[发明专利]一种超精密气浮电主轴

说明书

本发明公开了一种超精密气浮电主轴，包括带有内腔的壳体、轴芯组件、气浮轴承组件、机体组件、电机和回转精度检测装置，轴芯组件沿轴向穿设于壳体的内腔内，气浮轴承组件套装于轴芯组件上，机体组件套装于气浮轴承组件上，电机位于机体组件和轴芯组件之间，电机的输出端与轴芯组件连接，用于提供轴芯组件转动的动力，外部气体进入内腔，机体组件、气浮轴承组件和轴芯组件之间形成气体通道，气体经气体通道依次进入机体组件、气浮轴承组件并使轴芯组件悬浮于气体中，回转精度检测装置设于壳体上，回转精度检测装置用于检测轴芯组件的转动。本发明具有纳米级别回转精度、高刚度的特点。

技术领域

本发明涉及数控机床领域，尤其涉及一种超精密气浮电主轴。

背景技术

超精密与超精密加工技术是机械制造业中最重要的部分之一，直接对每个国家的尖端技术与国防工业有着深远影响，亦会影响民用机械产品的加工质量，影响产品的国际竞争力。20世纪50年代，精密加工水平可达到3-5μm，超精密加工的加工精度可达到1μm。20世纪70后期，精密加工精度水平可达到1μm，超精密加工水平可达0.1μm，目前精密与超精密机械加工的加工精度已提升至纳米级。精密与超精密加工技术，已被作为先进制造技术中的优先发展内容。

因为气浮主轴的误差均化现象，以及低摩擦、低损耗的特点，使得气浮主轴成为实现高回转精度最好的载体之一。但是因为气浮主轴特殊的结构，其刚度与承载力远低于同等尺寸机械轴承。故需要开发一款纳米级别回转精度气浮电主轴，并且该电主轴具备较高的刚度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种超精密气浮电主轴，具有纳米级别回转精度、高刚度的特点。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种超精密气浮电主轴，包括带有内腔的壳体、轴芯组件、气浮轴承组件、机体组件、电机和回转精度检测装置，所述轴芯组件沿轴向穿设于壳体的内腔内，所述气浮轴承组件套装于轴芯组件上，所述机体组件套装于气浮轴承组件上，所述电机位于机体组件和轴芯组件之间，所述电机的输出端与轴芯组件连接，用于提供轴芯组件转动的动力，外部气体进入内腔，所述机体组件、气浮轴承组件和轴芯组件之间形成气体通道，气体经所述气体通道依次进入机体组件、气浮轴承组件并使轴芯组件悬浮于气体中，所述回转精度检测装置设于壳体上，所述回转精度检测装置用于检测轴芯组件的转动；

所述气浮轴承组件包括小孔节流轴承，所述小孔节流轴承上设有节流孔，所述节流孔位于靠近轴芯组件的一端且与气体通道连通，气体从所述节流孔流出后，使所述气浮轴承组件和轴芯组件之间的间隙中形成有压力气膜，实现轴芯组件的气体静压支撑，以提高电主轴的刚性；

所述回转精度检测装置为三点法误差分离系统，包括控制系统、编码器、编码盘和三个传感器探头，所述编码器、三个传感器探头分别与控制系统连接，三个所述传感器探头与编码器连接，所述编码盘设于轴芯组件上，所述轴芯组件带动编码盘同步转动，所述编码器用于检测轴芯组件上编码盘的转动，所述传感器探头设于壳体上，所述传感器探头用于检测轴芯组件回转误差，通过所述编码器采集轴芯组件回转精度信号，所述传感器探头将轴芯组件回转误差通过信号的形式传送至控制系统，控制系统分离出影响加工的非同步误差与同步误差，对回转精度进行准确的分析。

进一步地，所述三个传感器探头中的两个传感器探头的轴线相互垂直，这三个传感器探头中的另一个传感器探头的轴线与轴线相互垂直的两个传感器探头中的任一传感器探头的轴线之间的夹角为锐角。

进一步地，还包括铝水套，所述铝水套与壳体固接，所述铝水套、回转精度检测装置分别位于电机的两侧，所述铝水套、电机、机体组件、气浮轴承组件之间形成有冷却水通道，冷却水经冷却水通道依次进入铝水套、电机、机体组件、气浮轴承组件，所述铝水套上设有进气口，所述进气口与气体通道连通。