本發(fā)明涉及加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氣浮電主軸。

背景技術(shù)：

電主軸是最近幾年在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù)。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)騰飛的需求，越來越多的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機(jī)械加工行業(yè)也在異軍突起，尤其是占據(jù)領(lǐng)先地位的電主軸行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新非常明顯。由于油泵、油嘴磨削，有色金屬的成型加工以及高光行業(yè)的精度越來越高，迫使電主軸向著高轉(zhuǎn)速和高功率方向發(fā)展。傳統(tǒng)的滾珠軸承電主軸受制于軸承的限制，其轉(zhuǎn)速很難進(jìn)一步提高。因此，電主軸行業(yè)的高轉(zhuǎn)速必須在氣浮主軸上進(jìn)行研發(fā)。

現(xiàn)有氣浮高速電主軸的功率(﹤1.5Kw)往往不如滾珠軸承，這主要是因為受到氣浮軸芯的結(jié)構(gòu)限制。如圖1-2所示，為了節(jié)省空間，現(xiàn)有氣浮軸芯多采用嵌銅鼠籠結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)子部件以嵌銅方式固定在軸芯上。也就是說，在軸向方向上，銅鼠籠轉(zhuǎn)子不會向外凸出軸芯，與軸芯的外壁是平齊的。雖然，節(jié)省了一部分空間，然而，嵌銅工藝復(fù)雜，使得軸芯的加工周期偏長，良品率低，且嵌銅工藝往往需要使用硬磁材料，材料選擇范圍小；并且，需要以軸芯為導(dǎo)磁材料，導(dǎo)致電主軸電機(jī)磁損較大，發(fā)熱嚴(yán)重，極大地影響了電主軸的加工成本與使用性能；同時，軸芯材料既要滿足耐腐蝕性，又必須具備良好的導(dǎo)磁性，要求較苛刻。并且，現(xiàn)有的氣浮高速電主軸存在運(yùn)行平穩(wěn)度欠佳，散熱效果不好的現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種氣浮電主軸，該氣浮電主軸簡化了軸芯的加工工藝，加工容易，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，既節(jié)約了生產(chǎn)成本，也延長了主軸的使用壽命，且運(yùn)行平穩(wěn)，散熱效果好。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種氣浮電主軸，包括機(jī)體、軸芯組件、動力組件、鋁水套、氣缸、上軸承組件、下軸承組件、推力軸承組件和蓋板組件；所述機(jī)體為空腔結(jié)構(gòu)，在所述機(jī)體的壁面內(nèi)沿軸向方向分別設(shè)置有進(jìn)氣主通道和回氣通道；所述軸芯組件包括轉(zhuǎn)軸段和夾頭段；所述轉(zhuǎn)軸段和所述夾頭段均為中空結(jié)構(gòu)，所述夾頭段上設(shè)置有軸肩；所述轉(zhuǎn)軸段設(shè)置于所述機(jī)體內(nèi)，其下部匹配套設(shè)并固定于所述夾頭段上，且與所述軸肩承接；所述軸肩從所述機(jī)體的底部橫向伸出；所述動力組件包括銅轉(zhuǎn)子和定子組件，所述銅轉(zhuǎn)子匹配套設(shè)并固定于所述轉(zhuǎn)軸段上；所述定子組件設(shè)置于所述機(jī)體的內(nèi)壁上，并與所述銅轉(zhuǎn)子相對應(yīng)；所述上軸承組件設(shè)置于所述轉(zhuǎn)軸段的上部，并與所述轉(zhuǎn)軸段之間形成有第一間隙；所述下軸承組件設(shè)置于所述轉(zhuǎn)軸段的下部，并位于所述軸肩上方，所述下軸承組件與所述轉(zhuǎn)軸段之間形成第二間隙，與所述軸肩之間形成有第三間隙；所述推力軸承組件設(shè)置于所述夾頭段上，并位于所述軸肩下方，所述推力軸承組件與所述軸肩之間形成有第四間隙；所述蓋板組件設(shè)置于所述推力軸承組件的底部；所述鋁水套設(shè)置于所述上軸承組件的頂部；所述氣缸設(shè)置于所述鋁水套的頂部，其配設(shè)的活塞桿穿過所述鋁水套并伸入所述轉(zhuǎn)軸段內(nèi)；所述鋁水套內(nèi)設(shè)置有進(jìn)氣口、出氣口和第一氣路；所述上軸承組件內(nèi)設(shè)置有與所述第一間隙相通的第二氣路；所述下軸承組件內(nèi)設(shè)置有與所述第二間隙、第三間隙均相通的第三氣路；所述推力軸承組件內(nèi)設(shè)置有與所述第四間隙相通的第四氣路；所述鋁水套的進(jìn)氣口與所述第一氣路的進(jìn)氣口連接，所述第一氣路的出氣口與所述進(jìn)氣主通道的進(jìn)氣口連接；所述第二氣路、第三氣路、第四氣路的進(jìn)氣口均與所述進(jìn)氣主通道連通，它們的出氣口均與所述回氣通道連通，所述回氣通道與所述鋁水套出氣口連通。

需要說明的是：定子組件是電動機(jī)靜止不動的部分。定子組件由定子鐵芯、定子繞組和機(jī)座三部分組成。定子的主要作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，而轉(zhuǎn)子的主要作用是在旋轉(zhuǎn)磁場中被磁力線切割進(jìn)而產(chǎn)生(輸出)電流。銅轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子沖片疊在一起壓制而成的，可單獨(dú)取出，加工簡單。轉(zhuǎn)子沖片能夠減少渦流損耗，且用良好的電工鋼沖壓而成，其導(dǎo)磁性優(yōu)于轉(zhuǎn)軸段材料。

優(yōu)選的，所述第一氣路包括第一進(jìn)氣道和第一出氣道；所述進(jìn)氣口、第一進(jìn)氣道和進(jìn)氣主通道依次連通；所述第一出氣道的出氣端與所述出氣口連通；所述第二氣路包括設(shè)置于所述上軸承組件上的若干第一橫向通氣孔和第二出氣道；所述第一橫向通氣孔的進(jìn)氣端與所述進(jìn)氣主通道連通，其出氣端與所述第一間隙連通；所述第二出氣道的進(jìn)氣端與所述第一間隙連通，其出氣端與所述第一出氣道的進(jìn)氣端連通；所述第三氣路包括設(shè)置于所述下軸承組件上的若干第二橫向通氣孔、第一豎向通氣孔和第三出氣道；所述第二橫向通氣孔的出氣端與所述第二間隙連通，其進(jìn)氣端與所述進(jìn)氣主通道連通；所述第一豎向通氣孔的進(jìn)氣端與所述第二橫向通氣孔連通，其出氣端與所述第三間隙連通；所述第三出氣道的進(jìn)氣端與所述第二間隙、第三間隙均連通，其出氣端與所述回氣通道連通；所述第四氣路包括設(shè)置于所述推力軸承組件上的第二進(jìn)氣道、第二豎向通氣孔和第三出氣道；所述第二進(jìn)氣道的進(jìn)氣端與所述進(jìn)氣主通道連通，其出氣端與所述第二豎向通氣孔的進(jìn)氣端連通，所述第二豎向通氣孔的出氣端與所述第四間隙連通；所述第三出氣道的進(jìn)氣端與所述第四間隙連通，其出氣端與所述回氣通道連通。

優(yōu)選的，在所述機(jī)體內(nèi)分別設(shè)置有第一機(jī)體水道、第二機(jī)體水道、第三機(jī)體水道、第一回水道和第二回水道；所述鋁水套上設(shè)置有進(jìn)水口、出水口、第一進(jìn)水道和第一出水道；所述上軸承組件內(nèi)設(shè)置有第一水道和第二水道；所述定子組件外套設(shè)有銅套；所述銅套上內(nèi)設(shè)置有第三水道；所述下軸承組件內(nèi)設(shè)置有第四水道；所述推力軸承組件內(nèi)設(shè)有第五水道；所述蓋板組件內(nèi)設(shè)置有第六水道；所述第一進(jìn)水道的進(jìn)水端與所述進(jìn)水口連接，其出水端與所述第二水道、第一機(jī)體水道、第三水道、第二機(jī)體水道、第四水道、第三機(jī)體水道、第五水道和第六水道依次連通，所述第六水道的出水端與所述第一回水通道的進(jìn)水端連接，所述第一回水通道的出水端與所述第一水道的進(jìn)水端連接，所述第一進(jìn)水道的出水端與所述第二回水道的進(jìn)水端連接，所述第二回水道的出水端與所述第一出水道的進(jìn)水端連接，所述第一出水道的出水端與所述出水口連接。

優(yōu)選的，所述第一水道、第三水道、第四水道、第五水道和第六水道均為環(huán)形水道；所述銅套內(nèi)設(shè)置有環(huán)形分隔件；所述環(huán)形分隔件設(shè)置于所述第三水道內(nèi)，把所述第三水道分隔成連通的上部水道和下部水道；所述上軸承組件包括第一外套和第一內(nèi)套；所述第一外套匹配套設(shè)于第一內(nèi)套外；所述第一外套內(nèi)設(shè)置有第一環(huán)形水道A，所述第一內(nèi)套內(nèi)設(shè)置有第一環(huán)形水道B；所述第一環(huán)形水道A和所述第二環(huán)形水道B組成所述第一水道；所述下軸承組件包括第二外套和第二內(nèi)套；所述第二外套匹配套設(shè)于第二內(nèi)套外；所述第二外套內(nèi)設(shè)置有第四環(huán)形水道A，所述第二內(nèi)套內(nèi)設(shè)置有第四環(huán)形水道B；所述第四環(huán)形水道A和所述第四環(huán)形水道B組成所述第四水道。

優(yōu)選的，所述軸芯組件還包括鋼套；所述鋼套固定于所述轉(zhuǎn)軸段的上部，并與所述上軸承組件相對；所述上軸承組件與所述鋼套之間形成所述第一間隙。

優(yōu)選的，還包括夾頭組件，所述夾頭組件包括軸霸、碟簧和夾頭；所述夾頭包括柱形段和錐形段，所述錐形段上向內(nèi)凹陷設(shè)置有環(huán)形儲油槽；所述軸霸設(shè)置于所述轉(zhuǎn)軸段內(nèi)，并位于所述活塞桿的下方；所述碟簧套設(shè)于所軸霸上，其下端與所述夾頭段的頂面連接；所述夾頭段的下部形成有錐形安裝孔；所述夾頭設(shè)置于所述夾頭段內(nèi)，所述夾頭的柱形段套設(shè)在所述軸霸上，其錐形段設(shè)置于所述錐形安裝孔內(nèi)。

優(yōu)選的，還包括若干阻尼塞；所述阻尼塞內(nèi)設(shè)置有通孔，所述通孔包括進(jìn)氣端和出氣端，所述進(jìn)氣端的內(nèi)徑大于所述出氣端的內(nèi)徑，且所述出氣端的尾部向外擴(kuò)張形成喇叭腔；所述第一橫向通氣孔、第二橫向通氣孔、第一豎向通氣孔和第二豎向通氣孔內(nèi)均設(shè)置有所述阻尼塞。

優(yōu)選的，所述蓋板組件包括蓋板本體和蓋板內(nèi)套；所述蓋板內(nèi)套設(shè)置于所述蓋板本體內(nèi)，并套設(shè)于所述夾頭的錐形段上，且與所述夾頭的錐形段之間形成有第五間隙；所述第五間隙沿所述夾頭的錐形段與外界軸向相通，并與所述第四間隙連通。

優(yōu)選的，所述上軸承組件的底部與所述定子組件相對的地方向上凹陷形成有凹陷部；所述上軸承組件的外壁向下延伸包圍所述凹陷部。

優(yōu)選的，所述銅轉(zhuǎn)子匹配套設(shè)并固定于所述轉(zhuǎn)軸段的中部。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明所提供的氣浮電主軸，為了改善電主軸的加工能力，提高電主軸的承載能力和功率，轉(zhuǎn)子部件一改傳統(tǒng)的銅鼠籠結(jié)構(gòu)，取而代之的是銅轉(zhuǎn)子。設(shè)置銅轉(zhuǎn)子無需嵌銅工藝，銅轉(zhuǎn)子可用電學(xué)性能更好的材料，選材更加靈活，相比之前的嵌銅鼠籠的方式，電機(jī)性能有顯著的改善，功率、承載力也極大的提高，且銅轉(zhuǎn)子加工簡單，周期較短。銅轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子沖片疊在一起壓制而成的，可單獨(dú)取出，加工方便；轉(zhuǎn)子沖片能夠減少渦流損耗，且用良好的電工鋼沖壓而成，其導(dǎo)磁性優(yōu)于轉(zhuǎn)軸段材料。并且，本發(fā)明所提供的氣浮電主軸，氣浮氣路設(shè)計合理，能夠保證電主軸在工作過程中，軸芯與周圍部件無接觸，轉(zhuǎn)動穩(wěn)定性高。

(2)本發(fā)明所提供的氣浮電主軸，銅轉(zhuǎn)子設(shè)置于轉(zhuǎn)軸段的中部，即采用銅轉(zhuǎn)子中置結(jié)構(gòu)，銅轉(zhuǎn)子置于氣浮軸芯的中間，可以有效的保證電主軸的穩(wěn)定性。另外，為了裝入銅轉(zhuǎn)子，需要將轉(zhuǎn)軸段的上端外圓做小，待銅轉(zhuǎn)子裝入后，再在轉(zhuǎn)軸段的上端嵌入鋼套，以此保證軸芯上、下氣浮位尺寸一致性，進(jìn)一步提高穩(wěn)定性。

(3)本發(fā)明所提供的氣浮電主軸，上軸承組件與定子組件上端面之間設(shè)置有凹陷部，即采取大間距設(shè)計。定子組件是電動機(jī)靜止不動的部分，由定子鐵芯、定子繞組和機(jī)座三部分組成，其主要作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，而轉(zhuǎn)子的主要作用是在旋轉(zhuǎn)磁場中被磁力線切割進(jìn)而產(chǎn)生(輸出)電流。對于氣浮電主軸而言，為了盡可能提高功率以及電機(jī)性能，定子盡可能占用更大的空間，這會導(dǎo)致定子端面到上軸承組件端面的距離很小，在裝配時容易壓線，且易引起定子的擊穿，存在安全隱患。凹陷部保證了定子組件端面到上軸承組件之間形成較大間隙，從而給線圈出線留下足夠的空間，而凹陷部外被上軸承組件的外壁包圍，能夠保證軸承進(jìn)氣。

(4)本發(fā)明所提供的氣浮電主軸，設(shè)置有冷卻水系統(tǒng)，散熱效果好。定子組件外表設(shè)置有銅套，冷卻液從鋁水套的進(jìn)水口，依次經(jīng)過鋁水套內(nèi)的第一進(jìn)水道和上軸承組件內(nèi)的第二道后，進(jìn)入機(jī)體組件，然后進(jìn)入銅套內(nèi)的冷卻水道，接著流經(jīng)下軸承組件水道、推力軸承組件水道、蓋板組件水道后，又經(jīng)機(jī)體的回水通道，隨即穿過上軸承組件水道，最后經(jīng)鋁水套組件流出。此設(shè)計，可以快速的帶走電機(jī)產(chǎn)生的熱量，保證主軸在恒定的溫度下工作，可有效的延長主軸的使用壽命。

(5)本發(fā)明所提供的氣浮電主軸，為了進(jìn)一步提高散熱能力，定子組件外的銅套采用強(qiáng)制循環(huán)冷卻水道設(shè)計，即在第三水道內(nèi)設(shè)置環(huán)形分隔件，從而形成上部水道和下部水道，冷卻水從上部水道進(jìn)入，強(qiáng)制循環(huán)繞著定子上端一圈后，進(jìn)入下部水道，再繞定子下端一圈后回到機(jī)體的回水通道內(nèi)。另外，上軸承組件和下軸承組件均采用內(nèi)外套組合設(shè)計，冷卻液可直接經(jīng)過內(nèi)套水道，帶走更多的熱量，內(nèi)套與軸承座之間用密封圈密封，既可以將氣道與水道隔開，同時還可以起到很好的減震作用，從而提高氣浮主軸的穩(wěn)定性。

(6)本發(fā)明所提供的氣浮電主軸，夾頭設(shè)置有儲油槽。為了保證夾頭的夾持力，并且防止其在多次換刀時磨損，夾頭與錐形安裝孔接的觸面需涂抹潤滑油，隨著換刀以及清洗次數(shù)增多，潤滑油逐漸消失。夾頭設(shè)置有儲油槽，潤滑油會儲存在儲油槽內(nèi)，可時刻對錐孔補(bǔ)充潤滑油，持續(xù)保證夾持力大小，從而保證主軸的加工性能。

(7)本發(fā)明所提供的氣浮電主軸，軸芯前端采用氣封設(shè)計，即蓋板組件的內(nèi)套與軸芯夾頭段前端留有第五間隙，系統(tǒng)中氣體可通過該間隙流向外面，同時也起到氣封作用，防止加工過程中粉塵進(jìn)入主軸內(nèi)部，延長主軸使用壽命，同時還可以將工件表面殘留吹走，提高表面加工效果。

(8)本發(fā)明所提供的氣浮電主軸，阻尼塞內(nèi)設(shè)置有通孔，通孔的進(jìn)氣端內(nèi)徑大于出氣端內(nèi)徑，且出氣端向外擴(kuò)張形成喇叭狀。當(dāng)氣體從阻尼塞的進(jìn)氣端到達(dá)出氣端時，流速增大，增加對軸芯的承載能力，氣流通過喇叭狀的出氣尾端時，不會形成渦流，氣膜的壓力損失減小，從而增大了對軸芯的支撐力，并能能夠減小發(fā)熱量。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有氣浮電主軸中軸芯與銅鼠籠的裝配示意圖；

圖2為銅鼠籠的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例所提供的氣浮電主軸的剖面圖；

圖4為本發(fā)明實施例所提供的氣浮電主軸的又一剖面圖；

圖5為本發(fā)明實施例所提供的氣浮電主軸中軸芯與銅轉(zhuǎn)子的裝配示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例所提供的氣浮電主軸中銅轉(zhuǎn)子的爆炸示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例所提供的氣浮電主軸中銅套的示意圖；

圖8為圖3中的局部(圓圈F)放大圖；

圖9為圖3中的局部(圓圈G)放大圖；

圖10為圖3中的局部(圓圈H)放大圖；

圖11為圖3中的局部(圓圈E)放大圖；

圖12為本發(fā)明實施例所提供的氣浮電主軸中阻尼塞的示意圖；

圖中：10、機(jī)體；11、進(jìn)氣主通道；12、回氣通道；20、軸芯組件；21、轉(zhuǎn)軸段；22、夾頭段；24、鋼套；30、銅轉(zhuǎn)子；31、定子組件；32、銅套；33、環(huán)形分隔件；34、轉(zhuǎn)子沖片；40、上軸承組件；41、凹陷部；50、下軸承組件；51、第二內(nèi)套；52、第二外套；60、推力軸承組件；70、蓋板組件；71、蓋板內(nèi)套；72、第五間隙；80、鋁水套；81、進(jìn)氣口；82、出氣口；83、進(jìn)水口；84、出水口；90、氣缸；91、活塞桿；100、阻尼塞；101、進(jìn)氣端；102、出氣端；110、軸霸；111、碟簧；112、夾頭；113、儲油槽；120、銅鼠籠；130、第一進(jìn)水道；131、第二水道；132、第一機(jī)體水道；133、上部水道；134、下部水道；135、第四環(huán)形水道A；136、第四環(huán)形水道B；137、第五水道；138、第六水道；139、第一水道；140、密封圈；141、第二機(jī)體水道；142、第三機(jī)體水道；143、第一出水道；144、第二回水道。

具體實施方式

下面，結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述：

如圖1-2所示，為現(xiàn)有技術(shù)氣浮電主軸中軸芯組件20的結(jié)構(gòu)示意圖。為了節(jié)省空間，現(xiàn)有氣浮軸芯多采用嵌銅鼠籠120結(jié)構(gòu)，銅鼠籠120以嵌銅方式固定在軸芯上。也就是說，在軸向方向上，銅鼠籠120不會向外凸出軸芯，與軸芯的外壁是平齊的。雖然，節(jié)省了一部分空間，然而，嵌銅工藝復(fù)雜，使得軸芯的加工周期偏長，良品率低，且嵌銅工藝往往需要使用硬磁材料，導(dǎo)致電主軸電機(jī)磁損較大，發(fā)熱嚴(yán)重，極大地影響了電主軸的加工成本與使用性能；同時，軸芯材料既要滿足耐腐蝕性，又必須具備良好的導(dǎo)磁性，要求較苛刻。

為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種氣浮電主軸。

如圖3-4所示，一種氣浮電主軸，包括機(jī)體10、軸芯組件20、動力組件、鋁水套80、氣缸90、上軸承組件40、下軸承組件50、推力軸承組件60和蓋板組件70；機(jī)體10為空腔結(jié)構(gòu)，在機(jī)體10的壁面內(nèi)沿軸向方向分別設(shè)置有進(jìn)氣主通道11和回氣通道12。

如圖5所示，軸芯組件20包括轉(zhuǎn)軸段21和夾頭段22；轉(zhuǎn)軸段21和夾頭段22均為中空結(jié)構(gòu)，夾頭段22上設(shè)置有軸肩，轉(zhuǎn)軸段21設(shè)置于機(jī)體10內(nèi)，其下部匹配套設(shè)并固定于夾頭段22上，且與所述軸肩承接；所述軸肩從機(jī)體10的底部橫向伸出。

如圖3-4所示，所述動力組件包括銅轉(zhuǎn)子30和定子組件31，銅轉(zhuǎn)子30匹配套設(shè)并固定于轉(zhuǎn)軸段21上；定子組件31設(shè)置于機(jī)體10的內(nèi)壁上，并與銅轉(zhuǎn)子30相對應(yīng)。如圖6所示，銅轉(zhuǎn)子30是由轉(zhuǎn)子沖片34疊在一起壓制而成的，可單獨(dú)取出，加工方便；轉(zhuǎn)子沖片34能夠減少渦流損耗，且用良好的電工鋼沖壓而成，其導(dǎo)磁性優(yōu)于轉(zhuǎn)軸段21的材料。

如圖3所示，上軸承組件40設(shè)置于轉(zhuǎn)軸段21的上部，并與轉(zhuǎn)軸段21之間形成有第一間隙；下軸承組件50設(shè)置于轉(zhuǎn)軸段21的下部，并位于所述軸肩上方，下軸承組件50與轉(zhuǎn)軸段21之間形成第二間隙，與所述軸肩之間形成有第三間隙；推力軸承組件60設(shè)置于夾頭段22上，并位于所述軸肩下方，所述推力軸承組件60與所述軸肩之間形成有第四間隙；蓋板組件70設(shè)置于推力軸承組件60的底部；鋁水套80設(shè)置于上軸承組件40的頂部；氣缸90設(shè)置于鋁水套80的頂部，其配設(shè)的活塞桿91穿過鋁水套80并伸入轉(zhuǎn)軸段21內(nèi)。

本發(fā)明所提供的氣浮電主軸，其氣路系統(tǒng)的具體設(shè)置如下所述：見圖3，機(jī)體10的壁面內(nèi)沿軸向方向分別設(shè)置有進(jìn)氣主通道11和回氣通道12。鋁水套80內(nèi)設(shè)置有進(jìn)氣口81、出氣口82和第一氣路；上軸承組件40內(nèi)設(shè)置有與所述第一間隙相通的第二氣路；下軸承組件50內(nèi)設(shè)置有與所述第二間隙、第三間隙均相通的第三氣路；推力軸承組件60內(nèi)設(shè)置有與所述第四間隙相通的第四氣路；進(jìn)氣口81與所述第一氣路的進(jìn)氣口連接，所述第一氣路的出氣口與進(jìn)氣主通道11的進(jìn)氣口連接；所述第二氣路、第三氣路、第四氣路的進(jìn)氣口均與進(jìn)氣主通道11連通，它們的出氣口均與回氣通道12連通，回氣通道12與出氣口連通。

更加具體地，對于鋁水套80，所述第一氣路包括第一進(jìn)氣道和第一出氣道；進(jìn)氣口81、第一進(jìn)氣道和進(jìn)氣主通道11依次連通；出氣口82、所述第一出氣道和回氣通道12之間相互連通，所述第一出氣道的數(shù)目可以不限于一條，例如，設(shè)置一條第一出氣道，其進(jìn)氣端可以與上軸承組件40內(nèi)的第二出氣道的出氣端連接，其出氣端與出氣口82連接；然后設(shè)置另一條第一出氣道，其進(jìn)氣端與回氣通道12連通，出氣端鋁水套80上的出出氣口82連通。所述第二氣路包括設(shè)置于上軸承組件40上的若干第一橫向通氣孔和第二出氣道；所述第一橫向通氣孔的一端與所述第一間隙連通，其另一端與進(jìn)氣主通道11連通；所述第二出氣道的一端與所述第一間隙連通，其另一端與所述第一出氣道連通。所述第三氣路包括設(shè)置于下軸承組件50上的若干第二橫向通氣孔、第一豎向通氣孔和第三出氣道；所述第二橫向通氣孔的一端與所述第二間隙連通，其另一端與進(jìn)氣主通道11連通；所述第一豎向通氣孔的一端與所述第二橫向通氣孔連通，其另一端與所述第三間隙連通；所述第三出氣道的一端與所述第二間隙、第三間隙均連通，其另一端與回氣通道12連通。所述第四氣路包括設(shè)置于推力軸承組件60上的第二進(jìn)氣道、第二豎向通氣孔和第三出氣道；所述第二進(jìn)氣道的一端與進(jìn)氣主通道11連通，其另一端與所述第二豎向通氣孔連通，所述第二豎向通氣孔與所述第四間隙連通；所述第三出氣道的進(jìn)氣端與所述第四間隙連通，其出氣端與回氣通道12連通。

另外，為了給本發(fā)明實施例所提供的氣浮電主軸進(jìn)行散熱，提高工作性能，延長使用壽命。如圖4所示，該氣浮電主軸還設(shè)置有冷卻水系統(tǒng)，在機(jī)體10內(nèi)分別設(shè)置有第一機(jī)體水道132、第二機(jī)體水道141、第三機(jī)體水道142、第一回水道和第二回水道144；鋁水套80上設(shè)置有進(jìn)水口83、出水口84、第一進(jìn)水道130和第一出水道143；上軸承組件40內(nèi)設(shè)置有第一水道139和第二水道131；定子組件31外套設(shè)有銅套32；銅套32上內(nèi)設(shè)置有第三水道；下軸承組件50內(nèi)設(shè)置有第四水道；推力軸承組件60內(nèi)設(shè)有第五水道137；蓋板組件70內(nèi)設(shè)置有第六水道138；第一進(jìn)水道130的進(jìn)水端與進(jìn)水口83連接，其出水端依次與第二水道131、第一機(jī)體水道132、第三水道、第二機(jī)體水道141、第四水道、第三機(jī)體水道142、第五水道137和第六水道138依次連通，第六水道138的出水端與所述第一回水通道的進(jìn)水端連接，所述第一回水通道的出水端與第一水道139的進(jìn)水端連接，第一進(jìn)水道139的出水端與第二回水道144的進(jìn)水端連接，第二回水道144的出水端與第一出水道143的進(jìn)水端連接，第一出水道143的出水端與出水口84連接。

為了進(jìn)一步提高散熱能力，更具體地，可以采取如下設(shè)置方式：如圖7所示，第一水道139、第三水道、第四水道、第五水道137和第六水道138均為環(huán)形水道；銅套32內(nèi)設(shè)置有環(huán)形分隔件33；環(huán)形分隔件33設(shè)置于所述第三水道內(nèi)，把所述第三水道分隔成連通的上部水道133和下部水道134；上軸承組件40包括第一外套和第一內(nèi)套；所述第一外套匹配套設(shè)于第一內(nèi)套外；所述第一外套內(nèi)設(shè)置有第一環(huán)形水道A，所述第一內(nèi)套內(nèi)設(shè)置有第一環(huán)形水道B；所述第一環(huán)形水道A和所述第二環(huán)形水道B組成第一水道139，下軸承組件50包括第二外套52和第二內(nèi)套51，第二外套52匹配套設(shè)于第二內(nèi)套51外；第二外套52內(nèi)設(shè)置有第四環(huán)形水道A135，第二內(nèi)套51內(nèi)設(shè)置有第四環(huán)形水道B136；第四環(huán)形水道A135和第四環(huán)形水道B136組成所述第四水道。

該氣浮電主軸工作過程中，水流方向如下：冷卻水從鋁水套80的進(jìn)水口83進(jìn)入，經(jīng)過第一進(jìn)水道130和第二水道131后，到達(dá)機(jī)體10內(nèi)的第一機(jī)體水道132，然后從第一機(jī)體水道132進(jìn)入定子組件31外的銅套32內(nèi)，冷卻水從上部水道133進(jìn)入，強(qiáng)制循環(huán)繞著定子組件31上端一圈后，進(jìn)入下部水道134，再繞定子組件31下端一圈后回到第二機(jī)體水道141，再接著流入第四環(huán)形水道A135和第四環(huán)形水道B136，隨后進(jìn)入第三機(jī)體水道142，接著依次流入第五水道137和第六水道138，然后流入第一回水道，接著從第一回水道進(jìn)入第一水道139，水從第一水道130流出后，進(jìn)入第二回水道144，最后經(jīng)鋁水套80流出。此設(shè)計，可以快速的帶走電機(jī)產(chǎn)生的熱量，保證主軸在恒定的溫度下工作，可有效的延長主軸的使用壽命。在下軸承組件50內(nèi)，第二外套52和所述第二內(nèi)套51之間用密封圈140密封，既可以將氣道與水道隔開，同時還可以起到很好的減震作用，從而提高氣浮主軸的穩(wěn)定性。上軸承組件40和下軸承組件50的設(shè)置方式一致。

如圖3所示，為了裝入銅轉(zhuǎn)子30，需要將轉(zhuǎn)軸段21的上端外圓做小，待銅轉(zhuǎn)子30裝入后，再在轉(zhuǎn)軸段21的上端嵌入鋼套24，以此保證軸芯上、下氣浮位尺寸一致性，進(jìn)一步提高穩(wěn)定性。具體地，軸芯組件20還包括鋼套24；鋼套24固定于轉(zhuǎn)軸段21的上部，并與上軸承組件40相對；上軸承組件40與鋼套24之間形成所述第一間隙。

如圖3和圖10所示，該氣浮電主軸，還包括夾頭組件，所述夾頭組件包括軸霸110、碟簧111和夾頭112；夾頭112包括柱形段和錐形段，所述錐形段上向內(nèi)凹陷設(shè)置有環(huán)形儲油槽113；軸霸110設(shè)置于轉(zhuǎn)軸段21內(nèi)，并位于活塞桿91的下方；碟簧111套設(shè)于軸霸110上，其下端與夾頭段22的頂面連接；夾頭段22的下部形成有錐形安裝孔；夾頭112設(shè)置于夾頭段22內(nèi)，夾頭112的柱形段套設(shè)在軸霸110上，其錐形段設(shè)置于所述錐形安裝孔內(nèi)。潤滑油會儲存在儲油槽113內(nèi)，可時刻對錐孔補(bǔ)充潤滑油，持續(xù)保證夾持力大小，從而保證主軸的加工性能。

如圖12所示，該氣浮電主軸還包括若干阻尼塞100；阻尼塞100內(nèi)設(shè)置有通孔，所述通孔包括進(jìn)氣端101和出氣端102，進(jìn)氣端101的內(nèi)徑大于出氣端102的內(nèi)徑，且出氣端102的尾部向外擴(kuò)張形成喇叭腔；所述第一橫向通氣孔、第二橫向通氣孔、第一豎向通氣孔和第二豎向通氣孔內(nèi)均設(shè)置有阻尼塞100。當(dāng)氣體從阻尼塞100的進(jìn)氣端101到達(dá)出氣端102時，流速增大，增加對軸芯的承載能力，氣流通過喇叭狀的出氣尾端時，不會形成渦流，氣膜的壓力損失減小，從而增大了對軸芯的支撐力，并能能夠減小發(fā)熱量。

如圖9所示，該氣浮電主軸的蓋板組件70包括蓋板本體和蓋板內(nèi)套71；蓋板內(nèi)套71設(shè)置于所述蓋板本體內(nèi)，并套設(shè)于夾頭112的錐形段上，且與夾頭112的錐形段之間形成有第五間隙72；第五間隙72沿夾頭112的錐形段與外界軸向相通，并與所述第四間隙連通。系統(tǒng)中氣體可通過第五間隙72流向外面，同時也起到氣封作用，防止加工過程中粉塵進(jìn)入主軸內(nèi)部，延長主軸使用壽命，同時還可以將工件表面殘留吹走，提高表面加工效果。

如圖11所示，該氣浮電主軸的上軸承組件40的底部與定子組件31相對的地方向上凹陷形成有凹陷部41；上軸承組件40的外壁向下延伸包圍凹陷部41。對于氣浮電主軸而言，為了盡可能提高功率以及電機(jī)性能，定子組件31盡可能占用更大的空間，這會導(dǎo)致定子組件31端面到上軸承組件40端面的距離很小，在裝配時容易壓線，且易引起定子組件31的擊穿，存在安全隱患。凹陷部41保證了定子組件31端面到上軸承組件40之間形成較大間隙，從而給線圈出線留下足夠的空間，而凹陷部41外被上軸承組件40的外壁包圍，能夠保證軸承進(jìn)氣。

如圖3-4所示，銅轉(zhuǎn)子30設(shè)置于轉(zhuǎn)軸段21的中部，即采用銅轉(zhuǎn)子30中置結(jié)構(gòu)，銅轉(zhuǎn)子30置于氣浮軸芯的中間，可以有效的保證電主軸的穩(wěn)定性。

本發(fā)明實施例所提供的氣浮電主軸工作原理如下所述：

本發(fā)明所提供的氣浮電主軸，高壓空氣從上軸承進(jìn)氣口經(jīng)過鋁水套組件后，一部分進(jìn)入上軸承組件，一部分通過機(jī)體組件，然后依次進(jìn)入下軸承組件和推力軸承組件。氣體通過上軸承組件內(nèi)的第一橫向通氣孔，進(jìn)入到上軸承組件與轉(zhuǎn)軸段之間的第一間隙，形成高壓氣膜，對軸芯的上端起到徑向支撐作用；同理，氣體通過下軸承組件內(nèi)的第二橫向通氣孔，進(jìn)入到下軸承組件與轉(zhuǎn)軸段之間的第二間隙，形成高壓氣膜，對軸芯的下端起到徑向支撐作用。同時，氣體從上往下通過下軸承組件內(nèi)的第一豎向通氣孔，進(jìn)入到下軸承組件與軸肩之間形成的第三間隙，形成高壓氣膜，對軸芯起到向下的軸向支撐作用；氣體從下往上通過推力軸承組件內(nèi)的第二豎向通氣孔，進(jìn)入到推力軸承組件與軸肩之間形成的第四間隙，形成高壓氣膜，對軸芯起到向上的軸向支撐作用。在高壓氣膜的徑向支撐和軸向支撐作用下，軸芯能夠無接觸懸浮，并確保軸芯具有一定的承載能力與剛度。

銅轉(zhuǎn)子鑲嵌在軸芯中間，與定子組件組成三相異步感應(yīng)電機(jī)，通過驅(qū)動器向定子組件通入高頻交變電流，使得定子與銅轉(zhuǎn)子之間構(gòu)成交變磁場，銅轉(zhuǎn)子中的銅條產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而銅轉(zhuǎn)子受到旋轉(zhuǎn)扭矩，帶動整個軸芯一起作高速旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)需要進(jìn)行刀具更換時，給頂部氣缸通入壓縮氣體，活塞桿推動軸芯內(nèi)的軸霸，壓縮碟簧使夾頭下移張開，從而卸下刀具和裝入新的刀具，切斷氣缸供氣便可自動夾緊刀具。

對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。