數字式電液伺服泵控制的超精密動靜壓軸承及超微進給機構制造技術

一種數字式電液伺服泵控制的超精密動靜壓軸承及超微進給機構，有向主軸機構供油的第一供油系統，向主軸結構中的前定心靜壓軸承供油的第二供油系統；主軸結構有主軸、套在主軸前端的前定心動靜壓軸承套、套在主軸后端的后定心動靜壓軸承套和設置在主軸前端設定位置的靜壓止推軸承及法蘭構成；前定心動靜壓軸承套和后定心動靜壓軸承套的內周面上均布有四個承壓槽和四個回油槽，后定心動靜壓軸承套的四個承壓槽由第一供油系統供油，前定心動靜壓軸承套的垂直方向的兩個承壓槽由第一供油系統供油，而水平方向的兩個承壓槽分別由第一供油系統和第二供油系統供油；前定心動靜壓軸承套和后定心動靜壓軸承套的四個回油槽均與油箱相通；靜壓止推軸承由第一供油系統供油。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于一種動靜壓軸承，特別是涉及一種能夠提高主軸的轉動精度的數 字式電液伺服泵控制的超精密動靜壓軸承及超微進給機構。
技術介紹
動靜壓軸承由于具有摩擦力小，使用壽命長，抗振性能好，精度較高等特點，在機 床主軸上獲得廣泛的應用，但隨著工業技術的發展，特別是國防工業、航空工業的發展，對 主軸的旋轉精度要求越來越高，常規的動靜壓軸承已不能滿足需要，因此需要研發旋轉精 度更高的動靜壓軸承(主軸徑向跳動0. 0001 0. 000001mm)。同時在超精密加工中，需要 0. 0001 0. OOOOOlmm的微細進給，而這靠現在已有的常規進給機構是無法完成的。圖1為傳統恒壓供油動靜壓軸承原理圖，這種恒壓供油動靜壓軸承由供油系統1， 小孔節流器2和主軸結構3三部分組成，其工作原理如下當供油系統的油泵尚未啟動時， 軸承油腔內沒有壓力油，主軸4由于重力而壓在軸承套的下部。油泵啟動后，壓力油通過節 流器進入相對應的軸承承載腔。如果忽略主軸4的重量，則主軸4會被油壓浮起至軸承套 中心位置，此時主軸4各處的間隙相等，各承載腔壓力相等，主軸4處于液體摩擦狀態，主軸 4可以啟動。當主軸4受到外載荷的作用時，會在外力F的作用下產生一個微小位移e (見圖 2)，使下油腔7的間隙從Iltl變小為Iltl - e，封油面上的油阻力增大，從而使下油腔7的壓力 上升，相應的對面的上油腔9的壓力會下降，從而有一壓差作用在主軸4上，當這一壓差大 到一定程度時，其產生的反作用力與外力F平衡時，主軸4就停止在一個新的位置。這就是 動靜壓主軸的工作原理，它告訴我們，這種主軸的工作是建立在主軸的適量移動上，沒有這 一移動，它就無法工作。在實際的靜壓軸承中，這一移動量只有幾微米，這對大多數的使用 場合精度已是足夠了。但隨著國防工業的發展，特別是航空航天事業的發展，需要把主軸的 轉動精度提高到更高，使其回轉精度達到0. OOOOlmm或更高。
技術實現思路
本技術為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種能夠提高主軸的轉動 精度和剛度的數字式電液伺服泵控制的超精密動靜壓軸承及超微進給機構。本技術為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是一種數字式 電液伺服泵控制的超精密動靜壓軸承及超微進給機構，包括有分別通過9個小孔節流器向 主軸機構供油的第一供油系統，還設置有向主軸結構中的前定心靜壓軸承供油的第二供油 系統；所述主軸結構是由主軸、套在主軸前端的前定心動靜壓軸承套、套在主軸后端的后定 心動靜壓軸承套和設置在主軸前端設定位置的靜壓止推軸承及法蘭構成；所述前定心動靜 壓軸承套和后定心動靜壓軸承套的內周面上各設置有均布的四個承壓槽和四個回油槽，后 定心動靜壓軸承套的四個承壓槽由所述第一供油系統通過四個節流器供油，所述前定心動靜壓軸承套的垂直方向的兩個承壓槽由所述第一供油系統通過節流器供油，而水平方向的 兩個承壓槽中的一個由第二供油系統供油，另一個仍由第一供油系統通過節流器供油；所 述的前定心動靜壓軸承套和后定心動靜壓軸承套的四個回油槽均與油箱相通；所述的靜壓 止推軸承經由小孔節流器由第一供油系統供油。所述的第二供油系統包括有通過油路依次相連的油箱、粗濾油器、泵和精密油濾 器，所述的泵連接伺服電機，所述的伺服電機是通過依次連接第二放大器及比較器接收控 制指令信號來驅動泵，所述的精密油濾器的輸出通過油路連接所述的前定心動靜壓軸承套 水平方向的兩個承壓槽中的一個，所述的泵和伺服電機構成數字式電液伺服泵。所述的前定心動靜壓軸承套水平方向的兩個承壓槽中由供油系統供油的那個承 壓槽處設置有一精密壓力傳感器，所述的精密壓力傳感器通過第一放大器與比較器相連。一種數字式電液伺服泵控制的超精密動靜壓軸承及超微進給機構，包括有分別通 過3個小孔節流器向主軸機構供油的第一供油系統，還設置有向主軸結構中的前定心靜壓 軸承供油的第二供油系統；所述主軸結構是由主軸、套在主軸前端的前定心動靜壓軸承套、 套在主軸后端的后定心動靜壓軸承套和設置在主軸前端設定位置的靜壓止推軸承及法蘭 構成；所述前定心動靜壓軸承套的內周面上設置有3對共6個均布承壓槽和六個回油槽，所 述每對承壓槽中的一個承壓槽是由第一供油系統供油，與該承壓槽對應的另一個承壓槽是 由第二供油系統供油，所述的六個回油槽均與油箱相通；所述的靜壓止推軸承經由小孔節 流器由第一供油系統供油。所述的第二供油系統包括有分別對應的向三個承壓槽供油的三個相同結構的數 字式供油系統，所述的數字式供油系統包括有通過油路依次連接的油箱、粗濾油器、泵和精 密油濾器，所述的泵連接伺服電機，所述的伺服電機是通過依次連接第二放大器及比較器 接收控制指令信號來驅動泵，所述的精密油濾器的輸出通過油路連接所述的承壓槽，所述 的泵和伺服電機構成數字式電液伺服泵。所述的由第一供油系統供油的三個承壓槽處各設置1個精密壓力傳感器，每一個 精密壓力傳感器通過一個第一放大器與比較器相連。本技術具有的優點和積極效果是，本技術的數字式電液伺服泵控制的超 精密動靜壓軸承及超微進給機構，具有以下優點1.旋轉精度高，主軸徑向跳動彡IOnm ；2.剛性更高，抗振性好；3.本技術可利用數字式伺服泵的控制，通過改變油膜的厚度，使主軸產生一 相應微小位移用來完成超精加工中的超精進給，即本技術可作為超精密進給機構使 用；4.本技術由于可以檢測主軸的承壓槽的壓力變化，可同時具有磨削指示和防 碰撞功能。5.如有需要，與前軸承由數字式電液伺服泵控制的承壓槽對面的承壓槽也可使用 數字式電液伺服泵控制，這樣可提高控制的靈敏度，同樣后軸承和推力軸承也可以采用數 字式電液伺服泵控制，只是這樣成本也會大大提高。6.由于可以減小主軸的移動幅度，本技術也可用作主軸的動平衡裝置。7.本技術中的精密壓力傳感器也可改用高分辨率精密位移傳感器，伺服電機也可改為變頻電機。附圖說明圖1是現有技術的動靜壓軸承的結構示意圖；圖2是圖1中主軸受到外載荷的作用時的結構示意圖；圖3. 1是本技術數字式電液伺服泵控制的超精密動靜壓軸承及超微進給機 構的結構示意圖；圖3. 2是數字式電液伺服泵控制的超精密動靜壓軸承及超微進給機構控制原理 圖；圖4是本技術數字式電液伺服泵控制的超精密動靜壓軸承及超微進給機構 的另一實施例的結構示意圖。圖中的標號分別是1 一第一供油系統；2—小孔節流器；3—主軸結構；4一主軸；5—法蘭；6—靜壓止 推軸承套；7—下油腔；8、8'-前定心動靜壓軸承套；9一上油腔；10—第二放大器；11一 后定心動靜壓軸承套；12—承壓槽；13 —回油槽；14一油箱；15—泵；16—第二供油系統； 17—精密壓力傳感器；18—第一放大器；19—比較器；20—壓力繼電器；21—油箱；22—吸 油粗濾；23—電機；24—油泵；25—壓力表J6—溢流閥；27—粗濾油器；觀一精密油濾； 四一蓄能器；30—單向閥；31—壓力表；A—靜壓止推軸承；B、B' 一前定心靜壓軸承；C一 后定心靜壓軸承；32—伺服電機；33—粗濾油器；34—油箱；35—精密油濾器；36—指令； 37—數字式電液伺服泵；38—主軸位置；39—精密壓力傳感器。具體實施方式為能進一步了解本技術的
技術實現思路
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【技術保護點】
一種數字式電液伺服泵控制的超精密動靜壓軸承及超微進給機構，包括有分別通過９個小孔節流器（２）向主軸機構（３）供油的第一供油系統（１），其特征在于，還設置有向主軸結構（３）中的前定心靜壓軸承（Ｂ）供油的第二供油系統（１６）；所述主軸結構（３）是由主軸（４）、套在主軸（４）前端的前定心動靜壓軸承套（８）、套在主軸（４）后端的后定心動靜壓軸承套（１１）和設置在主軸（４）前端設定位置的靜壓止推軸承（６）及法蘭（５）構成；所述前定心動靜壓軸承套（８）和后定心動靜壓軸承套（１１）的內周面上各設置有均布的四個承壓槽（１２）和四個回油槽（１３），后定心動靜壓軸承套（１１）的四個承壓槽（１２）由所述第一供油系統（１）通過四個節流器（２）供油，所述前定心動靜壓軸承套（８）的垂直方向的兩個承壓槽（１２）由所述第一供油系統（１）通過節流器（２）供油，而水平方向的兩個承壓槽（１２）中的一個由第二供油系統（１６）供油，另一個仍由第一供油系統（１）通過節流器（２）供油；所述的前定心動靜壓軸承套（８）和后定心動靜壓軸承套（１１）的四個回油槽（１３）均與油箱（１４）相通；所述的靜壓止推軸承（６）經由小孔節流器（２）由第一供油系統（１）供油。...

【技術特征摘要】
1.一種數字式電液伺服泵控制的超精密動靜壓軸承及超微進給機構，包括有分別通過 9個小孔節流器(2)向主軸機構(3)供油的第一供油系統(1)，其特征在于，還設置有向主軸 結構(3)中的前定心靜壓軸承(B)供油的第二供油系統(16)；所述主軸結構(3)是由主軸 (4)、套在主軸(4)前端的前定心動靜壓軸承套(8)、套在主軸(4)后端的后定心動靜壓軸承 套(11)和設置在主軸(4)前端設定位置的靜壓止推軸承(6)及法蘭(5)構成；所述前定心動 靜壓軸承套(8)和后定心動靜壓軸承套(11)的內周面上各設置有均布的四個承壓槽(12) 和四個回油槽(13)，后定心動靜壓軸承套(11)的四個承壓槽(12)由所述第一供油系統(1) 通過四個節流器(2)供油，所述前定心動靜壓軸承套(8)的垂直方向的兩個承壓槽(12)由 所述第一供油系統(1)通過節流器(2)供油，而水平方向的兩個承壓槽(12)中的一個由第 二供油系統(16)供油，另一個仍由第一供油系統(1)通過節流器(2)供油；所述的前定心動 靜壓軸承套(8)和后定心動靜壓軸承套(11)的四個回油槽(13)均與油箱(14)相通；所述 的靜壓止推軸承(6)經由小孔節流器(2)由第一供油系統(1)供油。2.根據權利要求1所述的數字式電液伺服泵控制的超精密動靜壓軸承及超微進給機 構，其特征是所述的第二供油系統(16)包括有通過油路依次相連的油箱(34)、粗濾油器 (33)、泵(15)和精密油濾器(35)，所述的泵(15)連接伺服電機(32)，所述的伺服電機(32) 是通過依次連接第二放大器(10)及比較器(19)接收控制指令信號(L)來驅動泵(15)，所述 的精密油濾器(35)的輸出通過油路連接所述的前定心動靜壓軸承套(8)水平方向的兩個 承壓槽(12)中的一個，所述的泵(15)和伺服電機(32)構成數字式電液伺服泵。3.根據權利要求2所述的數字式電液伺服泵控制的超精密動靜壓軸承及超微進給機 構，其特征是所述的前定心動靜壓軸承套(8)水平方向的兩個承壓槽(12)中由供油...

【專利技術屬性】
技術研發人員：路文忠，
申請(專利權)人：路文忠，
類型：實用新型
國別省市：12[]