[发明专利]一种气体静压主轴气膜无级变阻尼装置

说明书

气体静压主轴气膜无级变阻尼装置，轴套与主轴同轴安装，轴套与主轴之间的间隙形成气膜；气室外套装套于轴套外壁，气室外套内壁沿周向均布若干凸出的接触部，在轴套外壁围合出若干周向均布的气室；气室与气膜通过节流孔连通，气室所在的气室外套的壁面开有贯通的进气孔；进气孔通过供气管与T型三通球阀出口连接；T型三通球阀一端进口与空气气源连接，另一端进口与减压阀出口端连接；减压阀进口端与氖气罐连接；压差传感器一端与空气气路连接，另一端与氖气气路连接；位移传感器隔空安装于主轴外部，两个位移传感器以主轴轴线为中心成90°布置；压差传感器、位移传感器的数据输出端均连接控制系统，T型三通球阀、减压阀的控制端均连接控制系统。

技术领域

本发明涉及一种气体静压主轴气膜无级变阻尼装置。

背景技术

气体静压主轴是超精密机床的核心部件，其静动态特性很大程度上决定了机床的加工性能。主轴在加工过程中会受到来自不同方向的切削力和电机周期性力矩波动的影响，使主轴产生不同方向的运动误差和高次谐波振动，易出现主轴运转“失稳”现象。气体静压主轴气膜的刚度与阻尼是决定主轴动态特性的关键因素，因而气膜阻尼与刚度的控制显得尤为重要。现有技术主要通过改变气膜刚度即通过改变不同方向上节流器的出口气压来实现对主轴非均匀受力的反馈控制，这在一定程度上改善了主轴的动态特性。但是，节流器出口气压的实时控制对于传感器与控制系统具有非常高的要求，而通过无级变阻尼的方式同样能够实现对主轴振动特性的改善，且实现方式较为简单。空气气膜阻尼较低，主轴在外部激励下近似做受迫自由振动，通过高阻尼气体与空气混合，增大气膜阻尼，从而改善主轴动态特性，但若气膜阻尼始终保持过高，将产生较大剪切力造成主轴发热严重，于是气膜阻尼的调节很有必要。一般而言，气膜阻尼与气膜粘度呈正相关性。气膜粘度越大，气膜阻尼就越大。因此，可以利用调节气膜的粘度来调节气膜阻尼。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点、实现气体静压主轴气膜阻尼的调节，本发明提供了一种有效可靠且实现方式简单的气体静压主轴气膜无级变阻尼装置。

本发明所述的一种气体静压主轴气膜无级变阻尼装置，轴套与所述主轴同轴安装，轴套与所述主轴之间的间隙形成气膜，为主轴提供支撑。气室外套装套于所述轴套外壁，气室外套内壁沿周向均布若干凸出的接触部，接触部沿轴向延伸，在轴套外壁围合出若干周向均布的气室，接触部与轴套的外壁密封连接。气室与气膜通过节流孔连通，气室所在的气室外套的壁面开有贯通的进气孔；进气孔通过供气管与T型三通球阀出口连接；T型三通球阀一端进口与所述空气气源连接，另一端进口与所述减压阀出口端连接；减压阀进口端通过氖气气路与所述氖气罐连接。压差传感器一端与空气气路连接，另一端与氖气气路连接。位移传感器垂直于主轴轴线地隔空安装于主轴外部，两个位移传感器以主轴轴线为中心成90°布置。压差传感器、位移传感器的数据输出端均连接控制系统，T型三通球阀、减压阀的控制端均与控制系统连接。

位移传感器与主轴隔空安装，是指位移传感器不与主轴1接触。

进一步，气室呈扇形，进气孔位于各扇面形气室的中心线上。

本发明的构思为：