一種空氣靜力軸承心軸，其包括一個軸頸處于空氣靜力軸承（２０４）內的軸（２），所述軸承包括至少一個供應口（２４１），用于供應氣體從而在所述軸和所述軸承之間產生軸頸氣膜，其中所述心軸以這樣的方式布置，使得在使用中繞所述軸承產生不均勻的壓力分布以產生減振作用，從而控制所述軸（２）在所述軸承（２０４）中的偏擺。一種空氣靜力軸承心軸配置，其包括一個空氣靜力軸承心軸以及一個主動控制系統（１００１），所述主動控制系統用于在使用中控制到所述軸頸氣膜的氣體供應和從所述軸頸氣膜的氣體排出中的至少一個，從而可控制地改變繞所述軸承（１０４）的壓力分布。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及空氣靜力軸承心軸以及用于這種心軸的軸承。
技術介紹
這樣的空氣靜力軸承心軸典型地用在諸如高速鉆孔的加工應用中，例如印刷電路板的鉆孔。這樣的鉆孔機可以在比方說50,000到 300, OOOrpm范圍的轉速下運轉。尤其在印刷電路板鉆孔中，要求具有 可以在大范圍的轉速下工作從而對大范圍的刀具直徑適用的心軸。 (一般而言，刀具直徑越小，刀具必須轉得越快以獲得足夠的切削速 度從而提供滿意的鉆孔。)在高速空氣靜力心軸的設計中，最重要的設計參數之一是對軸組 件的在軸頸氣膜中生成的同步共振頻率的預測。有兩個受關注的基本 頻率，通常被稱為圓柱的和圓錐的旋振頻率一一其描述了軸在軸承系 統內的運動。雖然通過仔細設計和精確平衡極有可能使軸在這些共振 頻率內以及大大超出這些共振頻率而運轉，但是由于在這些高轉速下 氣膜減振的減少，軸會在共振頻率附近表現出相當大的徑向偏擺。理 想地，將心軸設計為使得這兩個頻率恰好一致，從而將偏擺較大的頻 率范圍最小化，但是這仍存在問題，尤其是心軸要在大范圍的速度下 工作的情況下。同樣真實的是，為了適應加工中所涉及的力，通常選擇可以在最 高期望速度下工作的最大心軸軸徑。不幸地，這在高速時增加了軸離心增大的問題，并因此在最高速 度時增加了在軸和徑向空氣軸承之間保持足夠間隙的問題。這通常導 致在較低速度時存在大于要求的間隙。這就接著會對軸承性能尤其是 剛度和減振產生不利的影響，這會導致增加上述的、共振頻率下的動 態問題。
技術實現思路
6本專利技術的一個目的在于提供旨在減輕現有心軸遇到的至少一些問 題的空氣靜力軸承心軸和軸承。根據本專利技術的一個專利技術點，提供了一種空氣靜力軸承心軸，其包 括一個軸頸處于空氣靜力軸承內的軸，所述軸承包括至少 一 系列噴嘴， 用于供應氣體從而在軸和軸承之間產生軸頸氣膜，其中所述噴嘴繞軸 承的圓周以這樣的方式布置，使得在使用中繞軸承產生不均勻的壓力分布，導致軸在軸承內部采用一個離軸(off-axis)的位置。這樣的布置可以產生減振作用，該減振作用有助于在達到一個或多個共振頻率時限制軸在軸承內的偏擺。該減振作用其特征可在于可以描述為擠壓膜減振作用。偏擺的附加減振可以源自軸承內的擠壓膜減振系數的增大。根據本專利技術的另一個專利技術點，提供了一種空氣靜力軸承心軸，其包括一個軸頸處于空氣靜力軸承內的軸，所述軸承包括至少一個供應所述心軸:i樣的方式布置:使得在使用中繞所述軸承^生不均勻的壓力分布以產生減振作用，從而控制所述軸在所述軸承內的偏擺。個離軸位置。所述軸承可以包括至少一個噴嘴系列，用于供應氣體從而在所述 軸和所述軸承之間產生軸頸氣膜，其中所述噴嘴繞所述軸承的圓周以 這樣的方式布置，使得在使用中繞所述軸承產生不均勻的壓力分布從 而使軸在軸承內部采用一個離軸位置。在所述系列中的每個噴嘴可以是平口噴嘴。在空氣靜力軸承中傳 統使用的類型中，術語平口噴嘴被使用不同于凹口噴嘴。在凹口噴嘴 中，噴嘴的出口布置在軸承表面的凹口或凹陷部分中。在平口噴嘴中， 噴嘴的出口在軸承表面。使用平口噴嘴也可能有助于減振。在所述噴嘴系列中的噴嘴可以布置為繞軸承表面不完整的一周。噴嘴可以繞所述軸承的圓周不均勻分布。噴嘴可以繞軸承的圓周布置，使得存在一個有噴嘴區域和一個無 噴嘴區域，其中無噴嘴區域占有圓周的一部分，該部分大于在有噴嘴 區域中相鄰噴嘴之間的平均圓周間隔。優選地，在有噴嘴區域內的噴7嘴等間隔分布。噴嘴可以這樣布置，使得在與無噴嘴區域的每個端部 交界的噴嘴之間的圓周間隔是在有噴嘴區域中的噴嘴之間的圓周間隔 的整數倍。噴嘴可以繞軸承的圓周不對稱地分布，使得如果考慮將該圓周分 為兩個且僅分為兩個區域，每個區域包括至少兩個噴嘴，那么在其中 一個區域中相鄰噴嘴的平均間隔大于在另一區域中相鄰噴嘴的平均間隔?？梢跃哂袃蓢娮煜盗?，所述系列互相軸向地間隔開。在一些實施方案中， 一系列內的噴嘴的出口可以布置在一條繞軸 承表面的圓周線上。在另一些實施方案中， 一系列內的噴嘴的出口可 以互相軸向地間隔開。可以例如以交4晉布置的方式i殳置所述出口 。優選地，所述噴嘴系列或每個噴嘴系列包括至少六個噴嘴，更優 選地所述噴嘴系列或每個噴嘴系列包括八個、九個或十個噴嘴。在一組實施方案中，軸承是在兩個軸承部分之間具有排氣裝置的 雙軸承。每個軸承部分可以具有相應的單噴嘴系列。與在常規空氣靜力軸承心軸中所選的噴嘴數和系列數相比，在本 軸承心軸中，優選地增加在每個系列中噴嘴的數量且相應地減少噴嘴系列數。這是因為，為了更能容忍離差(dispersion) —噴嘴間的壓 降，噴嘴越多越好，但是全面增加噴嘴的數量會使空氣消耗和運轉成 本上升。在現有類型的心軸中離差可能是一個重要的問題，因為為了 高的運轉速度會使用大的靜態間隙，還因為為改善減振而進行的噴嘴 配置，典型地"省去"噴嘴。該空氣靜力軸承心軸包括至少一個用于將氣體從氣膜離開軸承的 排氣裝置，其中氣體從氣膜的排出被控制以產生背壓，從而在軸承中 提供減振。該排氣裝置可以包括一種限制。軸承可以包括多個孔，每個孔在不被阻塞時都能用作一個供應口 。 所述多個孔中的至少一個被阻塞從而防止其用作供應口 ，同時在所述 多個孔中的其余孔不被阻塞且在使用中用作供應口。根據本專利技術的另一個專利技術點，提供了一種空氣靜力軸承心軸配置， 其包括空氣靜力軸承心軸，該心軸是根據上述任一專利技術點的空氣靜力軸承心軸；并且 包括一個軸頸處于空氣靜力軸承內的軸，該空氣靜力軸承包括 至少一個供應口 ，用于供應氣體從而在軸和軸承之間產生軸頸 氣膜，和主動控制系統，該主動控制系統用于控制到氣膜的氣體供應和 從氣膜的氣體排出中的至少一個，從而在使用中可控制地改變繞軸承 的壓力分布。該主動控制系統可以包括至少一個傳感器，用于檢測軸的工況； 至少一個閥，用于控制到氣膜的氣體供應和從氣膜的氣體排出中的至 少一個；以及一個控制模塊，用于響應該傳感器的輸出來控制所述閥 工作。根據本專利技術進一步的專利技術點，提供了 一種操作如上文限定的空氣 靜力軸承心軸的方法，該方法包括步驟相比于當所述軸正在所述系 統的一個共振頻率附近的預定范圍以外的速率下轉動時，當所述軸正 在該預定范圍內的速率下轉動時，使用所述主動控制系統以在所述軸 承中提供更高等級的減振。仍然根據本專利技術的更進一步專利技術點，提供了 一種控制軸在空氣靜 力軸承心軸的軸承內偏擺的方法，所述心軸包括一個軸頸處于空氣靜 力軸承內的軸，且所述軸承包括至少一個供應口，用于供應氣體從而 在所述軸和所述軸承之間產生軸頸氣膜，所述方法包括步驟繞軸承 產生不均勻的壓力分布從而對軸承內的軸的偏擺產生減振作用。該空氣靜力軸承心軸典型地會是高速心軸。該心軸可以被設計允 許軸相對于軸承在超過50， OOOrpm的速度下轉動。在一些情況下，該 心軸可以纟皮-沒計允i午軸相對于軸承在大約300， OOOrpm轉動。該心軸可以包括多個空氣靜力軸承。各軸承可以具有上文限定的一些或所有特征。根據本專利技術的另一專利技術點，提供了一種空氣靜力軸承心軸，其包 括一個軸頸處于空氣靜力軸承中的軸，該軸承包括至少一個噴嘴系列，用于供應氣體從而在軸和軸承之間產生軸頸氣膜，其中所述噴嘴繞軸 承的圓周不均勻地分布，使得在使用中在軸承內部該軸采用一個離軸位置。根據本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種空氣靜力軸承心軸，其包括一個軸頸處于空氣靜力軸承內的軸，所述軸承包括至少一個供應口，用于供應氣體從而在所述軸和所述軸承之間產生軸頸氣膜，其中所述心軸以這樣的方式布置，使得在使用中繞所述軸承產生不均勻的壓力分布以產生減振作用，從而控制所述軸在所述軸承內的偏擺。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：RJW鮑威爾，JD斯特拉頓，SR洛克，CP杰拉德，
申請(專利權)人：GSI集團有限公司，
類型：發明
國別省市：GB[英國]
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。