1.一种基于声悬浮和可变节流的气体静压主轴,其特征在于:包括主轴系统、控制系统、气源系统;
所述主轴系统包括气体静压主轴(6)、轴套(5)以及轴套固定套(4);气体静压主轴(6)外套设有轴套(5),轴套(5)外套设有轴套固定套(4);轴套(5)与气体静压主轴(6)之间存在用于形成气膜的微小间隙,轴套(5)上开设有多个节流孔(8);轴套固定套(4)与轴套(5)之间形成密封的腔室夹层,所述微小间隙通过节流孔(8)与所述腔室夹层连通;轴套固定套(4)上设有至少一个进气孔,所述腔室夹层与进气孔连通;
所述控制系统包括声悬浮轴承(3)、节流控制阀(7)以及位移传感器(9);声悬浮轴承(3)嵌设在轴套(5)的左右两端,声悬浮轴承(3)的左右端面与轴套(5)的左右端面齐平,声悬浮轴承(3)的内表面与轴套(5)的内表面齐平;声悬浮轴承(3)的表面可进行高频振动,以向气体静压主轴(6)提供悬浮力;节流控制阀(7)设置在轴套(5)的节流孔(8)上,节流控制阀(7)控制节流孔(8)的开闭,以改变节流孔(8)的出口压力;至少两个位移传感器(9)安装在轴套(5)上,位移传感器(9)的测量面与轴套(5)的内表面平齐;位移传感器(9)与信号采集器(2)电连接,信号采集器(2)与工控机(1)电连接;工控机(1)的输出端与节流控制阀(7)、声悬浮轴承(3)电连接;
所述气源系统包括用于产生高压气体的空气压缩机(11)、以及对高压气体进行过滤净化、减压、稳压和控温的气体处理装置(10);空气压缩机(11)通过输气管依次连接气体处理装置(10)、进气孔,高压气体在轴套(5)与气体静压主轴(6)之间的微小间隙形成气膜。
2.如权利要求1所述的一种基于声悬浮和可变节流的气体静压主轴,其特征在于:所述多个节流孔(8)至少分为两组节流孔(8),至少两组节流孔(8)沿轴套(5)的轴向间隔设置;
每组节流孔(8)包括主动节流孔和固定节流孔,主动节流孔和固定节流孔沿轴套(5)的周向交替间隔设置。
3.如权利要求2所述的一种基于声悬浮和可变节流的气体静压主轴,其特征在于:所述节流控制阀(7)设置在主动节流孔上,固定节流孔上未安装节流控制阀(7)。
4.如权利要求1所述的一种基于声悬浮和可变节流的气体静压主轴,其特征在于:所述轴套(5)的左、右端面分别设有三个声悬浮轴承(3),三个声悬浮轴承(3)沿轴套(5)的周向间隔设置。
5.如权利要求1所述的一种基于声悬浮和可变节流的气体静压主轴,其特征在于:所述轴套固定套(4)与轴套(5)之间设有密封圈。