1.本发明涉及一种气浮主轴，特别涉及一种气浮半导体划切电主轴。
背景技术：2.现有技术是气浮轴承外圆有数圈o形圈，然后再安装在结构件上或壳体。此结构由于o形圈是软材料，气浮轴承承受径向载荷时，o形圈会变形，气浮轴承发生位移，从而导致旋转中心偏离，致使加工中心离开设定位置，导致产品精度不足。还有种现有技术是通过热处理工艺和精密磨削将轴芯表面硬度和光洁度提高，但由于技术的局限性其硬度约60度，摩擦系数依然比较大，产品在运行过程中出现轻微接触即可导致摩擦卡死现象。
技术实现要素：3.针对现有的技术不足，本发明提供一种气浮半导体划切电主轴。
4.为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种气浮半导体划切电主轴，包括径向气浮轴承组件及设于其外部的机体组件，所述径向气浮轴承组件包括轴芯组件与径向轴承，所述轴芯组件与径向气浮轴承之间具有径向气腔及气膜，所述径向气腔在径向气浮轴承上设有连通内外的径向气孔，所述径向气浮轴承与机体组件之间过盈装配，且轴芯组件在外圆周面上至少局部设有类金刚石涂层。
5.所述径向气腔在径向气孔处设有阻尼塞。
6.所述阻尼塞的进气端内径大于出气端内径。
7.所述阻尼塞的出气端向外扩张形成喇叭腔形的开口。
8.还包括连通径向气腔的前止推轴承组件和后止推轴承组件，且前止推轴承组件与后止推轴承组件在连通径向气腔处均设有阻尼塞。
9.所述机体组件为空腔结构件，且在机体内壁沿着轴向方向分布设置有进气主通道、回气主通道、冷却水道、以及进气口和气锁安装口。
10.所述轴芯组件包括轴芯和隔离板，其中轴芯为实心轴且依次分为中心轴段、转子安装段、飞盘段和刀具安装段，中心轴段设置于径向气浮轴承内，中心轴段中间设有气锁孔，飞盘段设置于前后止推轴承组件中间，刀具安装段连接在飞盘段处。
11.还包括驱动组件，所述驱动组件包括磁钢转子和定子组件。
12.本发明的有益效果：本发明所提供的一种气浮半导体划切电主轴实现半导体划切主轴国产化生产；本技术可以提高气浮轴承刚性，提高了保持旋转中心不变的能力，进而提高气浮主轴整体切削能力；本技术可以将轴芯表面硬度调高几乎一倍，而且摩擦系数降低一半以上，产品运行过程中出现一般性的接触摩擦，不会导致卡死现象，可以明显降低产品卡死比例，从而延长产品寿命。
附图说明
13.图1为本发明的正视剖面结构示意图；
图2为本发明的俯视剖面结构示意图。
具体实施方式
14.如图1-图2所示，一种气浮半导体划切电主轴，包括径向气浮轴承组件7及设于其外部的机体组件6，所述径向气浮轴承组件7包括轴芯组件2与径向气浮轴承，所述轴芯组件2与径向气浮轴承之间具有径向气腔及气膜，所述径向气腔在径向气浮轴承上设有连通内外的径向气孔，所述径向气浮轴承与机体组件6之间过盈装配，且轴芯组件2在外圆周面上至少局部设有类金刚石涂层。实际上，产品应包括机体组件6、轴芯组件2、驱动组件、径向气浮轴承组件7、后止推轴承组件、前止推轴承组件1、后钢套9、过渡套8、气锁组件、出线板10、后盖板12、分离板11、碳刷22、侧盖板。径向气浮轴承组件7为空腔结构件，在径向方向设置数圈均匀阻尼塞孔，其设置于机体组件6内孔中；过渡套8位于机体组件6尾部，主要用于连通机体组件6和后钢套9；后钢套9为空腔结构件，在后钢套9内壁沿着轴向方向分布设置有冷却水道、冷却水进出口；出线板10内设置有电源线出口、电源接头，固定在后钢套9上；后盖板12位于后钢套9尾部，其上设置有出气口、碳刷安装孔，碳刷22和分离板11均固定其上；气锁组件包括锁轴主体17、活塞销19、气塞18、弹簧20，锁轴主体17为空腔件，其锁紧在机体组件6上；活塞销19穿过弹簧20，位于锁轴主体17内部；气塞18固定于锁轴主体17后端。
15.主气浮气体流动：气体由外部通过机体组件6上气接头进入机体组件6主气道，在主气道气体一份为三，两到气体通过机体组件6径向小孔进入径向轴承组件和机体组件6间的腔体，再通过气浮轴承组件上6圈阻尼塞小孔进入径向气浮轴承组件7与轴芯组件2间的气腔中，支承轴芯组件2径向悬浮；另外一道气体通过机体组件6轴向气孔进入主轴前端，气体一分为二分别进入前后止推轴承组件腔体中，再通过止推轴承3一圈阻尼塞小孔进入轴芯飞盘与止推轴承3间的气腔中，支承轴芯组件2轴向悬浮；径向气浮轴承组件7气腔中的气体在压力的作用下，沿着轴芯外壁向左向右分别向飞盘气腔、过渡套8空腔流动；其中飞盘气腔中的气体随着压力增大，气体通过间隙板u型孔进入后止推轴承组件回气通道，再进入机体组件6回气通道，到达过渡套8气腔，再通过定子与转子缝隙进入到后钢套9与后盖板12空腔中，最终通过后盖板12气道到达后盖板12回气接头引入主轴外。
16.气锁功能：气体由外部通过锁轴本体上气接头进入锁轴本体腔体中，在气压的作用下，活塞销19下压弹簧20向轴芯移动，活塞销19插入轴芯气锁孔中，轴芯固定。外部气压消失，活塞销19在弹簧20的反作用力下回弹至顶部，贴紧气塞18，气塞18安装o形圈密封气，通过螺钉固定。
17.冷却水道：冷却水由外部通过后钢套9上进水口接头进入后钢套9第一进水道，与过渡套8第一水道、机体组件6第一进水道依次连接，机体组件6第一水道与第二水道在机体下部转接，冷却水通过机体组件6第二水道，依次与过渡套8第二水道、后钢套9第二水道连通，后钢套9第二水道与第三水道在后钢套9尾部转接，后钢套9第三水道与过渡套8第三水道连接，过渡到第三水道与过渡到第四水道转接，过渡到第四水道与后钢套9第四水道连接，后钢套9第四水道与第五水道在后钢套9在后钢套9尾部转接，后钢套9第五水道依次与过渡套8第五水道、机体组件6第三水道连接；机体组件6第三水道与第四水道在机体下部转接，机体组件6第四水道与过渡套8第六水道、后钢套9第六水道依次连接，后钢套9第六水道
与后钢套9第七水道通过后钢套9与后盖板12密封空腔连通，后钢套9第七水道与过渡套8第七水道、机体组件6第五水道依次连接，机体组件6第五水道与第六水道在机体组件6下部转接，机体组件6第六水道与过渡套8第八水道、后钢套9第八水道依次连接，后钢套9第八水道与第九水道在后钢套9尾部转接，后钢套9第九水道与过渡套8第九水道连接，过渡套8第九水道与第十水道连通，过渡套8第十水道与后钢套9第十水道连接，后钢套9第十水道与第十一水道在后钢套9尾部转接，后钢套9第十一水道与过渡套8第十一水道、机体组件6第七水道依次连接，机体组件6第七水道与第八水道在机体组件6下部转接，机体组件6第八水道与过渡套8第十二水道、后钢套9第十二出水道依次连接，与后钢套9上出水口接头连通。
18.工作原理概述：现有技术气浮轴承电主轴中气浮轴承组件安装示意图，为了拆装方便，现有气浮轴承多通过o形圈安装于机体上。也就说只要能够抵消压缩的o形圈与机体内壁摩擦力便可安装或拆卸气浮轴承。虽然，方便产品装配或维修拆卸，然而，导致气浮轴承与机体间软支撑，当轴芯收到径向载荷时，轴芯挤压气膜，气膜推动气浮轴承压缩o形圈变形，导致轴芯旋转中心偏离原来位置，从而降低了气浮电主轴整体的刚性。为了改进现有技术，本发明提供了一种气浮轴承及安装方式。机体组件6与径向气浮轴承组件7中间没有o形圈直接过盈装配，轴芯组件2收到外载荷时，由于气浮轴承与机体是刚性配合，气膜无法推动气浮轴承发生位移，只有外载荷大于气膜刚度时，轴芯才会出现径向位移，气膜刚度远大于o形圈弹性模量。
19.现有技术是通过热处理工艺和精密磨削将轴芯表面硬度和光洁度提高，但由于技术的局限性其硬度约60度，摩擦系数依然比较大，产品在运行过程中出现轻微接触即可导致摩擦卡死现象。为了改进现有技术，本发明应用了一种轴芯表面处理技术。如示意图所示通过dlc涂层技术在轴芯表面（全部或局部）覆盖一层硬度高、摩擦系数小的类金刚石，且涂层厚度均匀，不改变基材形位公差，仅增加微米级厚度覆盖层。轴芯运转时，出现意外摩擦，由于摩擦系数小，且轴芯表面超硬，轴芯和轴承不会出现摩擦卡死现。
20.所述径向气腔在径向气孔处设有阻尼塞，该气浮电主轴还包括若干阻尼塞，阻尼塞内设置有通孔，进气端内径大于出气端，且出气端的尾部向外扩张形成喇叭腔。所述阻尼塞的进气端内径大于出气端内径。所述阻尼塞的出气端向外扩张形成喇叭腔形的开口。还包括连通径向气腔的前止推轴承组件1和后止推轴承组件，且前止推轴承组件1与后止推轴承组件在连通径向气腔处均设有阻尼塞。前后止推轴承组件、径向气浮轴承组件7均设置有阻尼塞。当气体从阻尼塞进气端到达出气端时，流速增大，增加对轴芯的承载能力，气流通过喇叭状的出气尾端时，不会形成涡流，气膜的压力损失减小，从而增大了对轴芯的支撑力，并能够减小发热量。
21.所述机体组件6为空腔结构件，且在机体内壁沿着轴向方向分布设置有进气主通道、回气主通道、冷却水道、以及进气口和气锁安装口。
22.所述轴芯组件2包括轴芯和隔离板4，其中轴芯为实心轴且依次分为中心轴段、转子安装段、飞盘段和刀具安装段，中心轴段设置于径向气浮轴承内，中心轴段中间设有气锁孔，飞盘段设置于前后止推轴承组件中间，刀具安装段连接在飞盘段处。
23.还包括驱动组件，所述驱动组件包括磁钢转子和定子组件。磁钢转子安装在轴芯尾部，与定子组件组成永磁同步电机，通过驱动器向定子组件通路高频交变电流，使得定子与磁钢转子之间构成交变磁场，磁钢转子收到旋转扭矩，带动整个轴芯一起做高速旋转。轴
芯组件2前部的刀具安装段，外锥角度与刀具一致，可以很好的保障刀具与轴芯贴合，内孔采用反牙锁紧，当轴芯旋转时，刀具固定螺钉在离心力的作用下，变得越来越紧，确保刀具不会在运行过程中松脱。碳刷22安装于后盖板12上，碳刷22与轴芯尾部电极片21接触、尾部弹簧20受压，轴芯高速旋转，与碳刷22摩擦，碳刷22硬度低摩擦变短，碳刷22尾部弹簧20推动碳刷22一直与轴芯尾部电极片21接触，从而确保轴芯与碳刷22始终导通。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，同时以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解。
技术特征：1.一种气浮半导体划切电主轴，包括径向气浮轴承组件及设于其外部的机体组件，所述径向气浮轴承组件包括轴芯组件与径向轴承，所述轴芯组件与径向气浮轴承之间具有径向气腔及气膜，所述径向气腔在径向气浮轴承上设有连通内外的径向气孔，其特征在于，所述径向气浮轴承与机体组件之间过盈装配，且轴芯组件在外圆周面上至少局部设有类金刚石涂层。2.如权利要求1所述的一种气浮半导体划切电主轴，其特征在于，所述径向气腔在径向气孔处设有阻尼塞。3.如权利要求2所述的一种气浮半导体划切电主轴，其特征在于，所述阻尼塞的进气端内径大于出气端内径。4.如权利要求3所述的一种气浮半导体划切电主轴，其特征在于，所述阻尼塞的出气端向外扩张形成喇叭腔形的开口。5.如权利要求3或4所述的一种气浮半导体划切电主轴，其特征在于，还包括连通径向气腔的前止推轴承组件和后止推轴承组件，且前止推轴承组件与后止推轴承组件在连通径向气腔处均设有阻尼塞。6.如权利要求1所述的一种气浮半导体划切电主轴，其特征在于，所述机体组件为空腔结构件，且在机体内壁沿着轴向方向分布设置有进气主通道、回气主通道、冷却水道、以及进气口和气锁安装口。7.如权利要求6所述的一种气浮半导体划切电主轴，其特征在于，所述轴芯组件包括轴芯和隔离板，其中轴芯为实心轴且依次分为中心轴段、转子安装段、飞盘段和刀具安装段，中心轴段设置于径向气浮轴承内，中心轴段中间设有气锁孔，飞盘段设置于前后止推轴承组件中间，刀具安装段连接在飞盘段处。8.如权利要求7所述的一种气浮半导体划切电主轴，其特征在于，还包括驱动组件，所述驱动组件包括磁钢转子和定子组件。
技术总结本发明涉及一种气浮主轴，特别涉及一种气浮半导体划切电主轴，解决了划切主轴的结构问题。包括径向气浮轴承组件及设于其外部的机体组件，所述径向气浮轴承组件包括轴芯组件与径向轴承，所述轴芯组件与径向气浮轴承之间具有径向气腔及气膜，所述径向气腔在径向气浮轴承上设有连通内外的径向气孔，所述径向气浮轴承与机体组件之间过盈装配，实现半导体划切主轴国产化生产；本技术可以提高气浮轴承刚性，提高了保持旋转中心不变的能力，进而提高气浮主轴整体切削能力；本技术可以将轴芯表面硬度调高几乎一倍。高几乎一倍。高几乎一倍。
技术研发人员：董敢
受保护的技术使用者：广州市芯禹智能科技有限公司
技术研发日：2022.07.14
技术公布日：2022/11/1
