高速主軸液體滑動軸承端面節流結構的製作方法

2023-05-27 09:06:31 1

專利名稱：高速主軸液體滑動軸承端面節流結構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於機械製造領域，具體涉及高速主軸液體滑動軸承端面節流結構。
背景技術：
以高切削速度、高進給速度、高加工精度為主要特徵的高速精密加工是當代四大先進位 造技術之一，是繼數控技術之後使製造技術產生第二次革命性飛躍的一項高新技術。高速精 密加工工具機不僅具有極高的生產效率，而且可顯著地提高零件的加工精度和表面質量。高速 精密工具機的主軸作為核心功能部件，其性能的高低直接影響到高速精密加工工具機的整體發展 水平。
用於高速精密主軸的軸承包括磁懸浮軸承、空氣軸承、滾動軸承和液體滑動軸承等，其 中，液體滑動軸承由於承載能力強、潤滑介質具有阻尼減振和"均化"誤差的作用，因此採用 液體滑動軸承作為支撐的工具機主軸剛性好、迴轉精度高，非常適合於作為精密工具機如精密磨 床和精密鏜床的主軸部件。液體滑動軸承目前普遍採用的的節流形式有小孔節流、毛細管 節流、錐型或柱型的環面縫隙節流、薄膜反饋節流等，但是以上節流形式各有缺陷。
小孔節流的缺陷首先，小孔節流器加工難度大，且節流截面小，容易堵塞；其次，由 於流經小孔節流器的流量與油的粘度無關，而流經軸承的流量卻與粘度成反比，故使用小孔 節流的靜壓/動靜壓軸承，其軸承間隙和支承剛度與粘度和溫度相關，當油膜溫度升高時，軸 承性能不穩定，不宜用於溫度變化大的場合。
毛細管節流的缺陷毛細管節流器分為直通圓截面式和螺旋槽式非圓截面式。前者由於 保證層流條件所需的毛細管長度較長，故安裝空間較大， 一般只適合軸承轉速較低的情況(此 時油膜粘度較大，容易保證層流)；後者安裝空間相對較少且節流液阻可調，但是結構複雜， 常將多頭螺旋槽直接開在軸承的外圓柱表面上，每條螺旋槽控制一個油腔，因而對鑄件的質 量及孔的加工質量要求較高，同時節流器阻尼槽面的加工精度要求也高。
薄膜反饋節流的缺陷薄膜節流器的零件數目較多， 一般由上下殼體，銅墊片、薄片等 組成，加工精度高，裝配調試工作量大，因而成本高；節流後油流經過的管道較長，若設計 或裝配稍有不慎，就容易形成氣栓，影響動態油膜剛度和過渡特性；薄膜結構參數設計不當 時，會因反饋靈敏度過高而出現薄膜振蕩，發出"哨叫"等不穩定現象；佔用空間大，對於中 小型工具機，常由於結構而使用受到限制。
錐型或柱型的環面縫隙節流的缺陷節流面容易堵塞，且堵塞後難於維修，需要拆卸軸 承並重新磨軸承外圓面上的節流間隙；並且由於軸承拆卸後破壞了軸承外圓與軸承座的結合面，導致拆卸下來的軸承維修好後也只能配新的軸承座才能使用，或者需要加工新的軸承替 代拆卸下來的軸承；這導致主軸維修周期長，提高了用戶的使用成本。
另外，工程設計中，靜壓/動靜壓軸承結構參數都是依據最佳節流比來設計和選擇，然而， 零件存在加工誤差和測量誤差，在裝配調試過程中，往往出現節流比偏離最佳節流比的情況。 目前，針對該情況的處理措施有兩種 一是以損失一部分軸承的油膜剛度為代價，將節流比 控制在某個範圍內；二是重新加工節流器來試湊最佳節流比，但這不僅影響裝配調試進度， 而且仍難使節流比達到最佳值，在某些結構中，重新換掉節流器還需多次拆裝主軸，將使主 軸動平衡精度降低。
綜上所述，目前在高速精密主軸的液體滑動軸承中採用的節流方式由於存在上述缺陷， 導致液體滑動軸承未能在精密工具機上得到充分應用。
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構合理、便於對節流 間隙進行清理、便於調整和控制節流比、可簡化調試工序、節省維護時間和成本的高速主軸 液體滑動軸承端面節流結構。
為解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案。
一種高速主軸液體滑動軸承端面節流結構，包括主軸軸承的內壁上所設的壓力油腔和套 設於主軸軸承外的軸承座上所設的軸承座進油孔，還包括節流間隙、設於主軸軸承上的進油 通道和壓力油腔供油通道，所述節流間隙由主軸軸承與軸承端蓋之間的空隙構成，進油通道 一端與軸承座進油孔連通，另一端與節流間隙連通，壓力油腔供油通道一端與節流間隙連通， 另一端與壓力油腔連通。
所述進油通道包括軸承進油孔和節流間隙進油環槽，所述節流間隙進油環槽設於主軸軸 承的端面，並與節流間隙連通，所述軸承進油孔一端與軸承座進油孔連通，另一端與節流間 隙進油環槽連通。
所述節流間隙進油環槽設有兩圈，主軸軸承的端面上設有連通兩圈節流間隙進油環槽的 連通槽，主軸軸承的端面由節流間隙進油環槽和連通槽分隔出至少一個節流平臺。 所述節流間隙由主軸軸承與軸承端蓋內側的墊片之間的空隙構成。
與現有技術相比，本實用新型的優點在於將節流間隙設置在主軸軸承端面，在需要對 節流間隙進行調整、維護時，只需將軸承端蓋從軸承座上分離，而不需要將主軸軸承從軸承 座上拆卸下來，從而減少了工作量，節省了時間和成本；調整節流比時，只需更換軸承端蓋 或對軸承端蓋靠節流間隙的一端進行修整，即可通過調整節流間隙的大小實現對節流比的控制。本實用新型還在主軸軸承的端面設置有節流間隙進油環槽，可以使流油均勻的充滿整個 節流間隙；該節流間隙進油環槽可設為兩圈，並通過連通槽連通，同時將主軸軸承的端面分 隔出獨立的節流平臺，為壓力油腔提供穩定的壓力油。軸承端蓋內側設有墊片，調整節流比 時只需對軸承端蓋上的墊片進行更換或修整，可減少調試、維護成本。

圖1是本實用新型的結構示意圖2是圖1的A向視圖(去除軸承端蓋和墊片)。
圖中各標號表示
I、 軸承座 2、主軸軸承 3、軸承端蓋 4、主軸
5、節流間隙 6、墊片
II、 軸承座進油孔 12、回油通道 21、壓力油腔 22、進油通道 23、壓力油腔供油通道31、回油孔
221、軸承進油孔 222、節流間隙進油環槽
223、連通槽 224、環形槽
225、節流平臺具體實施方式
如圖1和圖2所示，本實用新型的高速主軸液體滑動軸承端面節流結構，包括主軸軸承 2的內壁上所設的壓力油腔21和套設於主軸軸承2外的軸承座1上所設的軸承座進油孔11， 還包括節流間隙5、設於主軸軸承2上的進油通道22和壓力油腔供油通道23，節流間隙5由 主軸軸承2與軸承端蓋3內側的墊片6之間的空隙構成，墊片6通過緊固件固定於軸承端蓋 3上，軸承端蓋3通過緊固件固定於軸承座1上，進油通道22—端與軸承座進油孔11連通， 另一端與節流間隙5連通，壓力油腔供油通道23—端與節流間隙5連通，另一端與壓力油腔 21連通。進油通道22包括軸承進油孔221和設於主軸軸承2端面的、與節流間隙5連通的 兩圈節流間隙進油環槽222，兩圈節流間隙進油環槽222通過主軸軸承2端面上所設的四個 連通槽223連通，軸承進油孔221 —端通過設於主軸軸承2外壁的環形槽224與軸承座進油 孔11連通，另一端與節流間隙進油環槽222連通，同時兩圈節流間隙進油環槽222和四個連 通槽223將主軸軸承2的端面分隔出四個獨立的節流平臺225，為壓力油腔21提供穩定的壓 力油。軸承端蓋3上還設有回油孔31，軸承座1上設有回油通道12，回油孔31與回油通道
512連通。從軸承座進油孔11進入主軸軸承2的流油經環形槽224進入軸承進油孔221，再從 軸承進油孔221進入一條節流間隙進油環槽222，此後，經連通槽223進入另一條節流間隙 進油環槽222，同時均勻的充滿整個節流間隙5，通過節流間隙5節流後的壓力油經壓力油腔 供油通道23輸送至壓力油腔21，在主軸軸承2和主軸4之間形成壓力油膜，從軸承端蓋3 一端洩出的流油經回油孔31流入回油通道12，由回油通道12回收。
本實用新型將節流間隙5設置在主軸軸承2的端面，在需要對節流間隙5進行調整、維 護時，只需將軸承端蓋3從軸承座1上分離，而不需要將主軸軸承2從軸承座1上拆卸下來， 從而減少了工作量，節省了時間和成本；調整節流比時，只需對軸承端蓋3上的墊片6進行 更換或修整，即可通過調整節流間隙5的大小實現對節流比的控制，不僅方便快捷，而且可 減少調試、維護成本。
權利要求1、一種高速主軸液體滑動軸承端面節流結構，包括主軸軸承(2)的內壁上所設的壓力油腔(21)和套設於主軸軸承(2)外的軸承座(1)上所設的軸承座進油孔(11)，其特徵在於還包括節流間隙(5)、設於主軸軸承(2)上的進油通道(22)和壓力油腔供油通道(23)，所述節流間隙(5)由主軸軸承(2)與軸承端蓋(3)之間的空隙構成，進油通道(22)一端與軸承座進油孔(11)連通，另一端與節流間隙(5)連通，壓力油腔供油通道(23)一端與節流間隙(5)連通，另一端與壓力油腔(21)連通。
2、 根據權利要求l所述的高速主軸液體滑動軸承端面節流結構，其特徵在於所述進油 通道(22)包括軸承進油孔(221)和節流間隙進油環槽(222)，所述節流間隙進油環槽(222) 設於主軸軸承(2)的端面，並與節流間隙(5)連通，所述軸承進油孔(221) —端與軸承座 進油孔(11)連通，另一端與節流間隙進油環槽(222)連通。
3、 根據權利要求2所述的高速主軸液體滑動軸承端面節流結構，其特徵在於所述節流 間隙進油環槽(222)設有兩圈，主軸軸承(2)的端面上設有連通兩圈節流間隙進油環槽(222) 的連通槽(223)，主軸軸承(2)的端面由節流間隙進油環槽(222)和連通槽(223)分隔出 至少一個節流平臺(225)。
4、 根據權利要求1至3中任一項所述的高速主軸液體滑動軸承端面節流結構，其特徵在 於所述節流間隙(5)由主軸軸承(2)與軸承端蓋(3)內側的墊片(6)之間的空隙構成。
專利摘要本實用新型公開了一種高速主軸液體滑動軸承端面節流結構，包括主軸軸承的內壁上所設的壓力油腔和套設於主軸軸承外的軸承座上所設的軸承座進油孔，還包括節流間隙、設於主軸軸承上的進油通道和壓力油腔供油通道，所述節流間隙由主軸軸承端面的節流平臺與安裝在軸承端蓋內面上的墊片之間的間隙構成，進油通道一端與軸承座進油孔連通，另一端與節流間隙連通，壓力油腔供油通道一端與節流間隙連通，另一端與壓力油腔連通。該高速主軸液體滑動軸承端面節流結構具有結構合理、便於對節流間隙進行清理、便於調整和控制節流比、可簡化調試工序、節省維護時間和成本的優點。
文檔編號F16C35/00GK201293044SQ200820159038
公開日2009年8月19日 申請日期2008年11月4日 優先權日2008年11月4日
發明者馮春亞, 熊萬裡, 紀宗輝, 袁巨龍, 陽雪兵 申請人:湖南大學