一种高频摆动式气浮主轴制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高频摆动式气浮主轴，属于气浮轴承技术领域。包括气浮轴承组件、光栅尺反馈系统及摆动式音圈电机组件；所述光栅尺反馈系统和气浮轴承组件上部连接，用于为气浮轴承组件提供高精度位置反馈，实现高精度定位控制；所述摆动式音圈电机组件和气浮轴承组件的下部连接，用于驱动气浮轴承组件做高频往复摆动。本实用新型专利技术的高频摆动式气浮主轴运动精度更高，转角范围更大，角加速度更大，能实现大转角下带定位控制的高频率往复摆动，在使用过程中可实现高运动精度、高频率、高加速度及高精度定位控制运动，在加工过程中对高形状精度及高表面光洁度的自由曲面以及曲面中添加复杂的阵列结构等此类复杂曲面面型优势明显。复杂的阵列结构等此类复杂曲面面型优势明显。复杂的阵列结构等此类复杂曲面面型优势明显。

【技术实现步骤摘要】
一种高频摆动式气浮主轴


[0001]本技术涉及一种气浮主轴，尤其涉及一种高频摆动式气浮主轴，属于气浮轴承


技术介绍

[0002]由于精密光学行业不断发展，对超精密加工工艺及超精密设备提出更高要求。光学加工领域已经不仅仅局限于普通平面反射镜及球面透镜，更多的自由曲面及曲面中添加复杂的阵列结构等此类复杂曲面面型在行业中应用越来越广泛。由于此类面型特殊，在机床加工时控制系统分配给各轴运动轨迹将不再是简单的单方向进给，形成直线轴的高频往复运动、回转轴的高频往复摆动或二者兼具的情况。由于此类面型又兼具加工面型精度高、表面光洁度要求高等特点，极大地提升了加工难度和设备的性能要求。目前往复摆动回转平台多为接触式轴承配合力矩电机驱动，系统由于转动惯量大、运动过程中需克服摩擦阻力，运动过程中无法实现高频摆动，影响加工效率。当摆动频率较高时，接触式轴承局部发热严重，导致轴承局部磨损严重，使运动精度降低，导致加工精度无法满足要求。
[0003]有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，因气浮轴承动子转动惯量小、运动过程中无摩擦阻尼、运动精度及平稳性高；摆动式音圈电机动子线圈质量轻、输出力大，瞬时响应快，角加速度大；光栅尺反馈系统测量精度高、信号处理能力强、响应速度快。结合气浮轴承、摆动式音圈电机及光栅尺反馈系统以上三者优势，以期创设一种运动精度更高，转角范围更大，角加速度更大，能实现大转角下带定位控制的高频率往复摆动的气浮主轴。在使用过程中实现高运动精度、高频率、高加速度及高精度定位控制，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本技术的目的是提供一种高频摆动式气浮主轴。本技术的高频摆动式气浮主轴运动精度更高，转角范围更大，角加速度更大，能实现大转角下带定位控制的高频率往复摆动，在使用过程中可实现高运动精度、高频率、高加速度及高精度定位控制运动，在加工过程中对高形状精度及高表面光洁度的自由曲面以及曲面中添加复杂的阵列结构等此类复杂曲面面型优势明显。
[0005]本技术的一种高频摆动式气浮主轴，
[0006]包括气浮轴承组件、光栅尺反馈系统及摆动式音圈电机组件；
[0007]所述光栅尺反馈系统和气浮轴承组件上部连接，用于为气浮轴承组件提供高精度位置反馈，实现高精度定位控制；
[0008]所述摆动式音圈电机组件和气浮轴承组件的下部连接，用于驱动气浮轴承组件做高频往复摆动。
[0009]进一步的，所述气浮轴承组件包括转轴、止推轴承、调隙环、径向轴承、铝塞、气室外套、进气口和节流塞。
[0010]进一步的，所述光栅尺反馈系统由光栅尺及读数头组成，其中光栅尺固定在转轴上，光栅尺跟随转轴同步运动，读数头安装在止推轴承下端。
[0011]进一步的，所述摆动式音圈电机组件包括动子线圈、磁体固定水冷板上块、永磁体上块、磁体垫块、软铁、永磁体下块、磁体固定水冷板下块组成。
[0012]进一步的，根据不同的生产条件及使用需求，所述气浮轴承组件可选择小孔节流，多孔质节流及沟槽节流等节流形式。
[0013]进一步的，根据不同的使用条件及精度要求，所述光栅反馈系统可选择不同精度等级或更换其他反馈系统组件。
[0014]进一步的，所述摆动式音圈电机组件根据不同使用需求，可定制化设计永磁体及动子线圈，可满足大转角高频摆动。
[0015]进一步的，所述气室外套与径向轴承相连形成气室，径向轴承径向部位形成径向气浮面支撑，径向轴承端面部位形成轴向气浮面支撑。
[0016]进一步的，所述径向轴承上方安装调隙环，止推轴承安装在调隙环上方，止推轴承端部形成轴向气浮面支撑。
[0017]进一步的，所述磁体固定水冷板上块与气室外套相连，磁体固定水冷板上块上设有水冷槽，永磁体上块粘接在磁体固定水冷板上块上，上方磁体垫块粘接在永磁体上块和软铁上，动子线圈穿过软铁，下方磁体垫块粘接在永磁体下块和软铁上，永磁体下块粘接在磁体固定水冷板下块上，磁体固定水冷板下块上设有水冷槽。
[0018]借由上述方案，本技术至少具有以下优点：
[0019]本技术的高频摆动式气浮主轴运动精度更高，转角范围更大，角加速度更大，能实现大转角下带定位控制的高频率往复摆动，在使用过程中可实现高运动精度、高频率、高加速度及高精度定位控制运动，在加工过程中对高形状精度及高表面光洁度的自由曲面以及曲面中添加复杂的阵列结构等此类复杂曲面面型优势明显。
[0020]上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某个实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0022]图1是本技术高频摆动式气浮主轴的整体结构示意图；
[0023]图2是高频摆动式气浮主轴中气浮轴承组件的结构示意图；
[0024]图3是高频摆动式气浮主轴中气浮轴承组件的剖视结构示意图；
[0025]图4是高频摆动式气浮中主轴光栅尺反馈系统的结构示意图；
[0026]图5是高频摆动式气浮主轴中摆动式音圈电机组件的结构示意图；
[0027]图6是高频摆动式气浮主轴中摆动式音圈电机组件的结构示意图；
[0028]图7是高频摆动式气浮主轴中摆动式音圈电机工作原理图；
[0029]其中，图中：
[0030]100、气浮轴承组件；200、光栅尺反馈系统；300、摆动式音圈电机组件；
[0031]101、转轴；102、止推轴承；103、调隙环；104、径向轴承；105、铝塞；106、气室外套；107、进气口；108、节流塞；
[0032]201、光栅尺；202、读数头；
[0033]301、动子线圈；302、磁体固定水冷板上块；303、永磁体上块；304、磁体垫块；305、软铁；306、永磁体下块；307、磁体固定水冷板下块。
具体实施方式
[0034]下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。
[0035]参见图1，本技术一较佳实施例所述的一种高频摆动式气浮主轴，主要由气浮轴承组件100、光栅尺反馈系统200及摆动式音圈电机组件300三部分组成。
[0036]参见图2和图3，其中气浮轴承组件100包括转轴101、止推轴承102、调隙环103、径向轴承104、铝塞105、气室外套106、进气口107、节流塞108。
[0037]其中进气口107安装在气室外套106上，气室外套106与径向轴承104相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频摆动式气浮主轴，其特征在于：包括气浮轴承组件(100)、光栅尺反馈系统(200)及摆动式音圈电机组件(300)；所述光栅尺反馈系统(200)和气浮轴承组件(100)上部连接，用于为气浮轴承组件(100)提供高精度位置反馈，实现高精度定位控制；所述摆动式音圈电机组件(300)和气浮轴承组件(100)的下部连接，用于驱动气浮轴承组件(100)做高频往复摆动。2.根据权利要求1所述的一种高频摆动式气浮主轴，其特征在于：所述气浮轴承组件(100)包括转轴(101)、止推轴承(102)、调隙环(103)、径向轴承(104)、铝塞(105)、气室外套(106)、进气口(107)和节流塞(108)。3.根据权利要求1所述的一种高频摆动式气浮主轴，其特征在于：所述光栅尺反馈系统(200)由光栅尺(201)及读数头(202)组成，其中光栅尺(201)固定在转轴(101)上，光栅尺(201)跟随转轴(101)同步运动，读数头(202)安装在止推轴承(102)下端。4.根据权利要求1所述的一种高频摆动式气浮主轴，其特征在于：所述摆动式音圈电机组件(300)包括动子线圈(301)、磁体固定水冷板上块(302)、永磁体上块(303)、磁体垫块(304)、软铁(305)、永磁体下块(306)、磁体固定水冷板下块(307)组成。5.根据权利要求1或2所述的一种高频摆动式气浮主轴，其特征在于：根据不同的生产条件及使用需求，所述气浮轴承组件(100)可选择小孔节流，多孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：于久宝，王飞，赵亮，李瑞扬，陈铖，谢阳阳，
申请(专利权)人：江苏工大金凯高端装备制造有限公司，
类型：新型
国别省市：