[发明专利]一种用于超精密加工的轴向进给和旋转装置

说明书

本发明公开了一种用于超精密加工的轴向进给和旋转装置，属于超精密加工技术领域；包括高速主轴轴体和直线驱动机构，高速主轴轴体包括设置在轴体外部的外壳和节流器套筒、内部的转子、以及外部与内部之间的上止推节流器和下止推节流器；直线驱动机构采用压电扫描台并固定连接在节流器套筒的上端面上；上止推节流器和下止推节流器的轴向上设置有多个相互连通且为转子提供轴向悬浮支撑的压力孔，上止推节流器的上端节流段上设置有与压力孔连通的径向通气孔。本发明通过上、下止推节流器小孔节流原理为转子提供轴向和径向悬浮的支撑力，结合磁钢控制转子旋转，使主轴的旋转与直线运动在一个装置中同时完成，增加加工主轴的刚度，便于系统控制。

技术领域

本发明涉及一种超精密加工的主轴装置，具体涉及一种用于超精密加工的轴向进给和旋转装置，属于超精密加工技术领域。

背景技术

超精密加工技术是获得光学元器件、芯片表面复杂微结构的重要加工方法，在尖端武器装备和和高科技民用产品制造发挥着重要的支撑作用，对保障国家安全、增强综合国力具有重要的战略意义。

目前超精密加工常常使用多轴加工和快慢刀伺服加工技术，但是在多轴加工技术中，随着轴数的增加，系统的控制能力就会变弱，刚度降低，导致操作的难度加大，不利于进行精确的加工。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术中存在的不足，提供一种用于超精密加工的轴向进给和旋转装置，通过上、下止推节流器小孔节流原理为转子提供轴向和径向悬浮的支撑力，结合磁钢控制转子旋转，使主轴的旋转与直线运动在一个装置中同时完成，增加加工主轴的刚度，便于系统控制。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种用于超精密加工的轴向进给和旋转装置，包括高速主轴轴体和直线驱动机构，所述高速主轴轴体包括外壳、节流器套筒、转子、上止推节流器和下止推节流器，所述节流器套筒包括上端的大径筒和下端的小径筒，大径筒的中上段内部轴向设置第一台阶槽，第一台阶槽的下端面中心连通设置套筒轴孔；所述直线驱动机构采用压电扫描台，压电扫描台固定连接在所述大径筒的上端面上；所述上止推节流器包括底部连接座和上端节流段，上端节流段设置在所述套筒轴孔内，底部连接座的下端面与下止推节流器的上端面外环之间设置垫环，下止推节流器、垫环和上止推节流器通过紧固螺钉一起固定连接在所述小径筒的下端面上，所述外壳配合连接在下止推节流器、垫环、上止推节流器和小径筒的外部；所述转子设置在上止推节流器和下止推节流器内部设置的转子孔内，且位于转子孔上端的转子外缘上套装有磁钢，磁钢的外部对应设置有连接在所述第一台阶槽内的环形线圈；所述转子的下部设置法兰圆盘结构，法兰圆盘结构对应设置在由所述底部连接座的下端面与下止推节流器的上端面内环之间组成的空腔内；所述上止推节流器和下止推节流器的轴向上设置有多个相互连通且为转子提供轴向悬浮支撑的压力孔，上止推节流器的上端节流段上设置有与压力孔连通的径向通气孔。

所述上止推节流器和下止推节流器的内部轴向分别设置有同孔径的上止推转子孔、下止推转子孔，上止推转子孔和下止推转子孔的外部分别沿圆周方向均匀分布有多个同孔径且径向连通的上止推压力孔、下止推压力孔；下止推节流器的外部侧面上分别设置有与下止推压力孔连通的下止推第一进气孔、与下止推转子孔连通的下止推第二进气孔，下止推第一进气孔和下止推第二进气孔与下止推节流器的上端面之间均连通有下止推侧面通气孔，其中下止推压力孔与下止推节流器的上端面连通；上止推节流器的底部连接座侧面上分别设置有与上止推压力孔连通的上止推进气孔、与上止推转子孔连通的上止推出气孔，上止推进气孔和上止推出气孔与底部连接座的下端面之间均连通有上止推侧面通气孔，上止推出气孔与上端节流段的上端面之间连通有轴向连通孔；上端节流段的中部外端侧面上设置有连通轴向连通孔的中部出气孔，上端节流段的上部和下部的外端侧面上设置有多排沿圆周方向均匀分布的多个径向通气孔，其中上止推压力孔的上端与靠近底部连接座的一排径向通气孔连通、下端与底部连接座的下底面连通；所述上止推节流器中的上止推压力孔、上止推侧面通气孔与下止推节流器中的下止推压力孔、止推侧面通气孔的所有孔径位置均一一对应。