雙層氣浮軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用流體支承軸系的機(jī)構(gòu),特別是一種雙層氣浮軸承。
【背景技術(shù)】
[0002]氣浮主軸采用氣浮軸承為支撐,運(yùn)轉(zhuǎn)過程摩擦損耗小,具有高壽命、高精度、低振動(dòng)、高轉(zhuǎn)速等優(yōu)點(diǎn),且由于穩(wěn)定性高,在加工過程中可以減少刀具損耗,延長道具使用壽命,提高加工表面質(zhì)量。同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單,易于裝拆,便于后期針對(duì)主軸的維護(hù)保養(yǎng)。然而相比于滾珠軸承主軸,氣浮主軸也存在承載能力較低、剛性較低等缺點(diǎn)。目前,各種氣浮主軸應(yīng)用的氣浮軸承都是單層形式的氣浮軸承,即軸芯上配有一個(gè)飛盤,飛盤兩端面分別對(duì)應(yīng)氣浮軸承的止推面和推力軸承的止推面,尚未出現(xiàn)應(yīng)用多層級(jí)形式的氣浮軸承結(jié)構(gòu)。多層級(jí)形式的氣浮軸承,可增加成倍氣浮主軸的承載力、剛性,因而氣浮主軸在加工過程中可承受更大的切削力,擴(kuò)大氣浮主軸的使用范圍。然而現(xiàn)有的氣浮主軸尚未出現(xiàn)類似產(chǎn)生雙效氣浮的結(jié)構(gòu)。如此限制了相關(guān)機(jī)加設(shè)備的加工范圍。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明提供一種雙層氣浮軸承,解決現(xiàn)有單層氣浮軸承承載能力低,穩(wěn)定性差,可參與加工的范圍較窄的問題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]雙層氣浮軸承,包括:
[0006]機(jī)體,其下端的內(nèi)側(cè)面具有氣浮軸承段,所述氣浮軸承段上設(shè)置有沿機(jī)體軸向錯(cuò)開的第一氣室和第二氣室,所述第一氣室、第二氣室的上下端面均具有呈圓周陣列分布的多個(gè)噴氣孔;
[0007]穿接于機(jī)體的軸芯,所述軸芯側(cè)面具有第一飛盤、第二飛盤;所述第一飛盤容納于第一氣室并與第一氣室的內(nèi)壁間隙配合,所述第二飛盤容納于第二氣室并與第二氣室的內(nèi)壁間隙配合;
[0008]設(shè)置于機(jī)體內(nèi)的氣道,所述噴氣孔與外部氣源通過氣道導(dǎo)通。
[0009]作為優(yōu)選方案,軸芯包括由上至下一次設(shè)置的帶第一飛盤的軸芯頭段、軸芯過渡段、帶第二飛盤的軸芯尾段;所述軸芯頭段、過渡軸段、軸芯尾段由一連接件固定連接在一起。如此,軸芯的制造將比較簡單和廉價(jià)。
[0010]優(yōu)選地,所述氣浮軸承段由包括由上至下設(shè)置的內(nèi)插件、第一環(huán)形件、過渡環(huán)形件、第二環(huán)形件、外插件;所述內(nèi)插件具有的插接部插接于機(jī)體并于機(jī)體緊密結(jié)合;第一環(huán)形件的上端面緊密結(jié)合內(nèi)插件,第一環(huán)形件的下端面緊密結(jié)合過渡環(huán)形件上端面,過渡環(huán)形件的下端面緊密結(jié)合第二環(huán)形件的上端面,第二環(huán)形件的下端面緊密結(jié)合外插件的上端面;所述內(nèi)插件、第一環(huán)形件、過渡環(huán)形件、第二環(huán)形件、外插件的外圓與機(jī)體的外圓直徑相同。如此,機(jī)體的氣浮軸承段將較容易被制造,加工和裝配成本較少。
[0011]優(yōu)選地,所述氣浮軸承段由左半圓模塊和右半圓模塊緊密結(jié)合組成。如此,氣浮軸承段則可以減少前述方案零件繁多的缺陷,減少高壓空氣泄漏,也可以適配一體成形的軸芯和按照軸芯頭端、過渡軸段、軸芯尾段組裝成的軸芯。
[0012]優(yōu)選地,所述噴氣孔內(nèi)安裝有阻尼塞。
[0013]相較于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明的有益效果在于:
[0014]雙層氣浮軸承,可產(chǎn)生兩倍于單氣浮軸承的氣浮效果,更可靠地利用充填在軸芯與機(jī)體間隙的氣膜減少軸芯與機(jī)體間的摩擦,增加軸芯承載能力,從而使得機(jī)床切削加工的適用范圍更廣。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、氣路泄漏小,效率高。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要的附圖結(jié)合技術(shù)方案進(jìn)行描述。
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的示意圖;
[0017]圖2是本發(fā)明分拆式軸芯示意圖;
[0018]圖3是圖1A處對(duì)應(yīng)的放大效果圖;
[0019]圖4是本發(fā)明以兩個(gè)半圓模塊組成機(jī)體的示意圖。
[0020]附圖標(biāo)記:10、機(jī)體;100、左半圓模塊;101、右半圓模塊;110、徑向輸氣道;11、輸氣道;12、內(nèi)插件;130、第一環(huán)形件;131、第二環(huán)形件;140、第一氣室;141、第二氣室;15、過渡環(huán)形件;16、外插件;17、阻尼塞;20、軸芯;21、第一飛盤;22、第二飛盤。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更進(jìn)一步的描述:
[0022]為了滿足讓軸芯20可以無機(jī)械摩擦地在機(jī)體10內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng),本發(fā)明分為兩大核心部分,如圖1所示,軸芯20和機(jī)體10,其中軸芯20的下端具有第一飛盤21和第二飛盤22,該第一飛盤21、第二飛盤22都是徑向往外的圓盤,設(shè)置第一飛盤21、第二飛盤22的目的在于讓噴氣孔噴出的高速氣流形成氣膜,并作用在飛盤的端面上,飛盤提供足夠的接受氣膜面積,再產(chǎn)生足夠的推力讓軸芯20在軸向上保持軸芯20與機(jī)體10不接觸。
[0023]如圖3所示,機(jī)體10下端具有一氣浮軸承段,該氣浮軸承段具有可以與第一飛盤21間隙配合的第一氣室140,和具有可以與第二飛盤22間隙配合的第二氣室141 ;第一氣室140和第二氣室141之間沿軸向錯(cuò)開;軸芯20的第一飛盤21、第二飛盤22對(duì)應(yīng)地與第一氣室140、第二氣室141間隙配合,第一氣室140和第二氣室141的上下端面處均設(shè)置有呈圓周陣列分布的多個(gè)噴氣孔。該噴氣孔在氣室的上下端面對(duì)稱地設(shè)置。另外,機(jī)體10內(nèi)設(shè)置有氣道,所述氣道將噴氣孔連通外部氣源。
[0024]由圖3可知,使用時(shí),在噴氣孔噴出的高速空氣的作用下,第一飛盤21和第二飛盤22的上下端面受到氣浮推力作用。不過,第一飛盤21或第二飛盤22越接近噴氣孔時(shí),受到較貼近的噴氣孔給予的氣浮推力會(huì)越大,反之則氣浮推力越小。因此,當(dāng)噴出的高速氣流時(shí),產(chǎn)生的氣浮推力克服了軸芯20重力和工件給軸芯20的反作用力時(shí),軸芯20就會(huì)在機(jī)體10內(nèi)保持不與機(jī)體10產(chǎn)生機(jī)械摩擦。另外,在軸芯20的側(cè)面,軸芯20與氣浮軸承段的內(nèi)插件12也是間隙配合,軸芯20與內(nèi)插件12內(nèi)側(cè)壁間具有徑向的間隙。
[0025]該間隙起到的作用是讓流動(dòng)的空氣在間隙中形成高速流動(dòng)氣膜,避免軸芯20徑向上受到機(jī)械摩擦,同時(shí)也使得進(jìn)入的空氣通過機(jī)體10其他位置向外部排出。
[0026]當(dāng)然,高速氣流產(chǎn)生氣膜的具有一定承受范圍,只要外部給軸芯20的反作用力大小在氣膜推力承受范圍內(nèi),機(jī)體10與軸芯20不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械摩擦。因此,雙層氣浮軸承必然對(duì)軸芯20產(chǎn)生更大的推力,換言之,軸芯20的承載能力也會(huì)相對(duì)提高。
[0027]本發(fā)明中,軸芯20可設(shè)置為如下兩種結(jié)構(gòu)形式:
[0028]方式一:一體式的軸芯20,第一飛盤21和第二飛盤22與軸芯20 —體成型;
[0029]方式二:分拆式的軸芯20,如圖2所示,整個(gè)軸芯20分為軸芯頭段、過渡軸段、軸芯尾段三個(gè)零件,該三個(gè)零件以連接件實(shí)現(xiàn)拼合,該連接件可以為螺釘。
[0030]本發(fā)明中,與軸芯20配合的機(jī)體10可以設(shè)置為如下兩種結(jié)合方式:
[0031]方式一:氣浮軸承段,如圖4所示,可以是分為左半圓模塊100和由右半圓模塊101連接而成,這種成型方式的好處在于零件較少,其氣浮軸承段適用于一體式的軸芯20和分拆式的軸芯20 ;
[0032]方式二:在機(jī)體10下端按照從上至下順序安裝內(nèi)插件12,第一環(huán)形件130,過渡配合段,第二環(huán)形件131,外插件16。具體地,內(nèi)插件12的上端插接于機(jī)體10下端內(nèi)壁,第一環(huán)形件130的上端面與內(nèi)插件12的下端面緊密結(jié)合,過渡環(huán)形件15的上端面與第一環(huán)形件130的下端面緊密結(jié)合,第二環(huán)形件131的上端面與過渡環(huán)形件15的下端面緊密結(jié)合,外插件16的上端面與第二環(huán)形件131的下端面緊密結(jié)合;其中,內(nèi)插件12,第一環(huán)形件130,過渡環(huán)形件15,第二環(huán)形件131,外插件16的外圓均與機(jī)體10的外圓直徑相同。
[0033]這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于制造方便,成本低廉,不過只能適配于分拆式軸芯20 ;具體地,第一氣室140由所述內(nèi)插件12下表面、第一環(huán)形件的內(nèi)側(cè)面、過渡配合段的上表面圍成;第二氣室141由過渡配合段的表面、第二環(huán)形件的內(nèi)側(cè)面、外插件16的上表面圍成。
[0034]如圖4所示,機(jī)體10內(nèi)的氣道的類型可分為輸氣道11和徑向輸氣道110兩種,噴氣孔通過輸氣道11和徑向輸氣道110連接外部高壓氣源。如此設(shè)計(jì)的好處,在于方便氣路加工,減少加工成本。
[0035]為了使氣道內(nèi)保持一定壓力,同時(shí)提高軸間間隙氣膜的流動(dòng)速度和軸芯20與機(jī)體10之間間隙氣膜的流動(dòng)速度,在每個(gè)噴氣孔內(nèi)均安裝阻尼塞17。
[0036]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并不用以限制本發(fā)明。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思,做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變,而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.雙層氣浮軸承,其特征在于:包括, 機(jī)體,其下端的內(nèi)側(cè)面具有氣浮軸承段,所述氣浮軸承段上設(shè)置有沿機(jī)體軸向錯(cuò)開的第一氣室和第二氣室,所述第一氣室、第二氣室的上下端面均具有呈圓周陣列分布的多個(gè)噴氣孔; 穿接于機(jī)體的軸芯,所述軸芯側(cè)面具有第一飛盤、第二飛盤;所述第一飛盤容納于第一氣室并與第一氣室的內(nèi)壁間隙配合,所述第二飛盤容納于第二氣室并與第二氣室的內(nèi)壁間隙配合; 設(shè)置于機(jī)體內(nèi)的氣道,所述噴氣孔與外部氣源通過氣道導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層氣浮軸承,其特征在于:軸芯包括由上至下一次設(shè)置的帶第一飛盤的軸芯頭段、軸芯過渡段、帶第二飛盤的軸芯尾段;所述軸芯頭段、過渡軸段、軸芯尾段由一連接件固定連接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層氣浮軸承,其特征在于:氣浮軸承段由包括由上至下設(shè)置的內(nèi)插件、第一環(huán)形件、過渡環(huán)形件、第二環(huán)形件、外插件;所述內(nèi)插件具有的插接部插接于機(jī)體并于機(jī)體緊密結(jié)合;第一環(huán)形件的上端面緊密結(jié)合內(nèi)插件,第一環(huán)形件的下端面緊密結(jié)合過渡環(huán)形件上端面,過渡環(huán)形件的下端面緊密結(jié)合第二環(huán)形件的上端面,第二環(huán)形件的下端面緊密結(jié)合外插件的上端面;所述內(nèi)插件、第一環(huán)形件、過渡環(huán)形件、第二環(huán)形件、外插件的外圓均與機(jī)體的外圓直徑相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層氣浮軸承,其特征在于:所述氣浮軸承段由左半圓模塊和右半圓模塊緊密結(jié)合組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的雙層氣浮軸承,其特征在于:所述噴氣孔內(nèi)安裝有阻尼塞。
【專利摘要】雙層氣浮軸承,包括軸芯和具有氣浮軸承段的機(jī)體,該軸芯上具有第一飛盤和第二飛盤,機(jī)體氣浮軸承段具有與第一飛盤和第二飛盤間隙配合的第一氣室和第二氣室,第一氣室、第二氣室上下端面均設(shè)置呈圓周陣列分布的多個(gè)噴氣孔,通過設(shè)置于機(jī)體內(nèi)的氣道,將噴氣孔與外部氣源實(shí)現(xiàn)氣路導(dǎo)通,產(chǎn)生的氣膜可讓軸芯保持與機(jī)體不發(fā)生機(jī)械摩擦。本發(fā)明克服了以往單層氣浮軸承承載能力低,性能不穩(wěn)定的缺陷。通過雙層氣浮軸承使得軸芯的承載能力提高一倍,讓加工的適用范圍變廣。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單容易實(shí)施,有利于產(chǎn)業(yè)上的大規(guī)模推廣應(yīng)用。
【IPC分類】B23B19-02, F16C32-06
【公開號(hào)】CN104533954
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410851346
【發(fā)明人】湯秀清, 單杰, 朱勝利, 辛文濤
【申請(qǐng)人】廣州市昊志機(jī)電股份有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月26日