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气浮主轴

阅读：116发布：2021-02-27

IPRDB可以提供气浮主轴专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种气浮主轴，其包括同轴设置的心轴、轴套、壳体及轴承盖。壳体固定套设于轴套上。轴承盖设置于壳体的一端。轴套、壳体以及轴承盖共同形成一个收容空间。心轴活动地收容于收容空间中。心轴邻近轴承盖的一端的周缘形成有多个弧形槽。轴承盖上贯通开设有与收容空间相连通的多个倾斜孔，每个倾斜孔的位置与相应的弧形槽的位置相对应。经由多个倾斜孔吹向多个弧形槽的气体，能够驱动心轴在收容空间中转动。本实用新型的气浮主轴，其结构简单，且在气体的驱动下能够获得较大的转速并能够平稳地转动。，下面是气浮主轴专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种气浮主轴，其包括同轴设置的心轴、轴套、壳体及轴承盖，该壳体固定套设于该轴套上，该轴承盖设置于该壳体的一端，该轴套、该壳体以及该轴承盖共同形成一个收容空间，该心轴活动地收容于该收容空间中，其特征在于：该心轴邻近该轴承盖的一端的周缘形成有多个弧形槽，该轴承盖上贯通开设有与该收容空间相连通的多个倾斜孔，每个倾斜孔的位置与相应的弧形槽的位置相对应，经由该多个倾斜孔吹向该多个弧形槽的气体，能够驱动该心轴在该收容空间中转动。

2.如权利要求1所述的气浮主轴，其特征在于：该轴套的周壁上贯通开设有与该收容空间相连通的多个径向气浮孔，该壳体上开设有进气连通孔，该进气连通孔与该多个径向气浮孔相连通，该轴承盖上贯通开设有进气孔，该进气孔与该进气连通孔相连通。

3.如权利要求2所述的气浮主轴，其特征在于：该心轴包括杆体部及装设于该杆体部一端的驱动部，该多个弧形槽形成于该驱动部的周缘，该轴套套设于该杆体部上并整体位于该驱动部的一侧，该轴套上开设有与该进气连通孔及该收容空间相连通并邻近该驱动部的多个第一轴向气浮孔，该轴承盖上贯通开设有与该收容空间相连通的多个第二轴向气浮孔。

4.如权利要求3所述的气浮主轴，其特征在于：该轴承盖背离该心轴的一端凹设形成有环形通气槽以及环绕该通气槽设置的接气槽，该多个第二轴向气浮孔开设于该通气槽的底部，该多个倾斜孔开设于该接气槽的底部。

5.如权利要求4所述的气浮主轴，其特征在于：该气浮主轴还包括盖设于该轴承盖背离该心轴一端的第一端盖，该第一端盖上开设有与该通气槽及该进气孔相连通的第一接气孔以及与该接气槽相连通的第二接气孔。

6.如权利要求5所述的气浮主轴，其特征在于：该第一接气孔包括相互连通的第一接气部与第二接气部，该第一接气部与该通气槽相连通，该第二接气部与该进气孔相连通。

7.如权利要求2所述的气浮主轴，其特征在于：该轴套的外表面凹设形成有沿其中心轴线方向间隔设置的多个环形槽、连通该多个环形槽的连接槽、以及位于相邻两个环形槽之间的多个容气槽，该多个容气槽与该多个环形槽中邻近该轴套的一个环形槽相连通，该进气连通孔与该多个容气槽中的一个容气槽相连通，该多个径向气浮孔开设于该多个环形槽的底部。

8.如权利要求2所述的气浮主轴，其特征在于：该气浮主轴还包括夹设于该壳体与该轴承盖之间的调整环，该调整环开设有通孔，该通孔连通该进气孔与该进气连通孔。

9.如权利要求1所述的气浮主轴，其特征在于：该气浮主轴还包括装设于该壳体背离该轴承盖一端的第二端盖，该第二端盖贯通开设有穿设孔，该心轴远离该轴承盖的一端活动地穿过该穿设孔，该第二端盖还于该穿设孔的侧壁上形成与该穿设孔相连通的容气槽，该轴套上开设有与该收容空间及该容气槽相连通的第一排气孔。

10.如权利要求9所述的气浮主轴，其特征在于：该第二端盖邻近该壳体的一端凹设形成有环绕该穿设孔的排气槽，该壳体邻近该轴承盖的一侧凹设形成有连通槽，并于该连通槽的底部贯通该壳体邻近该第二端盖一端开设多个第一排气连通孔，该壳体还贯通其相对两端开设有多个第二排气连通孔，该多个第一排气连通孔与该多个第二排气连通孔分别与该排气槽相连通，该轴套上还开设有连通该收容空间与该连通槽的第二排气孔，该壳体的周缘开设有与相应的第二排气连通孔相连通的多个缺口。

说明书全文

气浮主轴

技术领域

[0001] 本实用新型涉及机床加工，特别涉及一种采用气体驱动的气浮主轴。

背景技术

[0002] 机床加工中，利用主轴带动刀具旋转以对工件进行加工。气浮主轴利用气浮轴承支撑心轴，并在气浮轴承与心轴之间形成一层气膜，使高速旋转的心轴和静止的气浮轴承避免直接接触，以避免心轴因其与轴承之间的摩擦导致的磨损，使心轴平稳运行，进而提高主轴的加工精度。现有的气浮主轴通过内置电机，以电机驱动心轴旋转，从而获得具有高转速的主轴。然而，该种气浮主轴，其结构复杂，且存在电机的发热及老化问题，导致维护成本较高。实用新型内容

[0003] 鉴于上述内容，有必要提供一种结构简单，维护成本较低，且能够获得高转速的气浮主轴。

[0004] 一种气浮主轴，其包括同轴设置的心轴、轴套、壳体及轴承盖，该壳体固定套设于该轴套上，该轴承盖设置于该壳体的一端，该轴套、该壳体以及该轴承盖共同形成一个收容空间，该心轴活动地收容于该收容空间中。该心轴邻近该轴承盖的一端的周缘形成有多个弧形槽，该轴承盖上贯通开设有与该收容空间相连通的多个倾斜孔，每个倾斜孔的位置与相应的弧形槽的位置相对应，经由该多个倾斜孔吹向该多个弧形槽的气体，能够驱动该心轴在该收容空间中转动。

[0005] 进一步地，该轴套的周壁上贯通开设有与该收容空间相连通的多个径向气浮孔，该壳体上开设有与该多个径向气浮孔相连通的进气连通孔，该轴承盖上贯通开设有与该进气连通孔相连通的进气孔；当外部气体由该进气孔经由该多个径向气浮孔进入该收容空间后，该心轴能够在该外部气体的作用下悬浮于该收容空间中。

[0006] 进一步地，该心轴包括杆体部及装设于该杆体部一端的驱动部，该多个弧形槽形成于该驱动部的周缘，该轴套套设于该杆体部上并整体位于该驱动部的一侧，该轴套上开设有与该进气连通孔及该收容空间相连通并邻近该驱动部的多个第一轴向气浮孔，该轴承盖上贯通开设有与该收容空间相连通的多个第二轴向气浮孔。

[0007] 进一步地，该轴承盖背离该心轴的一端凹设形成有环形通气槽以及环绕该通气槽设置的接气槽，该多个第二轴向气浮孔开设于该通气槽的底部，该多个倾斜孔开设于该接气槽的底部。

[0008] 进一步地，该气浮主轴还包括盖设于该轴承盖背离该心轴一端的第一端盖，该第一端盖上开设有与该通气槽及该进气孔相连通的第一接气孔以及与该接气槽相连通的第二接气孔。

[0009] 进一步地，该第一接气孔包括相互连通的第一接气部与第二接气部，该第一接气部与该通气槽相连通，该第二接气部与该进气孔相连通。

[0010] 进一步地，该轴套的外表面凹设形成有沿其中心轴线方向间隔设置的多个环形槽、连通该多个环形槽的连接槽、以及位于相邻两个环形槽之间的多个容气槽，该多个容气槽与该多个环形槽中邻近该轴套的一个环形槽相连通，该进气连通孔与该多个容气槽中的一个容气槽相连通，该多个径向气浮孔开设于该多个环形槽的底部。

[0011] 进一步地，该气浮主轴还包括夹设于该壳体与该轴承盖之间的调整环，该调整环开设有用于连通该进气孔与该进气连通孔的通孔。

[0012] 进一步地，该气浮主轴还包括装设于该壳体背离该轴承盖一端的第二端盖，该第二端盖贯通开设有穿设孔，该心轴远离该轴承盖的一端活动地穿过该穿设孔，该第二端盖还于该穿设孔的侧壁上形成与该穿设孔相连通的容气槽，该轴套上开设有与该收容空间及该容气槽相连通的第一排气孔。

[0013] 进一步地，该第二端盖邻近该壳体的一端凹设形成有环绕该穿设孔的排气槽，该壳体邻近该轴承盖的一侧凹设形成有连通槽，并于该连通槽的底部贯通该壳体邻近该第二端盖一端开设多个第一排气连通孔，该壳体还贯通其相对两端开设有多个第二排气连通孔，该多个第一排气连通孔与该多个第二排气连通孔分别与该排气槽相连通，该轴套上还开设有连通该收容空间与该连通槽的第二排气孔，该壳体的周缘开设有与相应的第二排气连通孔相连通的多个缺口。

[0014] 本实用新型的气浮主轴，通过设置在轴承盖上的多个倾斜孔以及形成于心轴上的多个弧形槽的配合，经由倾斜孔吹向弧形槽的气体驱动心轴转动，使心轴能够在气体的驱动下获得高的转速并运行平稳，同时简化了整个气浮主轴的结构。

附图说明

[0015] 图1为本实用新型实施方式的气浮主轴的立体示意图，所述气浮主轴包括轴套、壳体及第二端盖。

[0016] 图2为图1所示气浮主轴的分解示意图。

[0017] 图3为图1所示气浮主轴沿另一视角的分解示意图。

[0018] 图4为图3所示区域IV的放大示意图。

[0019] 图5为图1所示气浮主轴的立体剖视示意图。

[0020] 图6为图5所示区域VI-VI的放大示意图。

[0021] 图7为图1所示气浮主轴沿VII-VII的剖视示意图。

[0022] 图8为图1所示气浮主轴的轴套、壳体及第二端盖组装后的立体剖视示意图。

[0023] 主要元件符号说明

[0024]气浮主轴 100
心轴 10
杆体部 12
驱动部 14
弧形槽 142
轴套 20
凸缘 22
环形槽 24
径向气浮孔 242
第一排气孔 252
第二排气孔 254
连接槽 26
容气槽 28
第一轴向气浮孔 282
壳体 30
连通槽 32
第一排气连通孔 34
第二排气连通孔 36
进气连通孔 38
调整环 40
通孔 42
缺口 44
轴承盖 50
通气槽 52
第二轴向气浮孔 522
接气槽 54
倾斜孔 542
进气孔 56
第一端盖 70
第一接气孔 72
第一接气部 722
第二接气部 724
第二接气孔 74
第二端盖 60
穿设孔 62
容气槽 64
排气槽 66
收容空间 80

[0025] 如下具体实施方式将结合上述附图进一活动步说明本实用新型。

具体实施方式

[0026] 下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

[0027] 需要说明的是，当一个组件被认为是“设置于”或“装设于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“位于”或“穿出”另一个组件“外”时，指的是一个组件位于另一个组件的外部。本文所使用的术语“径向”、“轴向”以及类似的表述只是为了说明的目的。

[0028] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

[0029] 请一并参阅图1、图2及图7，本实施方式的气浮主轴100包括同轴设置的心轴10、轴套20、壳体30、调整环40、轴承盖50、第一端盖70及第二端盖60。壳体30固定套设于轴套20上。调整环40固定装设于壳体30的一端。轴承盖50封盖调整环40背离壳体30的一端。第一端盖70叠设于轴承盖50背离调整环40的一侧。第二端盖60封盖轴套20及壳体30远离调整环40的同一端。轴套20的内表面、调整环40的内表面、轴承盖50的端面以及第二端盖60的内表面共同形成收容空间80。心轴10活动地收容于收容空间中，且心轴10的一端活动穿出第二端盖60外。

[0030] 请一并参阅图2及图3，心轴10包括同轴设置的杆体部12与驱动部14。杆体部12大致为圆柱杆状。驱动部14大致为圆盘状，其位于杆体部12的一端，且驱动部14的直径大于杆体部12的直径。驱动部14的周缘形成有多个弧形槽142。每个弧形槽142由驱动部14邻近调整环40的一端延伸至其远离调整环40的另一端。本实施方式中，多个弧形槽142的弯曲方向沿顺时针方向排列，即当将驱动部14的周缘切断并展开，使多个弧形槽
142位于同一平面时，多个弧形槽142沿同一方向弯曲。本实施方式中，多个弧形槽142环绕沿驱动部14的周缘均匀间隔设置。

[0031] 轴套20大致为中空套筒状，其套设于杆体部12上并整体位于驱动部14的一侧。轴套20的内表面与杆体部12的外表面间隔预设距离，且轴套20邻近驱动部14的端面与驱动部14间隔预设距离。轴套20邻近驱动部14的一端径向凸伸形成有凸缘22。轴套20的外表面凹设形成有环绕其周缘延伸并沿其中心轴线方向间隔设置的多个环形槽24、连通多个环形槽24的连接槽26、以及与邻近凸缘22的一个环形槽24相连通并位于相邻两个环形槽24之间的多个容气槽28。本实施方式中，轴套20具有沿其中心轴线均匀间隔设置四个环形槽24，连接槽26沿与轴套20的中心轴线相平行的方向延伸。每个环形槽24的底面贯通轴套20的内表面开设有多个径向气浮孔242（参图7），且该多个径向气浮孔242环绕轴套20的中心轴均匀分布。每个容气槽28邻近凸缘22一侧的侧面贯通轴套20具有凸缘
22的一端的端面开设有第一轴向气浮孔282（参图4）。轴套20的内表面贯通其远离凸缘
22一端的端面开设有第一排气孔254（参图8）。第一排气孔254大致为L形。轴套20邻近凸缘22一端的外表面贯通其内表面开设有第二排气孔252（参图8）。本实施方式中，每个径向气浮孔242的孔径相同。

[0032] 壳体30大致为中空套筒状，其固定套设于轴套20上。本实施方式中，壳体30通过定位销（图未示）固定于轴套20上。可以理解，壳体30还可通过过盈配合以与轴套20连接。本实施方式中，壳体30的高度与轴套20的高度大致相等（参图7）。壳体30邻近凸缘22的一端凹设形成有环行连通槽32。连通槽32的横截面大致为台阶状。连通槽32的底面与凸缘22间隔预设距离，且第二排气孔252与连通槽32相连通（参图8）。连通槽32的底面开设有贯通壳体30远离凸缘22的一端，且环绕壳体30的中心轴线间隔设置的多个第一排气连通孔34。壳体30具有连通槽32的一端开设有贯通其另一端的多个第二排气连通孔36，以及贯通其内表面的进气连通孔38。本实施方式中，多个第一排气连通孔34的中心点与多个第二排气连通孔36的中心点的连线形成一个虚拟的圆，以使多个第一排气连通孔34及多个第二排气连通孔36能够通过设置于第二端盖60上的一个圆环相连通。进气连通孔38大致为L形，其与一个容气槽28相连通。

[0033] 调整环40套设于驱动部14上，并与壳体30具有排气槽32的一端相抵持。调整环40上开设有贯通其相对两端，并与进气连通孔38相连通的通孔42。调整环40的周缘上开设有间隔设置的多个缺口44。每个缺口44的位置与其相应的第二排气连通孔36的位置相对应，以使每个缺口44与相应的第二排气连通孔36相连通（参图1）。调整环40的内表面与驱动部14的外表面间隔预设距离。

[0034] 请一并参阅图2、图4及图5，轴承盖50大致为圆盘状，其装设于调整环40的一端，并整体位于驱动部14的一侧，且与驱动部14间隔预设距离。轴承盖50背离驱动部14的一端凹设有环绕轴承盖50的中心轴线延伸的环形通气槽52，以及环绕通气槽52的环形接气槽54。通气槽52的底壁上开设有贯通轴承盖50的另一端，并间隔设置的多个第二轴向气浮孔522。接气槽54的底壁上开设有贯通轴承盖50的另一端，并间隔设置，且相对驱动部14远离杆体部12一端的端面所在的平面倾斜设置的多个倾斜孔542。本实施方式中，多个倾斜孔542的倾斜方向沿顺时针方向排列。每个倾斜孔542的位置与相应的弧形槽142的位置相对应。由倾斜孔542进入的压缩气体能够吹动相应的弧形槽142转动，进而带动整个心轴10转动。轴承盖50上还开设有贯通其相对两端，并与通孔42相连通的进气孔56。
本实施方式中，径向气浮动孔242、第一轴向气浮孔282及第二轴向气浮孔522均直接通过钻孔加工形成。

[0035] 第一端盖70上开设有贯通其相对两端，并间隔设置的第一接气孔72及第二接气孔74。第一接气孔72包括相互连通的第一接气部722及第二接气部724。第一接气部722与通气槽52相连通，第二接气部72与进气孔56相连通。第二接气孔74与接气槽54相连通。

[0036] 第二端盖60套设于杆体部12远离驱动部14的一端，并固定装设于轴套20与壳体30的同一端。本实施方式中，第二端盖60通过销钉（图未示）固定于壳体30上。第二端盖60的大致中部位置贯通开设有供杆体部12穿过的穿设孔62。第二端盖60从其邻近轴套60的一端切削穿设孔62的侧壁形成有容气槽64。容气槽64环绕第二端盖60的中心轴线延伸，且与穿设孔62相连通。容气槽64的横截面大致为台阶状。容气槽64的位置与第一排气孔254的位置相对应，并与第一排气孔254相连通（参图8）。第二端盖60邻近轴套60的一端还凹设形成有环绕容气槽64设置的排气槽66。排气槽66与第一排气连通孔34及第二排气连通孔36相连通。本实施方式中，收容空间80由轴套20的内表面及其邻近驱动部14的端面、调整环40的内表面、轴承盖50朝向心轴10的端面以及第二端盖60的内表面共同围成。

[0037] 请参阅图7，使用时，气浮气体由第一接气孔72进入，一部分气浮气体经由第一接气部722流入通气槽52中，再经由多个第二轴向气浮孔522吹向驱动部14的第一端面。另一部分气浮气体依次经由第二接气部724、进气孔56、通孔42及进气连通孔38流入容气槽28中，其中，一部分气体流入多个第一轴向气浮孔282并吹向驱动部14的第二端面，另一部分气体流入多个径向气浮孔242并吹向杆体部14四周的侧面。在由多个第一轴向气浮孔282、多个第二轴向气浮孔522及多个径向气浮孔242吹入的气体的共同作用下，心轴10悬浮于收容空间80中。由径向气浮孔242吹向杆体部12四周侧面的气体，为心轴10提供了径向支撑力，使心轴10可承受径向负载。由第一轴向气浮孔242及第二轴向气浮孔522吹向驱动部14相对两端的气体，为心轴10提供了轴向支撑力，使心轴10可承受轴向负载。
通过改变调整环40的厚度，可改变轴套20与轴承盖50之间的间隙，进而改变了心轴10的轴向刚度。

[0038] 驱动心轴10时，驱动气体经由第二接气孔74流入接气槽54中，并经多个倾斜孔542吹向驱动部14的多个弧形槽142。在由多个倾斜孔542喷出的高速气流对多个弧形槽
142的作用下，驱动气体作用在弧形槽142的作用力下，心轴10转动。经测试，本实施方式的心轴10，最高转速为60000转/分，且其运行平稳。可以理解，可通过调节驱动气体气压，从而调节心轴10的转速。

[0039] 流入收容空间80中的气浮气体及驱动气体，其中一部分气体依次经由第二排气孔252、连通槽32、第一排气连通孔34、排气槽66、第二排气连通孔36及缺口44排出气浮主轴100外，其中另一部分气体依次经由第一排气孔254、容气槽64及穿设孔62排出气浮主轴外。

[0040] 可以理解，本实用新型的气浮主轴100的排气结构并不限于上述实施方式，例如，可在直接在轴套20及壳体30上贯通开设与收容空间80及外界环境相连通的排气孔。

[0041] 可以理解，第二端盖60及第一端盖70均可以省略，此时，气浮气体直接由进气孔56及通气槽52进入，驱动气体直接由接气槽54进入，气体直接由第一排气连通孔34及第一排气孔254排出，或气体直接由贯通开设于轴套及壳体30上的排气孔排出。

[0042] 可以理解，调整环40可省略，此时轴承盖50直接设置于壳体30的一端，气体直接通过轴承盖50进入壳体30中。

[0043] 本实施方式的气浮主轴100利用气体驱动心轴10转动并获得高的转速，相较传统的电机驱动，其维护成本较低；且直接在轴套20上开设径向气浮孔242及第一轴向气浮孔282，在轴承盖50上开设第二轴向气浮孔522，简化了结构。另外，通过第一轴向气浮孔282、第二轴向气浮孔522及径向气浮孔242的配合，使气浮主轴100能够同时承受轴向及径向负载。另外，气浮气体由进气孔56及通气槽52进入气浮主轴100内，驱动气体由接气槽54进入，使得供气时，气浮气体与驱动气体间互不干扰。

[0044] 另外，本领域技术人员还可在本实用新型精神内做其它变化，当然这些依据本实用新型精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要保护的范围。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种智能电主轴-专利编号CN105537629A	2020-05-11	660
立式液体悬浮电主轴-专利编号CN102699356A	2020-05-12	656
一种电主轴跑车试验方法-专利编号CN108956139A	2020-05-13	331
立式液体悬浮电主轴-专利编号CN102699356B	2020-05-12	491
一种电主轴的拆解方法-专利编号CN107775017A	2020-05-12	61
电主轴冷却装置-专利编号CN104625867A	2020-05-11	458
一种智能电主轴-专利编号CN105537629B	2020-05-11	364
一种电主轴的安装方法-专利编号CN108931338A	2020-05-11	834
主轴-专利编号CN108142001A	2020-05-13	991
四头电主轴-专利编号CN208322131U	2020-05-13	192

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