[发明专利]带大推力盘的气-液混合支撑高速电主轴装置

说明书

技术领域

本发明属于机床的设备制造领域，具体涉及一种带大推力盘的气-液混合支撑高速电主轴装置。

背景技术

现代制造技术高速化和精密化发展，高速电主轴装置成为数控机床必不可少的功能部件，对提高产品的加工精度和加工效率具有举足轻重的作用。目前国内外的高速机床主轴轴系，一般选用的轴承支撑方式为陶瓷球轴承、流体静压轴承和磁悬浮轴承，而流体静压轴承又分为气体静压轴承和液体静压轴承。对于液体静压轴承，是采用静压油腔的承载刚性将主轴悬浮，高速回转时具有刚度大、精度高和寿命长等优点；对于气体静压轴承，高速回转时虽然具有低的摩擦功耗，但较之液体静压轴承，其具有较低的承载能力。因此，采用液体静压轴承的电主轴装置是高速电主轴发展的一个重要方向。

目前，采用液体静压轴承的电主轴装置，一般采用双跨转子结构，包括2个液体静压径向轴承和1个液体静压双向止推轴承，都是采用润滑油作为轴承的润滑介质，由于油的粘度较大，主轴回转时会产生较大的摩擦功耗，尤其对于较大回转直径的液体静压双向止推轴承，高速回转时发热严重，温升较高，这就限制了液体静压轴承在高速和高精密电主轴中的应用。

发明内容

本发明克服了上述高速电主轴装置存在的缺陷，提供了一种带大推力盘的气-液混合支撑高速电主轴装置，此装置巧妙的采用了液体静压径向轴承和带大推力盘的气体动静压双向止推轴承的混合支撑结构，由内置变频电机直接驱动轴系高速旋转，一方面，其内部具有较小的摩擦功耗和发热量，因此温升低，能消除高速条件下轴承发热严重对电主轴刚度和回转精度的影响；另一方面，大推力盘主轴结构极大的提高了高速下主轴轴端的刚度和抗倾覆力矩的能力。

本发明采用的技术方案为：一种带大推力盘的气-液混合支撑高速电主轴装置，主要包括：包括：大推力盘主轴、液体径向轴承、气体止推轴承、冷却水套、电机转子、电机定子等。

作为优选，所述液体径向轴承为小孔节流的4腔带回油槽的静压轴承，采用双排结构形式，安装在大推力盘的内孔面上；所述气体止推轴承为小孔式(12个)动静压推力轴承，也采用双排结构形式，两个气体止推轴承对置安装在大推力盘的两个端面上，用于产生较大的轴向刚度和较高的抗倾覆力矩能力，同时具有较低的摩擦功耗。

作为优选，所述大推力主轴为具有较大直径和陀螺效应的回转圆盘，大推力盘主轴采用空心轴结构，所述的大推力盘主轴的外圆柱面上过盈安装有电机转子。

此电主轴装置适应了高速电主轴高速化、高精度和低功耗的发展要求。

附图说明

图1和图2为本发明一种带大推力盘的气-液混合支撑高速电主轴装置。

【附图符号说明】1.刀具；2.大推力盘主轴；3.小孔节流器；4.气体推力轴承；5.给气通道；6.环形气槽；7.给气通道；8.套筒；9.供气入口；10.环形气槽；11.给气通道；12.小孔节流器；13.气体推力轴承；14.液体静压径向轴承；15.堵头；16.供油入口；17.高压油腔；18.小孔节流器；19.给气通道；20.电机定子；21.冷却水套；22.电机转子；23.给气通道；24.小孔节流器；25.小孔节流器；26.排气槽；27.排气槽；28.排气槽；29.排气槽；30.排气槽；31.排气槽；32.排液通道；33.环形回液槽；34.环形回液槽；35.排气槽；36.排气槽；37.排气槽；38.排气槽；39.排气槽；40.排气槽；41.回液槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1和2所示：一种带大推力盘的气-液混合支撑高速电主轴装置，主要包括：刀具1、大推力盘主轴2、小孔节流器3、12、18、24和25、气体推力轴承4、套筒8、气体推力轴承13、液体静压径向轴承14、堵头15、电机定子20、冷却水套21、电机转子22等。

冷却水套21的外圆柱面与套筒8的内圆孔面采用过盈配合安装；液体静压径向轴承14的右端外圆柱面与气体推力轴承13的内圆孔面采用过盈配合安装；而气体推力轴承4与气体推力轴承13依次过盈配合安装于前套筒8内，通过气体推力轴承4和13的外圆面和端面定位。

润滑油路径：供油入口16的高压油通过堵头15内的通道，经由高压油腔17以及小孔节流器25，进入液体静压径向轴承14的静压油腔，再经过液体静压径向轴承14与主轴2之间的间隙流向环形回液槽33、34和41，然后经排液通道32流出形成润滑油回路。