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专利号: 2022101337568
申请人: 东北林业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种气浮轴承,包括圆筒状且两端无底的轴承主体(21)和2n个气浮轴承轴向密封圈(27),轴承主体(21)的一端加工有法兰盘,所述法兰盘上沿轴向加工有第一过渡气路通道,轴承主体(21)上沿轴向由前至后依次加工有n排径向供气孔组,每排径向供气孔组中的m个径向供气孔沿圆周方向均匀布置在轴承主体(21)上,每排径向供气孔组中的径向供气孔的数量均相等,且每前后相邻两排径向供气孔组中的m个径向供气孔均沿气浮轴承的轴向一一对应,所有径向供气孔均沿径向贯通轴承主体(21),所述径向供气孔靠近轴承主体(21)的外表面一端为径向供气孔的进气口,所述径向供气孔靠近轴承主体(21)的内表面一端为径向供气孔的出气口;轴承主体(21)的外表面沿轴向由前至后依次加工有n排环形连通槽,n排环形连通槽分别与n排径向供气孔组一一对应,每排环形连通槽将与对应径向供气孔组中的m个径向供气孔连通;轴承主体(21)的外表面的每排环形连通槽的前后两侧分别加工有一个环形密封槽,每个环形密封槽内安装气浮轴承轴向密封圈(27);

其特征在于:轴承主体(21)的内表面沿圆周方向均匀开设m个轴向均压槽(26),所述轴向均压槽(26)沿轴向布置,m个轴向均压槽(26)分别与每排径向供气孔组中的m个径向供气孔的出气口一一对应,每个轴向均压槽(26)从轴承主体(21)的内表面将n排径向供气孔组中与其对应的m个径向供气孔沿轴向连通;其中n大于等于2,m大于等于3,且n,m均为正整数。

2.根据权利要求1所述的一种气浮轴承,其特征在于:轴承主体(21)外表面上每前后相邻两排径向供气孔组之间加工有一个水路环槽(28)。

3.根据权利要求1或2所述的一种气浮轴承,其特征在于:所述气浮轴承采用双排供气,轴承主体(21)上沿轴向由前至后依次加工有前排径向供气孔组和后排径向供气孔组,前排径向供气孔组中的多个前排径向供气孔(22)沿圆周方向均匀布置在轴承主体(21)上,后排径向供气孔组中的多个后排径向供气孔(23)沿圆周方向均匀布置在轴承主体(21)上;在轴承主体(21)的外表面分别设置前排环形连通槽(24)和后排环形连通槽(25),前排环形连通槽(24)的位置与前排径向供气孔(22)的进气口对应并将前排径向供气孔(22)连通,后排环形连通槽(25)的位置与后排径向供气孔(23)的进气口对应并将后排径向供气孔(23)连通。

4.一种气浮轴承支承的高压气浮电主轴,它包括机体(1)、前气浮轴承(2)、气浮推力轴承(3)、推力间隙环(4)、主轴(5)、定子(6)、后气浮轴承(7)、水路/气路组件(8)、气缸组件(9)和顶杆(10),气浮推力轴承(3)、前气浮轴承(2)、定子(6)和后气浮轴承(7)由前至后依次安装在机体(1)内部,主轴(5)由前至后依次贯穿于气浮推力轴承(3)、前气浮轴承(2)、定子(6)和后气浮轴承(7),前气浮轴承(2)与气浮推力轴承(3)之间设有推力间隙环(4),使前气浮轴承(2)的法兰盘前端与气浮推力轴承(3)的后端之间形成容置主轴(5)的主轴飞盘(57)的容置空间,水路/气路组件(8)安装在机体(1)的后端,水路/气路组件(8)包括水路/气路组件本体(81),水路/气路组件本体(81)前端加工有供气接头(83),供气接头(83)通过通气道(84)依次与后气浮轴承(7)的第一过渡气路通道和机体内套(11)的轴向气路主通道(15)连通,向前气浮轴承(2)、后气浮轴承(7)及气浮推力轴承(3)供气,气缸组件(9)安装在水路/气路组件(8)的后端,顶杆(10)与水路/气路组件(8)和气缸组件(9)配装并沿轴向插设在主轴(5)的内部,机体(1)呈圆筒状,机体(1)包括机体内套(11),机体内套(11)内沿轴向加工有轴向气路主通道(15),轴向气路主通道(15)前端通过n个径向气路通道分别与前气浮轴承(2)的n排环形连通槽连通,轴向气路主通道(15)后端通过n个径向气路通道分别与后气浮轴承(7)的n排环形连通槽连通,其中前气浮轴承(2)和后气浮轴承(7)均为权利要求3所述的气浮轴承,前气浮轴承(2)与后气浮轴承(7)的区别在于,前气浮轴承(2)前端的法兰盘上沿轴向加工有与多个前排径向供气孔(22)相连通的多个法兰盘端面供气孔(29),法兰盘端面供气孔(29)的前端向主轴飞盘(57)的后侧面供气,使主轴飞盘(57)气浮,推力间隙环(4)上沿轴向加工有依次与前气浮轴承(2)的第一过渡气路通道和机体内套(11)的轴向气路主通道(15)相连通的第二过渡气路通道,气浮推力轴承(3)上加工有与推力间隙环(4)的第二过渡气路通道连通的径向气路通道(31),气浮推力轴承(3)的前端加工有与径向气路通道(31)相连通的推力轴承气路环槽,气浮推力轴承(3)上沿轴向加工有与推力轴承气路环槽相连通的多个轴向供气孔(32),轴向供气孔(32)的后端向主轴飞盘(57)的前侧面供气,使主轴飞盘(57)气浮;

其特征在于:轴承主体(21)的内表面沿圆周方向均匀开设m个轴向均压槽(26),所述轴向均压槽(26)沿轴向布置,m个轴向均压槽(26)分别与每排径向供气孔组中的m个径向供气孔的出气口一一对应,每个轴向均压槽(26)从轴承主体(21)的内表面将n排径向供气孔组中与其对应的m个径向供气孔沿轴向连通;其中n大于等于2,m大于等于3,且n,m均为正整数。

5.根据权利要求4所述的一种气浮轴承支承的高压气浮电主轴,其特征在于:机体(1)还包括机体外套(12)和两个水路槽密封圈(14),机体内套(11)插设在机体外套(12)内部,机体内套(11)与机体外套(12)之间为过盈配合,机体内套(11)的外壁加工有供冷却水流通的螺旋状水路槽(13),螺旋状水路槽(13)的两端安装有水路槽密封圈(14),螺旋状水路槽(13)分别通过机体内套(11)内部的连接管路与前气浮轴承(2)的水路环槽(28)和后气浮轴承(7)的水路环槽(28)接通。

6.根据权利要求4或5所述的一种气浮轴承支承的高压气浮电主轴,其特征在于:气浮推力轴承(3)包括一号气路密封圈(33)、二号气路密封圈(34)、堵塞螺丝(35)、紧固螺丝(36)、防尘罩(37)和防尘环(38),前气浮轴承(2)的第一过渡气路通道的前端及后端分别通过一号气路密封圈(33)与推力间隙环(4)及机体内套(11)密封连接,径向气路通道(31)的一端通过二号气路密封圈(34)与推力间隙环(4)密封连接,径向气路通道(31)的另一端安装有堵塞螺丝(35),气浮推力轴承(3)、推力间隙环(4)和前气浮轴承(2)由前至后依次通过紧固螺丝(36)与机体内套(11)固定连接,气浮推力轴承(3)的最前端安装有防尘罩(37),气浮推力轴承(3)和防尘罩(37)与主轴(5)之间安装有防尘环(38)。

7.根据权利要求6所述的一种气浮轴承支承的高压气浮电主轴,其特征在于:主轴(5)包括主轴基体(51)、主轴轴芯(52)、主轴缸套(53)、夹头(54)、夹头镶杆(55)、圈式弹片(56)、主轴飞盘(57)和铜鼠笼(58),主轴基体(51)呈圆筒状且两端无底,主轴轴芯(52)的外壁与主轴基体(51)的内壁之间套设有主轴缸套(53),夹头(54)插设在主轴轴芯(52)的最前端,主轴轴芯(52)与夹头(54)分别与夹头镶杆(55)沿轴向螺旋连接,主轴基体(51)前端内部设置轴向阶梯空间,在阶梯空间内由前至后依次安装有圈式弹片(56)和主轴轴芯(52),主轴基体(51)前端加工有主轴飞盘(57),主轴基体(51)中部外表面装有铜鼠笼(58)作为电机转子。

8.根据权利要求4、5或7所述的一种气浮轴承支承的高压气浮电主轴,其特征在于:定子(6)包括定子外套(61)、定子基体(62)、前端导线绕组(63)和后端导线绕组(64),定子外套(61)及定子基体(62)呈圆筒状,定子基体(62)插设在定子外套(61)的内部,前端导线绕组(63)和后端导线绕组(64)通过配置的绝缘片(65)分别绝缘绕制在定子基体(62)轴向的前后两端,导线绕组出线头(66)导电连接三相交流电源。

9.根据权利要求8所述的一种气浮轴承支承的高压气浮电主轴,其特征在于:水路/气路组件(8)还包括镶件(82),镶件(82)插设在水路/气路组件本体(81)的中心孔内,水路/气路组件本体(81)的前端及后端分别设有与后气浮轴承(7)及气缸组件(9)装配所需的容置空间,镶件(82)上加工有用于让顶杆(10)穿过的轴向孔,水路/气路组件本体(81)后端设置气室(85),气室(85)通过通气道(84)与气缸组件(9)的缸体(91) 上设置的轴向供气道(105)连通,工作后的气体通过通气道(84)收回到气室(85),并经过与气室(85)连通的排气口(86)过滤排出机体(1)外,水路/气路组件本体(81)上加工有冷却水进水接头(87)和冷却水出水接头(88),冷却水进水接头(87)和冷却水出水接头(88)分别与机体内套(11)上的螺旋状水路槽(13)接通,冷却水首先从冷却水进水接头(87)流进,然后经螺旋状水路槽(13)分别流经前气浮轴承(2)的水路环槽(28)及后气浮轴承(7)的水路环槽(28),最后从冷却水出水接头(88)排出,水路/气路组件本体(81)通过螺栓孔(89)与机体内套(11)、后气浮轴承(7)及缸体(91)连接。

10.根据权利要求9所述的一种气浮轴承支承的高压气浮电主轴,其特征在于:气缸组件(9)包括后盖(100)、连接螺母(95)、进气接头(102)、复位弹簧(107)、x个缸体(91)、x个隔板(92)、x个动力板垫环(94)和x+1个动力板(93),x个缸体(91)沿轴向由前至后依次布置,x个缸体(91)中位于最后侧的缸体(91)的后端固定安装有后盖(100),x个缸体(91)的前端分别固定安装有x个隔板(92)组成x个缸室,每个隔板(92)中心沿轴向加工有隔板内孔,动力板垫环(94)插设在隔板内孔内,后盖(100)的前侧以及每个隔板(92)的前侧均设有一个动力板(93),动力板(93)的后侧壁中部加工有气体容纳槽,动力板垫环(94)的前侧壁中部沿径向加工有多个与气体容纳槽相连通的垫环供气通道,动力板(93)、后盖(100)和隔板(92)平行设置,后盖(100)、缸体(91)、隔板(92)通过相互配合的螺栓孔(89)和螺丝(101)与水路/气路组件本体(81)固定连接,动力板(93)和动力板垫环(94)的中心均加工有顶杆装配通孔,顶杆(10)后端由前至后依次贯穿于所有动力板(93)和动力板垫环(94),顶杆(10)的后部靠近最前侧动力板(93)的外壁沿径向加工有环形挡板,所有动力板(93)和动力板垫环(94)通过连接螺母(95)与顶杆(10)固定连接并随顶杆(10)前后移动形成活塞组合,复位弹簧(107)沿轴向套设在顶杆(10)上,复位弹簧(107)的前端与水路/气路组件本体(81)相抵,复位弹簧(107)的后端与最前侧的动力板(93)相抵,顶杆(10)的环形挡板与动力板(93)的端面之间安装有第一密封圈(96),动力板垫环(94)与动力板(93)的端面之间安装有第二密封圈(97),动力板垫环(94)与隔板(92)的隔板内孔之间安装有第三密封圈(98),动力板(93)与缸体(91)之间、动力板(93)与水路/气路组件本体(81)之间分别安装有第四密封圈(99),后盖(100)上安装有进气接头(102),顶杆(10)后端沿轴向加工有顶杆内孔(103),顶杆(10)上沿径向加工有x排径向动力孔组,每排径向动力孔组沿圆周方向均匀加工有多个与垫环供气通道相连通的径向动力孔(104),气体从进气接头(102)进入顶杆内孔(103)并通过径向动力孔(104)送入气缸组件的各缸室,缸体(91)上加工有轴向供气道(105),缸体(91)上加工有分别与各缸室和轴向供气道(105)相连通的径向供气道(106),其中,x大于等于2,且x为正整数。