一种气浮轴承组件的制作方法

1.本实用新型涉及一种气浮轴承组件，属于气浮轴承技术领域。


背景技术：

2.目前，由于光学行业不断发展，对精密加工工艺及精密设备提出更高的精度及效率要求。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需求量逐年增加。由于此类面型特殊性，对于工件主轴的运动精度、定位精度及加工效率有更高的要求。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。目前传统加工设备采用接触式轴承，回转速度较低，主轴振动较大，运动精度较低。
3.有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种气浮轴承组件，使其更具有产业上的利用价值。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种气浮轴承组件。本实用新型的气浮轴承组件，运动速度及精度更高，加工效率更高，定位精度及运动精度更高；采用斜槽直驱力矩电机驱动，转速更加平稳；在使用过程中可实现高运动精度，高精度定位控制运动，在加工过程中对大批量高形状精度及高表面光洁度的自由曲面等复杂曲面面型优势明显。
5.本实用新型的一种气浮轴承组件，包括前端轴承组件、转轴、电机组件和后端轴承组件，
6.所述前端轴承组件与后端轴承组件安装在转轴前后两端，压缩气体经节流器进入轴承组件与转轴间隙，将转轴浮起，为转轴提供轴向与径向支撑；直驱力矩电机组件安装在前端轴承组件与后端轴承组件之间，为转轴提供回转驱动力。
7.进一步的，所述前端轴承组件包括密封端盖、密封盖板、前止推轴承、止推环、前径向轴承、节流器，所述密封端盖安装在密封盖板上形成气室。
8.进一步的，所述前止推轴承上轴向安装有节流器，所述密封盖板与前止推轴承之间装配同样形成气室，气室两侧安装有密封圈。
9.进一步的，所述止推环安装在前止推轴承与前径向轴承之间，所述前径向轴承固定在外壳上形成气室，所述气室两侧安装有密封圈，所述前径向轴承轴向与径向上安装节流器。
10.进一步的，所述转轴气浮止推面采用外翻式结构，转轴内部采用中空设计，转轴止推轴承气浮面位置设有v型排气凹槽，转轴后径向轴承气浮面位置设有u型排气凹槽。
11.进一步的，所述电机组件包括水冷套、电机定子、电机动子，所述水冷套上设有水冷槽。
12.进一步的，所述水冷套前后凹槽两端安装有密封圈，保证水冷密封性；所述电机定
子为绕组线圈，固定在水冷套上；所述电机动子为多极永磁体，固定在转轴上，电机动子带动转轴同步转动。
13.进一步的，所述后端轴承组件包括后轴承套、后轴承套节流器、后径向轴承，所述后径向轴承固定在后轴承套上形成气室，后径向轴承上装有后轴承套节流器。
14.借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
15.本实用新型的气浮轴承组件，运动速度及精度更高，加工效率更高，定位精度及运动精度更高；采用斜槽直驱力矩电机驱动，转速更加平稳；在使用过程中可实现高运动精度，高精度定位控制运动，在加工过程中对大批量高形状精度及高表面光洁度的自由曲面等复杂曲面面型优势明显。
16.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某个实施例，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。
18.图1是本实用新型气浮轴承组件的剖视结构示意图；
19.图2是本实用新型浮轴承组件的立体结构示意图；
20.图3是本实用新型浮轴承组件中转轴的剖视结构示意图；
21.其中，图中，
22.200、前端轴承组件；300、转轴；500、电机组件；700、后端轴承组件；
23.201、密封端盖；202、密封盖板；203、前止推轴承；204、止推环；205、前径向轴承；206、节流器；
24.501、水冷套；502、电机定子；503、电机动子；
25.701、后轴承套；702、后轴承套节流器；703、后径向轴承。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例，对本实用新型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实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
27.参见图1至图3，本实用新型一较佳实施例所述的一种气浮轴承组件，包括前端轴承组件200、转轴300、电机组件500和后端轴承组件700，其特征在于：
28.所述前端轴承组件200与后端轴承组件700安装在转轴300前后两端，压缩气体经节流器206进入轴承组件与转轴300间隙，将转轴300浮起，为转轴300提供轴向与径向支撑；直驱力矩电机组件500安装在前端轴承组件200与后端轴承组件700之间，为转轴300提供回转驱动力；
29.所述前端轴承组件200由密封端盖201、密封盖板202、前止推轴承203、止推环204、前径向轴承205、节流器206组成；
30.其中密封端盖201安装在密封盖板202上形成气室，有气体从密封端盖201排出，防止水汽及灰尘进入空气主轴内部；所述前止推轴承203上轴向安装有节流器206；所述密封盖板202与前止推轴承203之间装配同样形成气室，气室两侧安装有密封圈；压缩空气由气室通过节流器206进入前止推轴承203与转轴300之间间隙，采用压缩空气将整个转轴300浮起，为整个气浮主轴前端提供轴向刚度，起到轴向支撑作用。所述止推环204安装在前止推轴承203与前径向轴承205之间，用来保证转轴300与安装在前止推轴承203、前径向轴承205之间的气膜间隙，确保整个气浮轴承轴向刚度的稳定性；所述前径向轴承205轴向与径向上安装节流器206，压缩空气由气室通过节流器206进入前径向轴承205与转轴300之间间隙，采用压缩空气将整个转轴300浮起，为整个气浮主轴提供径向刚度及后端轴向刚度，起到轴向与径向主要支撑作用。
31.转轴300气浮止推面采用外翻式结构，气浮止推面面积较大，运转精度及稳定性更高；其中转轴300内部采用中空设计，降低转轴质量及转动惯量，利于缩短转轴加减速时间，便于安装工件夹持组件，缩短整个气浮轴承尺寸；转轴300止推轴承气浮面位置设有v型排气凹槽，便于压缩空气从气浮止推面排出，防止气流扰动给整个气浮主轴稳定性造成影响；转轴300后径向轴承气浮面位置设有u型排气凹槽，便于压缩空气从气浮面排出，防止气流扰动给整个气浮主轴稳定性造成影响；
32.电机组件500由水冷套501、电机定子502、电机动子503组成。其中水冷套501上设有水冷槽，水冷套501固定在外壳上，冷却由进水口流入经过外壳400流经水冷套501上设置的水冷槽，由设置在外壳上的出水口流出，为整个电机组件500进行冷却；水冷套501前后凹槽两端安装有密封圈，保证水冷密封性；电机定子502为绕组线圈，固定在水冷套501上；电机动子503为多极永磁体，固定在转轴300上，电机动子503带动转轴300同步转动；
33.后端轴承组件700由后轴承套701、后轴承套节流器702、后径向轴承703组成。其中后轴承套701固定在外壳400上，后径向轴承703固定在后轴承套701上形成气室，后径向轴承703上装有后轴承套节流器702；压缩空气由气室通过后轴承套节流器702进入后径向轴承703与转轴300之间间隙，采用压缩空气将整个转轴300浮起，为整个气浮主轴后端端提供径向刚度，起到径向辅助支撑作用。
34.本实用新型的工作原理如下：
35.本实用新型的气浮轴承组件在实际使用过程中，压缩气体经节流器206进入轴承组件与转轴300间隙，将转轴300浮起，为转轴300提供轴向与径向支撑；直驱力矩电机组件500安装在前端轴承组件200与后端轴承组件700之间，为转轴300提供回转驱动力；冷却由进水口流入经过外壳400流经水冷套501上设置的水冷槽，由设置在外壳上的出水口流出，为整个电机组件500进行冷却；水冷套501前后凹槽两端安装有密封圈，保证水冷密封性；此外，压缩空气还可以由气室通过后轴承套节流器702进入后径向轴承703与转轴300之间间隙，采用压缩空气将整个转轴300浮起，为整个气浮主轴后端端提供径向刚度，起到径向辅助支撑作用。
36.最后应说明的几点是：首先，在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
37.其次：本实用新型公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本实用新型同一实施例及不同实施例可以相互组合；
38.最后：以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。