[发明专利]一种3D打印空气静压轴承结构及其加工工艺

说明书

本发明提供一种3D打印空气静压轴承结构包括快速接头，进气口，气体内流道，节气孔，轴承接触面，壳体。所述气体内流道为中空的矩形气道，通过进气口与快速接头相连。所述节气孔为内部通孔结构，上部与气体内流道的气道相连，下部与轴承接触面连接且节气孔的内部通孔可直接连通外部空气；所述节气孔数量为20个。由于本发明的气体内流道为中空的矩形气道、20个节气孔相较于传统的空气静压轴承的双十字交叉气道、微型气嘴、螺塞结构优势在于采用矩形气道和大量节气孔均匀性好、气压一致性高、非接触精度高；同时采用3D打印技术气体密封性好、能耗低，加工简单。

技术领域

本发明涉及一种3D打印空气静压轴承，特别是涉及一种3D打印空气静压轴承结构及其加工工艺。

背景技术

空气静压轴承或空气静压导轨又称作气浮轴承或气浮导轨，是一种基于气体动静压效应，实现无摩擦和无振动的高精度轴承(导轨)，它具有安静无摩擦、使用寿命长(非接触无磨损)、运动精度高、清洁无污染等特点，在半导体加工、精密测量仪器中有非常广泛的作用。

目前市面上常规的空气静压轴承主要有小孔节流型、毛细管节流型、多孔质等几种类型，其中更是以小孔节流型为最常见及使用最广泛的类型。传统的小孔节流型空气静压轴承如图1所示，通常是由一整块铝合金或者钢，通过长钻头在各个侧面钻孔行程平面气道1’，再通过正面钻孔加工出垂直气道，最后还需要塞入(或用胶水粘合)由铜加工的微型气嘴3’，用螺塞2’封闭平面气道加工的多余气口，密封测试合格后方能成为合格产品。

现有的加工工艺方法对加工设备要求高，例如大型精密仪器(光刻机气浮垫)所需的空气静压轴承，由于钻头的加工深度问题，通常只能采用分体的小型气浮轴承来组合从而达到最后的使用要求，很难使用整块的金属来保证系统的整体一致性或高刚性，费时、费力而且效果常常无法保证。因此传统空气静压轴承具有：加工要求高、加工繁琐、无法适用于超大型件、良率低等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供的一种密封性好、刚度高、加工步骤简单、良率高的3D打印空气静压轴承结构及其加工工艺。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明是一种3D打印空气静压轴承结构包括快速接头，进气口，气体内流道，节气孔，轴承接触面，壳体。

所述快速接头与进气口相连。

所述气体内流道为中空的矩形气道，通过进气口与快速接头相连。

所述轴承接触面位于壳体的底部。

所述节气孔为内部通孔结构，上部与气体内流道的气道相连，下部与轴承接触面连接且节气孔的内部通孔可直接连通外部空气；所述节气孔数量为20个；优选的，所述节气孔为内部通孔的孔径为0.2mm。

本发明的工作原理：外部高压气体通过快速接头、进气口，进入气体内流道，气体内流道的气体通过节气孔向外喷出进入轴承接触面与平面的间隙，就会在间隙中形成一层具有一定承载和刚度的润滑气膜，依靠该气膜的润滑支承作用将空气静压轴承浮起。

本发明是一种3D打印空气静压轴承结构的加工工艺，包括以下步骤：

(1)利用3D建模软件(solidworks、ug、PROE等3D设计软件建模，直接设计带有气体内流道以及节气孔的空气静压轴承模型)；

(2)利用金属3D打印机(FDM热熔挤压技术/激光烧结SLS技术/激光熔融SLM技术)直接打印出空气静压轴承胚体；

(3)将空气静压轴承胚体放入超声波清洗机中通过震荡及水流清洗出流道内部的填充支撑材料，激光熔融以及激光粉末烧结可以直接打印出0.3mm以上节气孔，需要0.3mm以下的节气孔，可以将胚体放到CNC上用微钻钻出节气孔(此种情况下空气静压轴承胚体打印时未打印节气孔)；