环形薄片式多孔质节流的气浮轴承

技术领域

本发明涉及机床制造技术领域，尤其涉及一种环形薄片式多孔质节流的气浮轴承。

背景技术

气浮轴承采用空气作为润滑剂，外界加压气体通过节流器进入孔隙，在孔隙内产生压力气膜浮起主轴转子。气浮轴承的润滑膜有误差均化效果，能够提高主轴回转精度。相比于动压滑动轴承，静压滑动轴承主轴转子在低速或高速运行状态的气膜都能保持完整，工作更加稳定，寿命更长，加工方便。在精密、超精密装备制造技术领域中，通常采用气体润滑剂，气膜具有可压缩性，主轴回转精度更高，且气膜摩擦小，可实现低发热量且低速无爬行。

现有技术中，气浮轴承结构主要采用小孔节流轴承结构以及多孔质轴承结构。采用小孔节流轴承结构，是沿轴承径向均匀设置若干小孔，以起到节流作用，实现主轴悬浮。采用多孔质轴承结构，是在轴瓦与主轴的间隙内设置沿主轴轴向延伸的多孔石墨，利用石墨内部具有一定的孔隙率，以起到节流作用，实现主轴悬浮。

但是，采用小孔节流的方式，易出现小孔分布不均，且小孔孔径小，孔径一致性较差，加工难度大，容易出现气体激振现象。而采用多孔质节流的方式，由于多孔石墨属于特殊材料，加工精度难以保证，且表面硬度低，易出现划伤变形现象，导致气浮轴承尺寸精度降低，难以满足使用要求。

因此，提供一种新型的气浮轴承结构，成为本领域技术人员亟需解决的重要技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环形薄片式多孔质节流的气浮轴承，用以至少解决上述现有技术中所存在的技术问题之一。

为了实现上述目的，本发明提供一种环形薄片式多孔质节流的气浮轴承，包括：

轴瓦，套设于主轴上，且所述轴瓦与所述主轴之间具有间隙；

至少两个容置槽，设置于所述轴瓦的内壁上，各个所述容置槽沿所述轴瓦的周向设置，且各个所述容置槽沿所述主轴的轴向间隔分布；

至少两个多孔质节流体，与各个所述容置槽对应设置，所述多孔质节流体嵌置于所述容置槽中。

根据本发明提供的环形薄片式多孔质节流的气浮轴承，所述多孔质节流体的材质为多孔石墨或微孔金属。

根据本发明提供的环形薄片式多孔质节流的气浮轴承，所述容置槽为环形槽，所述多孔质节流体对应设置为环状结构。

根据本发明提供的环形薄片式多孔质节流的气浮轴承，还包括：

进气通道，设置于所述轴瓦中，所述进气通道的进口端用于连通外部气源、出口端连通各个所述容置槽。

根据本发明提供的环形薄片式多孔质节流的气浮轴承，所述进气通道为一个，且所述进气通道设有至少两个出口端，各个所述出口端与各个所述容置槽对应设置且相连通。

根据本发明提供的环形薄片式多孔质节流的气浮轴承，所述进气通道至少为两个，各个所述进气通道分别与各个所述容置槽相连通。

根据本发明提供的环形薄片式多孔质节流的气浮轴承，还包括：

排气槽，设置于所述轴瓦的内壁上，所述排气槽沿所述轴瓦的周向设置，且所述排气槽位于相邻两个所述容置槽之间；

排气通道，设置于所述轴瓦中，所述排气通道的一端与所述排气槽相连通、另一端用于连通外界大气环境。

根据本发明提供的环形薄片式多孔质节流的气浮轴承，所述排气槽为环形凹槽。

根据本发明提供的环形薄片式多孔质节流的气浮轴承，所述排气通道沿所述轴瓦的径向贯通设置。

本发明提供的环形薄片式多孔质节流的气浮轴承，包括：轴瓦，套设于主轴上，且轴瓦与主轴之间具有间隙；至少两个容置槽，设置于轴瓦的内壁上，各个容置槽沿轴瓦的周向设置，且各个容置槽沿主轴的轴向间隔分布；至少两个多孔质节流体，与各个容置槽对应设置，多孔质节流体嵌置于容置槽中。如此设置，通过在容置槽中布置多孔质，气体经过多孔质实现一次节流，然后通过轴瓦与主轴间的狭缝实现二次节流，产生压力将主轴悬浮，从而避免了小孔节流分布不均匀，小孔一致性差，加工难度大，容易出现气体激振的问题，同时减小了多孔材质的接触面积，降低了多孔材质的加工面积，改善了整体加工性能，保证气浮轴承能够满足使用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的环形薄片式多孔质节流的气浮轴承的内部结构剖视图；

图2是本发明提供的环形薄片式多孔质节流的气浮轴承的立体剖视图；

附图标记：

1：轴瓦；2：主轴；3：间隙；4：容置槽；5：多孔质节流体；6：进气通道；7：排气槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1至图2描述本发明的环形薄片式多孔质节流的气浮轴承。

如图1至图2所示，本发明实施例提供了一种环形薄片式多孔质节流的气浮轴承，包括轴瓦1，至少两个容置槽4，以及至少两个多孔质节流体5。具体来说，如图1所示，轴瓦1套设于主轴2上，且轴瓦1与主轴2之间具有间隙3，以实现狭缝节流。如图2所示，各个容置槽4设置于轴瓦1的内壁上。各个容置槽4沿轴瓦1的周向设置，且各个容置槽4沿主轴2的轴向间隔分布。需要说明的是，容置槽4的数量等可根据实际设计要求具体确定。各个多孔质节流体5与各个容置槽4对应设置，且多孔质节流体5嵌置于容置槽4中。需要说明的是，以如图1所示的环形薄片式多孔质节流的气浮轴承的摆放位置来说，图中左右方向即为主轴2的轴向。

如此设置，通过在容置槽4中布置多孔材质，气体经过多孔材质实现一次节流，然后通过轴瓦1与主轴2间的狭缝实现二次节流，产生压力，形成气膜将主轴2悬浮，从而避免了小孔节流分布不均匀，小孔一致性差，加工难度大，容易出现气体激振的问题，同时减小了多孔材质的接触面积，减少了多孔材质的加工面积，改善了整体加工性能，保证气浮轴承能够满足使用需求。需要说明的是，在本发明的实施例中，一种环形薄片式多孔质节流的气浮轴承适用于精密、超精密机床，特别涉及超精密加工领域中超精密气浮主轴的轴承部分。

在本发明实施例中，多孔质节流体5的材质为多孔石墨或微孔金属。如此设置，利用多孔石墨或微孔金属内部具有的一定的孔隙率，当气体流过多孔材料时，即可实现节流作用，可有效改善小孔分布不均问题，不易出现气体激振现象。

在本发明的可选实施例中，容置槽4为环形槽，多孔质节流体5对应设置为环状结构。一般地，轴瓦1为圆形轴套，则容置槽4为圆环形槽。对应地，多孔质节流体5也为圆环形薄片状结构，固定嵌入在容置槽4中，从而实现对多孔材料的限位固定。这样设计，便于加工制造。此外，在其他实施例中，容置槽4也可由多段弧形槽构成，各段弧形槽沿轴瓦1的周向均匀间隔分布，每段弧形槽内均安装有多孔质节流体5。

于本发明的具体实施例中，环形薄片式多孔质节流的气浮轴承还包括进气通道6，进气通道6设置于轴瓦1中。进气通道6的进口端用于连通外部气源，进气通道6的出口端连通各个容置槽4。从而形成气体通路，供压缩空气到达各个容置槽4中，进而通过多孔材料对气流进行节流。

在本发明的一些实施例中，进气通道6为一个，且进气通道6设有至少两个出口端，各个出口端与各个容置槽4对应设置且相连通。具体地，如图1所示，进气通道6左端进口连通外部气源，右端两个出口分别通向两个容置槽4。压缩空气沿箭头所指方向从进气口进入各个容置槽4，经过多孔材料以对气体进行节流，实现主轴2悬浮。需要说明的是，以如图1所示的环形薄片式多孔质节流的气浮轴承的摆放位置来说，图中左右方向即为所指左右方位。

在本发明的另一些实施例中，进气通道6至少为两个，各个进气通道6分别与各个容置槽4相连通。也就是说，进气通道6和容置槽4对应设置。这样，压缩空气由各自的进气通路到达各个容置槽4，以实现节流作用。当然，各个进气通道6也可相互连通。

作为本发明的可选实施例中，环形薄片式多孔质节流的气浮轴承还包括排气槽7，排气槽7设置于轴瓦1的内壁上。如图2所示，排气槽7沿轴瓦1的周向设置，且排气槽7位于相邻两个容置槽4之间。例如，沿轴向设有两个容置槽4，则可对应布置有一个排气槽7；沿轴向设有三个容置槽4，则可对应布置有两个排气槽7；以此类推。

排气通道设置于轴瓦1中，排气通道的一端与排气槽7相连通，排气通道的另一端用于连通外界大气环境。如此设置，如图1所示，经过多孔材料节流后的气体进入间隙3，沿箭头所示方向向容置槽4左右两端流动，一部分气体流至轴端排出，一部分气体进入排气槽7向外排出，从而利于气体流通，保证气浮轴承高效且可靠工作。

在本发明的具体实施例中，排气槽7为环形凹槽。这样设置，方便加工，且利于各个方向的气体汇聚到达排气通路，排放到大气中。当然，在其他实施例中，排气槽7也可由多段弧形槽构成，各段弧形槽沿轴瓦1的周向均匀间隔分布。

在本发明的可选实施例中，排气通道沿轴瓦1的径向贯通设置。也就是说，沿轴瓦1径向设置排气孔，排气孔的一端连通排气槽7、另一端连通外部大气环境，以形成排气通道，从而将排气槽7中的气体排至外部大气中。如此便于加工，提高生产效率。具体地，每个排气槽7可设有一个排气孔，以将气体汇集排出。或者，每个排气槽7也可布置多个排气孔，各个排气孔沿轴瓦1周向均匀间隔分布，以便于排气。此外，多个排气孔也可彼此连通。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。