[发明专利]基于激光加工多孔微孔复合节流空气轴承新型制造方法

说明书

本发明涉及基于激光加工多孔微孔复合节流空气轴承新型制造方法。一种新型多孔质轴承中多孔质材料制造方法，该制造方法同时利用了3D打印和飞秒激光加工技术，先利用3D打印层层铺粉技术对多孔质材料整体制造，保证多孔质材料具有符合工作条件的渗透率同时表面渗透率几乎为零，再利用飞秒激光加工技术在轴承表面打微孔，并且通过控制激光的位置和频率使轴承表面微孔面积分布符合轴承承载性能最优情况。

技术领域

本发明涉及多孔质空气轴承制造行业，具体涉及一种结合3D打印和飞秒激光打微孔技术的多孔微孔复合节流空气轴承新型制造方法。

背景技术

多孔质空气静压轴承虽然因结构相对简单、摩擦损耗小等优点而广泛应用于航空航天、测量设备、精密机械、光学仪器制造等领域，但同时其也有承载能力不强、稳定范围相对较小、噪音相对较大等缺点。多孔质材料由于其结构的特殊性，使得其气容体积较大，较大的气容极易引起气锤现象，对轴承性能有很大的影响，如果多孔质空气静压轴承表面具有微孔分布，即在轴承表面产生节流效应，轴承将获得较高的承载能力和刚度，同时拥有较大的工作稳定范围和低噪声工作能力。通过控制微孔的面积分布，还可以使轴承间隙实现更加均匀的高压。飞秒激光微加工技术由于对材料周围的影响极小，能精准的实现微孔加工，同时通过控制激光的位置和功率，还可以控制微孔的分布和大小。利用它在多孔质表面进行微孔加工可以大大的提高轴承性能。3D打印技术作为近年来最炙手可热的快速成型技术，广泛应用于工业制造领域中。其具有缩短产品制造周期、降低制造成本、灵活控制产品制造结构等优点。将其应用到空气静压轴承中多孔质制造过程中，可以使多孔质结构分布变得完全可控，大大提高了制造效率，降低制造成本。

发明内容

针对普通空气静压轴承中多孔质材料结构及加工方法的不足，本发明是采用3D打印层层铺粉技术，高效便捷可控的制造出表面渗透率几乎为零的多孔质材料，同时也可以根据工程需要制造不同渗透率分布的多孔质材料，再通过飞秒激光微加工技术，精确稳定可控的在多孔质表面渗透率几乎为零的位置打微孔，实现对轴承承载能力、稳定及低噪音工作能力的提高。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

1.为了节约制造成本，提高制造效率，改变了以往通过高温烧结粉末制造多孔质材料，再通过滚子对多孔质表面压实的制造方法，采用3D打印层层铺粉技术，制造表面渗透率几乎为零的多孔质材料，同时使多孔质渗透率的分布变得可控。

2.为了使多孔质轴承减小甚至消除气锤现象，采用飞秒激光微加工技术，在多孔质表面打微孔，即节流孔。

3.为了使多孔质轴承间隙拥有更加均匀稳定的高压，需要微孔面积分布可控。采用飞秒激光微加工技术，通过控制激光的位置和功率，实现微孔大小和位置分布完全可控，以达到轴承承载性能最佳。

本发明的有益结果是：可以利用3D打印技术更加可控、高效和节约成本的替代以往烧结粉末，再利用滚子压实表面的多孔质制造方法，同时利用飞秒激光微加工技术精确可控的在多孔质表面打微孔，控制微孔分布面积，实现轴承性能的优化。

下面结合附图，对本发明进一步说明。

附图说明

图1和图2分别是用本发明制造后多孔微孔复合节流的止推和径向空气轴承的结构示意图；

图3是用本发明制造的多孔质材料渗透率由下向上渐变的多孔微孔复合节流的空气轴承的结构示意图；

具体实施方式

在图1和图2中1和2均是由3D打印层层铺粉技术整体制造而成的，其中1具有符合静压轴承工作性能的渗透率，而2的渗透率几乎为零。在1和2整体打印完成以后再通过飞秒激光微加工技术在2材料上垂直材料表面打微孔，微孔的分布和大小均可以通过激光的位置和功率控制，以获得最优的轴承承载性能。