高旋转精度的空气轴承高速动力头制造技术

一种高旋转精度的空气轴承高速动力头，具有一根旋转主轴，直接由高速变频电机驱动，该主轴由前、后两个空气轴承支承，前轴承位于高速变频电机的前端，该轴承壳体中设有环形气腔，在环形气腔底部设有多个节流孔通向轴承与旋转主轴之间的气隙，在旋转主轴的前端设有止推环；所说的后轴承位于高速变频电机的后端，该轴承壳体中设有环形气腔，在环形气腔底部设有多个节流孔通向轴承与旋转主轴之间的气隙。本动力头具有高速、高旋转精度，承载力、刚性大，运转可靠稳定的优点。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于一种动力转动工具，涉及以空气轴承为支承的转动轴结构。
技术介绍
用电机驱动主轴旋转的高速动力头，其转动主轴以轴承作为转动支承，目前一些高速的动力头采用空气轴承作转动支承，具有速度高、精度高、噪音少、振动少、耗能少、无污染、寿命长的优点。CN2456887公开了一种大功率气静压轴承电主轴的设计，其结构是在主轴前端颈部装一个与主轴颈长度相等的空气轴承作支承，而其电机的转子的尾部无轴承支承(即主轴的尾部无轴承支承)，这种结构存在的缺点是主轴在高频电机拉动高速旋转时由于其尾部没有轴承支承会产生晃动，由于主轴晃动而使轴承和主轴之间产生磨擦可引起抱轴现象(抱轴即是自动刹车不能继续旋转)，这将大大影响其工作的安全性，也影响主轴旋转的稳定性和精度。此外，现有的公开的作为电主轴支承的空气轴承的结构(如CN2456887、CN2222037所公开的结构)，是采用多条环形坑槽作为气体通道，在环形坑槽上设置一排节流孔，外部加压气体经过作为气体通道的多条环形坑槽流入节流孔，进入轴承与主轴之间的气隙形成具有支承载荷能力的气膜，这种结构方式的缺点是流阻较大，气压受损失，对轴承的承载力、刚度产生不良影响。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种能避免上述现有技术存在的问题，能实现高速、高旋转精度，可靠稳定运转的空气轴承高速动力头新设计。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案本高稳定空气轴承高速动力头，具有一根旋转主轴，直接由高速变频电机驱动，该主轴由前、后两个空气轴承支承，前轴承位于高速变频电机的前端，该轴承壳体中设有环形气腔，在环形气腔底部设有多个节流孔通向轴承与旋转主轴之间的气隙，在旋转主轴的前端设有止推环；所说的后轴承位于高速变频电机的后端，该轴承壳体中设有环形气腔，在环形气腔底部设有多个节流孔通向轴承与旋转主轴之间的气隙。本技术的旋转主轴采用变频电机驱动，主轴的前后由两个空气轴承支承，解决了主轴在高速下稳定旋转的问题；在空气轴承的结构上，采用了环形气腔的结构，外部加压气体通过环形气腔流入节流孔进入轴承与主轴之间的气隙形成具有支承载荷能力的气膜，大大降低了流阻，使气压更稳定，电主轴的磨擦损耗降低，承载力、刚性大大增强，旋转精度大大提高，能实现高达6～12万转/分的高速旋转。由于前轴承长度一般较长，为使在轴承上壳体中形成的环形气腔不致于影响轴承自身的机械强度，在前轴承壳体中沿着旋转主轴所设置的环形气腔可以分隔成2～3个，气腔之间通过气槽(53)相通。附图说明图1为本技术实施例的结构剖视图；图2为图1的A-A向剖视图；图中，1为主轴，2为止推环，3为前端盖，4为调整环，5为前轴承，6为进气槽，7为定子，8为转子，9为后轴承，10为后端盖，11为固定螺钉，12为冷却水进出水管接头，13为排气孔，14为进气管接头，51为前轴承的环形气腔，52为前轴承的节流孔，53为气槽，91为后轴承的环形气腔，92为后轴承的节流孔。具体实施方式如附图所示，本空气轴承高速动力头包括一变频电机和由变频电机驱动的主轴1，7、8分别为变频电机的定子和转子，主轴1由前空气轴承5和后空气轴承9支承；前空气轴承5的壳体上具有两个环形气腔51，这两个环形气腔之间有气槽53连通，每个环形气腔51的底部开有3个环形槽，每个环形槽均布8个节流孔52，外部加压气体由进气管接头14经进气槽6输入环形气腔51再经节流孔52进入前空气轴承与主轴之间的气隙；后空气轴承9的壳体上具有一个环形气腔91，该环形气腔的底部开有2个环形槽，每个环形槽均布8个节流孔92，有外部加压气体(图中未示出气体流道)输入环形气腔91再经节流孔92进入后空气轴承与主轴之间的气隙；在主轴1的前端设有止推环2，止推环上有节流孔，形成轴向止推轴承，用于限制主轴的轴向串动；前端盖3用于将止推环固定在前空气轴承5的前端；调节环4用于调整轴承的间隙；12为变频电机的水冷却进出水接头。权利要求1.一种高旋转精度的空气轴承高速动力头，具有一根直接由高速变频电机驱动的旋转主轴(1)，其特征在于该主轴由前、后两个空气轴承(5、9)支承，前轴承(5)位于高速变频电机的前端，该轴承壳体中设有环形气腔(51)，在环形气腔底部设有多个节流孔(52)通向轴承与旋转主轴之间的气隙，在旋转主轴的前端设有止推环(2)；所说的后轴承(9)位于高速变频电机的后端，该轴承壳体中设有环形气腔(91)，在环形气腔底部设有多个节流孔(92)通向轴承与旋转主轴之间的气隙。2.根据权利要求1所述的高旋转精度的空气轴承高速动力头，其特征在于所说的前轴承壳体中沿着旋转主轴设置2～3个环形气腔(51)，气腔之间通过气槽(53)相通。专利摘要一种高旋转精度的空气轴承高速动力头，具有一根旋转主轴，直接由高速变频电机驱动，该主轴由前、后两个空气轴承支承，前轴承位于高速变频电机的前端，该轴承壳体中设有环形气腔，在环形气腔底部设有多个节流孔通向轴承与旋转主轴之间的气隙，在旋转主轴的前端设有止推环；所说的后轴承位于高速变频电机的后端，该轴承壳体中设有环形气腔，在环形气腔底部设有多个节流孔通向轴承与旋转主轴之间的气隙。本动力头具有高速、高旋转精度，承载力、刚性大，运转可靠稳定的优点。文档编号F16C35/08GK2561994SQ0222556公开日2003年7月23日 申请日期2002年2月1日 优先权日2002年2月1日专利技术者龙廷江 申请人:张浩元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高旋转精度的空气轴承高速动力头，具有一根直接由高速变频电机驱动的旋转主轴（１），其特征在于该主轴由前、后两个空气轴承（５、９）支承，前轴承（５）位于高速变频电机的前端，该轴承壳体中设有环形气腔（５１），在环形气腔底部设有多个节流孔（５２）通向轴承与旋转主轴之间的气隙，在旋转主轴的前端设有止推环（２）；所说的后轴承（９）位于高速变频电机的后端，该轴承壳体中设有环形气腔（９１），在环形气腔底部设有多个节流孔（９２）通向轴承与旋转主轴之间的气隙。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龙廷江，
申请(专利权)人：张浩元，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]