所述前液体轴承设于两个前气体轴承之间。

所述箱体上设有为前液体轴承输送液体的第一液体输送通道，所述箱体上还设有为前气体轴承输送气体的第一气体输送通道，所述前液体轴承与各前气体轴承之间均设有第一液气泄压环，所述箱体上设有与各第一液气泄压环连通的第一液气排出通道。

所述后轴承总成设有后轴承座、一个后液体轴承和一个后气体轴承，所述后液体轴承和后气体轴承均套装于后轴承座内，所述后气体轴承位于后液体轴承前端。

所述箱体后端装设有后端盖，所述后端盖与后轴承总成之间设有止推环，所述止推环通过锁紧螺母锁紧固定于主轴上，所述止推环与后轴承总成之间设有前液体止推轴承，所述止推环与后端盖之间设有后液体止推轴承。

所述后端盖与后轴承总成之间还设有空套于止推环上的调整垫，所述后液体轴承连有为其输送液体的第二液体输送通道，所述第二液体输送通道自外向内依次穿过后端盖、调整垫和后轴承座，所述后气体轴承连有为其输送气体的第二气体输送通道，所述第二气体输送通道自外向内依次穿过箱体和后轴承座，所述后液体轴承两侧设有第二液气泄压环，所述第二液气泄压环连有用于排出液气的第二液气排出通道，所述第二液气排出通道自内向外依次穿过后轴承座、调整垫和后端盖。

所述前液体止推轴承与第二液体输送通道连通，所述后液体止推轴承经后端盖上所设第一连接通道与第二液体输送通道连通。

所述止推环与后轴承总成之间设有前气体止推轴承，所述止推环与后端盖之间设有后气体止推轴承。

所述前气体止推轴承与第二气体输送通道连通，所述后气体止推轴承与后端盖上所设第三气体输送通道连通，所述前气体止推轴承与前液体止推轴承之间设有第三液气泄压环，所述后气体止推轴承与后液体止推轴承之间设有第四液气泄压环，所述止推环上设有连通第三液气泄压环与第四液气泄压环的通孔，所述第四液气泄压环经后端盖上所设第二连接通道与第二液气排出通道连通。

与现有技术相比，本发明的优点在于：