[实用新型]气体静压主轴节流孔孔径调节装置

说明书

气体静压主轴节流孔孔径调节装置，包括套设在主轴外部、与主轴形成压力气膜的轴套，轴套外部气密地连接一个气室外套，气室外套与轴套之间有外气腔，外气腔通过气室外套上的进气孔连通外部的气压源；轴套上设有环形套，环形套的内孔形成节流孔，节流孔连通外气腔和设置在轴套的内壁面上的内气腔，内气腔连通所述的压力气膜；环形套包括外圈的刚性正电极、内圈的柔性负电极，正电极和负电极之间夹有电致动柔性材料体，负电极围合成节流孔；轴套上设有用于检测气膜气压的气压传感器；气室外套外面装有控制装置；气压传感器的输出端连接控制装置，控制装置根据气膜压力场信息和预设的模型得到最佳的主轴节流孔孔径调节方案，调节节流孔的孔径。

技术领域

本实用新型涉及一种气体静压主轴节流孔孔径调节装置。

背景技术

气体静压主轴具有高速度、高精密、低摩擦、耐高低温、少污染等优点，在高端制造装备、精密仪器、空间惯性技术等许多领域有着广泛应用。相比于其他类型主轴，气体静压主轴的一个重要结构特征是采用压力气膜作为工作介质实现气体轴承功能。节流器是气体静压主轴的关键部件之一，是实现静压运动的重要基础。小孔节流器是较为常用的节流器，其节流孔的孔径大小对于气体静压主轴的刚度、承载能力和稳定性有着直接而重要的影响。一般而言，对于小孔节流式气体静压主轴，其制造装配完毕后，它的节流孔孔径大小就是固定的，在使用中节流孔孔径也是无法进行调节的。尽管在主轴设计阶段可以得到较优的节流孔孔径数值，但是面对不同的使用情况，节流孔孔径调节仍具有重要意义和价值，它可在主轴使用阶段为调节小孔节流式气体静压主轴的刚度、承载能力和稳定性提供一种新的手段。

发明内容

为了克服当前技术的不足，本实用新型提供了一种气体静压主轴节流孔孔径调节装置，可方便、快速、有效地实现微米和纳米量级的节流孔孔径调节。

气体静压主轴节流孔孔径调节装置，包括套设在主轴外部、与主轴形成压力气膜的轴套，其特征在于：

所述的轴套外部气密地连接一个气室外套，气室外套与轴套之间有外气腔，外气腔通过气室外套上的进气孔连通外部的气压源；轴套上设有环形套，环形套的内孔形成节流孔，节流孔连通外气腔和设置在轴套的内壁面上的内气腔，内气腔连通所述的压力气膜；环形套的壁面呈层状，外环是刚性的正电极，内环是柔性的负电极，正电极和负电极之间夹有电致动柔性材料体，负电极围合成节流孔；

轴套上设有用于检测气膜气压的气压传感器；气室外套外面装有控制装置；

气压传感器的输出端连接控制装置，向控制装置发送气膜压力场信息；控制装置的输出端连接正电极和负电极；控制装置根据气膜压力场信息和预设的模型得到最佳的主轴节流孔孔径调节方案，调节节流孔的孔径。

每个环形套两侧各有一个气压传感器。

所述气室外套套在轴套外部，所述的电场控制器设在所述气室外套的外面，所述的气室外套和轴套之间添加有气体密封圈，从而达到密封的效果。

所述电致动柔性材料体处于正电极和负电极之间，与正、负电极通过绝缘层分别粘合在一起。所述气室外套开有引线孔和进气孔。正电极和负电极分别通过穿过引线孔的电路引线与控制装置相连，通过引线密封圈将电路引线与气室外套密封。环形套构成节流孔孔径调节器。

正电极、负电极、电致动柔性材料体和节流孔的轴向高度是相同的。正电极用刚性材料制成，不发生变形。电致动柔性材料体和负电极在只发生径向变形，负电极在变形后其内部仍能保持圆孔形。

本实用新型的工作原理为：高压气体通过气室外套的进气孔进入节流孔，最终在主轴与轴套之间形成压力气膜，实现主轴的气体静压支撑。通过控制装置可以定量控制正电极和负电极之间的电场强度，从而导致电致动柔性材料体发生定量的径向变形，负电极也随之发生定量的径向变形，最终促使节流孔孔径发生定量的变化。