一种高精度液体静压主轴的制作方法

本发明涉及高精度主轴，特别是一种高精度液体静压主轴。

背景技术：

目前数控机床的主轴大多数采用滚动轴承支承，一般能确保3～5μm的主轴回转精度。但是，数控机床的精度一直在不断地提高，为使机床加工精度提高，加工表面粗糙度ra≤0.2μm，就要求机床主轴旋转时的振动小。而采用滚动轴承的主轴，因滚动轴承内部的滚动体会产生振动，加工表面粗糙度无法达到ra≤0.2μm。另外，还有一种传统的机床主轴采用液体动静压主轴，例如磨床主轴，这种液体动静压主轴的旋转精度可达到1μm，在高速运转时能达到较好的旋转精度和较高的刚度，但此类液体动静压主轴仅适用于磨床类产品，在一些其他类的机床产品中不能适用。由于此类液体静压主轴在转速较低时，无法产生足够的压差，无法满足在低速运转时达到较好的旋转精度和较高的刚度要求。此外，现有的静压主轴因油路管路堵住、油孔不通、静压系统供油不正常等原因导致主轴外套腔体内液体压力过低，无法正常运转，由于无法对其腔体内液体压力进行实时检测，因此只能等到液体静压主轴停止运转后进行维修，对加工作业效率造成较大影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高精度液体静压主轴，在高速运转时具有较高的旋转精度和刚度，同时也能满足低速运转时实现很高的旋转精度和刚度。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种高精度液体静压主轴，包括旋转主轴、主轴外套、前静压轴承组件、后静压轴承组件、主轴锁紧套、前密封盖组件、后密封盖组件，旋转主轴两端同轴支撑安装于主轴外套内的前静压轴承组件及后静压轴承组件内，主轴外套两端分别安装前密封盖组件、后密封盖组件，主轴锁紧套与旋转主轴紧配合安装，主轴外套制有进油孔及回油孔：所述旋转主轴前端部制有定位轴台，前静压轴承组件的前端面制有与该定位轴台相配合的前止推压力油腔，前静压轴承组件的后端面制有与主轴锁紧套相配合的后止推压力油腔，前密封盖组件对应前止推压力油腔所在径向位置制有回油腔及回油出口，该回油腔通过回油出口与主轴外套的回油通道连通，该回油通道连通回油孔。

而且，所述后密封盖组件制有一回油腔及一回油出口，并与所述回油通道连通，该回油通道连通所述回油孔。

而且，所述主轴外套上还制有第二回油孔，该第二回油孔通过主轴外套所制的第二回油通道连通，并连通至主轴外套与旋转主轴之间的中部油腔。

而且，所述前密封盖组件包括前端密封盖、前端旋转油封及前端油封盖，后密封件组件包括后端密封盖、后端旋转油封及后油封盖。

而且，所述前密封盖组件为前气密封端盖，所述后密封盖组件为后气密封端盖。

而且，所述前静压轴承制有轴承进油孔、定心压力油腔、径向节流器、前止推压力油腔、后止推压力油腔、止推向节流器，轴承进油孔与径向节流器、止推向节流器连通；前静压轴承的前止推压力油腔、后止推压力油腔分别制有第一检测孔、第二检测孔，该第一检测孔、第二检测孔经前静压轴承所制第一检测通道连通至主轴外套上所制的表安装孔；前静压轴承的定心压力油腔均制有第三检测孔，在前静压轴承的的前端法兰部制有第二检测通道，第二检测通道连通至前静压轴承上所制的仪表安装孔。

而且，所述后静压轴承制有轴承进油孔、定心压力油腔、径向节流器、前止推压力油腔、后止推压力油腔、止推向节流器，轴承进油孔与径向节流器、止推向节流器连通；后静压轴承的定心压力油腔均制有第四检测孔，在后静压轴承的的前端法兰部制有第三检测通道，第三检测通道连通至后静压轴承上所制的仪表安装孔。

而且，所述前密封盖组件采用前端气密封盖，所述后密封盖组件采用后端气密封盖。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明的高精度液体静压主轴，包括旋转主轴、前静压轴承组件、后静压轴承组件、主轴锁紧套、前密封端盖组件、后密封端盖组件和液体静压供油系统，旋转主轴与主轴锁紧套紧固安装，旋转主轴与主轴锁紧套及前静压轴承组件形成具有径向定心作用和轴向止推作用的前液体静压组件；旋转主轴与后静压轴承组件形成具有辅助定心作用的后液体静压组件。

2、本发明的高精度液体静压主轴，旋转主轴前端部制有定位轴台，前静压轴承组件的前端面制有前止推压力油腔，前静压轴承组件的后端面制有后止推压力油腔，前静压轴承组件通过内孔中的定心压力油腔形成液压油膜，实现轴承的径向定心作用，并通过前静压轴承组件前端面前止推压力油腔与旋转主轴定位轴台端面形成液压油膜；前静压轴承组件后端面的后止推压力油腔与主轴锁紧套端面之间的液压油膜实现轴承的轴向止推作用。

3、本发明的高精度液体静压主轴，液压油自前端密封盖和后端密封盖内部分别设置的第一回油出口、第二回油出口流出后，到达主轴外套内部的第一回油通道，再经第一回油孔流出，另外一处连通主轴外套内的中部油腔，直接从主轴外套上的第二回油通道流出至第二回油孔，进入供油系统的油箱内，回油通道设计合理，液压油压力均匀，易于流出，形成完整且利于主轴外套内液体进入回油通道的供油系统，避免油液返回至内部的压力油腔，从而避免压力油腔工作效力降低。

4、本发明的高精度液体静压主轴，通过前、后静压轴承的各定心压力油腔及止推压力油腔所设置的检测孔对各腔体内的液压油压力进行实时检测，避免因油路管路堵住，油孔不通导致静压系统供油不正常及主轴外套腔体内液体压力过低，无法正常运转的问题，提高作业效率。

5、本发明的高精度液体静压主轴，采用前端气密封盖和后端气密封盖，分别替换零件前端密封盖和后端密封盖，可以有效的解决主轴高转速的导致的旋转油封发热问题，通过在前端进气孔和后端进气孔内通入空气，使主轴内的液压油不从主轴前后端盖流出。

6、本发明的高精度液体静压主轴，设计合理，静压供油系统运行更加可靠，有效保证在高速运转时具有很高的旋转精度和刚度，同时低速运转时实现很高的旋转精度和刚度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图(剖视图)；

图2为本发明的结构示意图(显示回油孔)；

图3为本发明的立体图；

图4为本发明的前/后液体静压轴承的主视图；

图5为本发明的前/后液体静压轴承的立体图；

图6为图4的剖视图；

图7为图3的剖视图(另一角度)；

图8为本发明的另一实施例的结构示意图(剖视图)。

附图标记说明：

1-旋转主轴、101-定位轴台、2-前端油封盖、3-前端旋转油封、4-前端密封盖、5-前静压轴承、6-前端轴承套、7-主轴外套、8-主轴锁紧套、9-胀紧套、10-后静压轴承、11-后端轴承套、12-后端密封盖、13-后端旋转油封、14-后油封盖、15-进油孔、16-回油孔、17-定心压力油腔、18-止推压力油腔、1801-前止推压力油腔、1802-后止推压力油腔、19-中部油腔、20-定心压力油腔、21-第一回油通道、22-轴承进油孔、23-轴承进油孔、24-第一检测孔、25-止推向节流器、26-径向节流器、27-第一回油腔、28-第一回油出口、29-第二回油出口、30-第二回油腔、31-第二回油通道、32-第二检测孔、33-第一检测通道、34-第一仪表安装孔、35-第三检测孔、36-第二检测通道、37-第二仪表安装孔、38-前端气密封盖、39-前端进气孔、40-后端气密封盖、41-后端进气孔。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种高精度液体静压主轴，如图1所示，包括旋转主轴1、主轴外套7、前静压轴承组件、后静压轴承组件、主轴锁紧套8、前密封盖组件、后密封盖组件，旋转主轴两端同轴支撑安装于主轴外套内的前静压轴承组件及后静压轴承组件内，主轴外套两端分别安装前密封盖组件、后密封盖组件，主轴锁紧套8位于主轴外套7内并与旋转主轴1同轴紧配合安装。主轴外套7制有进油孔15及回油孔16。主轴锁紧套8后端安装胀紧套9。

前静压轴承组件包括前静压轴承5及前端轴承套6。前静压轴承制有轴承进油孔22、定心压力油腔17、径向节流器26、止推压力油腔18、止推向节流器25。轴承进油孔22与径向节流器26、止推向节流器17连通，定心压力油腔17、径向节流器26根据使用需求均匀排布于前静压轴承的内壁，本实施例中为四组定心压力油腔17及径向节流器。径向节流器26均制有进油孔及回油孔。前静压主轴的前端面及后端面均设置止推压力油腔18及止推向节流器25，止推向节流器25均制有进油孔及回油孔。止推压力油腔18包括位于前静压轴承前端面及后端面的前止推压力油腔1801及后止推压力油腔1802。前止推压力油腔1801及后止推压力油腔1802均为对称设置于静压轴承的前端面或后端面的两个，共四个止推压力油腔。旋转主轴1的前端部制有定位轴台101。前静压轴承5的前止推压力油腔1801与该定位轴台101相配合，后止推压力油腔1802与主轴锁紧套7的前端面配合。

后静压轴承组件包括后静压轴承10及后端轴承套11，后静压轴承制有轴承进油孔23、定心压力油腔20、径向节流器、止推压力油腔、止推向节流器，径向节流器及止推向节流器均制有进油孔及回油孔。后静压轴承与前静压轴承的结构相同，可互换。

如图2所示，前密封盖组件包括前端密封盖4、前端旋转油封3及前端油封盖2，前端密封盖4对应前静压轴承5的前止推压力油腔1801所在径向位置制有第一回油腔27及第一回油出口28，该第一回油腔27及第一回油出口28与主轴外套7的第一回油通道21连通，该第一回油通道21连通至主轴外套7上所制的第一回油孔1601。后密封盖组件包括后端密封盖12、后端旋转油封13及后油封盖14。后端密封盖12与后静压轴承10的后端面之间形成第二回油腔30，在后端密封盖12上制有与该第二回油腔30连通的第二回油出口29，该第二回油出口29与第一回油通道21连通，并连通至第一回油孔1601，如图3所示。主轴外套上还制有第二回油孔1602，该第二回油孔1602通过主轴外套7所制的第二回油通道31连通，并连通至主轴外套7与旋转主轴之间的中部油腔19。

静压供油系统经行优化设计，由进油孔15经过主轴外套7，分别进入前端轴承套6和后端轴承套11，再分别进入前端静压轴承5和后端静压轴承10的定心压力油腔21、止推压力油腔18，分别与旋转主轴1建立液体静压系统，将旋转主轴1悬浮在液体油膜中。液压油经过前端静压轴承5和后端静压轴承10的节流器及各压力油腔后流出，前端的液压油流入前端密封盖2，后端的液压油流入后端密封盖12，由于前端密封盖2和后端密封盖12两端均安装有耐低压的旋转油封3和13，液压油分别从前端密封盖2和后端密封盖12内部设置的第一回油出口28、第二回油出口29流出，到达主轴外套7内部的第一回油通道21，再分别在回油孔1601流出，另外一处回油孔1602不经过前端密封盖2和后端密封盖12，直接从主轴外套7的中部油腔19，直接从主轴外套7上的第二回油通道31经第二回油孔1602流出，进入供油系统的油箱内，使液压油循环使用。

前端密封盖4对应前静压轴承5的前止推压力油腔1801所在径向位置制有第一回油腔27及第一回油出口28，该第一回油腔27及第一回油出口28与主轴外套7的第一回油通道21连通，形成完整且利于主轴外套内液体进入回油通道的供油系统，避免油液返回至内部的压力油腔，从而避免压力油腔工作效力降低。

如图4、5、6所示，在前静压轴承5的前止推压力油腔1801、后止推压力油腔1802分别制有第一检测孔24、第二检测孔32，该第一检测孔24、第二检测孔32经前静压轴承5及其法兰内部所制的第一检测通道33，连通至前静压轴承5上所制的第一仪表安装孔34，在该第一仪表安装孔34上安装压力检测仪表42，从而将压力信号传输至压力检测仪表42，实现对前静压轴承的前、后止推压力油腔的液压油压力进行检测。

如图7所示，在前静压轴承5的各定心压力油腔17均制有第三检测孔35，在前静压轴承的的前端法兰部制有第二检测通道36，第二检测通道36连通至前静压轴承5上所制的第二仪表安装孔37，在该第二仪表安装孔37上安装压力检测仪表，从而将压力信号传输至压力检测仪表，实现对前静压轴承的定心压力油腔的液压油压力进行检测。

后静压轴承10制有轴承进油孔、定心压力油腔20、径向节流器、前止推压力油腔、后止推压力油腔、止推向节流器，轴承进油孔与径向节流器、止推向节流器连通；后静压轴承的定心压力油腔均制有第四检测孔，在后静压轴承的的前端法兰部制有第三检测通道，第三检测通道连通至后静压轴承上所制的第三仪表安装孔。(与前静压轴承类似，省略附图)实现对后静压轴承的定心压力油腔的液压油压力进行检测。

通过对前、后静压轴承的各定心压力油腔及止推压力油腔的液压油压力进行实时检测，避免因油路管路堵住，油孔不通，导致静压系统供油不正常及主轴外套腔体内液体压力过低，无法正常运转的问题，提高作业效率。

实施例2

一种高精度液体静压主轴，如图8所示，采用前端气密封盖38和后端气密封盖40，分别替换零件前端密封盖4和后端密封盖12，可以有效的解决主轴高转速的导致的旋转油封发热问题。前端气密封盖38和后端气密封盖40分别设置前端进气孔39、后端进气孔41。在前端进气孔39和后端进气孔41内通入空气，使主轴内的液压油不从主轴前后端盖流出。其他同于实施例1。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。