主軸部件是保證水刀及超精密機(jī)床加工精度的核心。超精密加工對(duì)主軸的要求是極高的回轉(zhuǎn)精度和轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)以及無(wú)振動(dòng)。滿足了這些要求關(guān)鍵是所用的精密軸承。早期的精密主軸采用超精密級(jí)的滾動(dòng)軸承，例如瑞士Schaublin、美國(guó)的Hardinge等精密機(jī)床，主軸用特制的超精密軸承，整臺(tái)機(jī)床制造精度很高，因此機(jī)床加工精度可達(dá)1μm，加工表面的粗糙度可以達(dá)到了0.04 - 0.02μm。但是高精度的滾動(dòng)軸承主軸的制造的困難，所以在現(xiàn)在實(shí)際上多使用液體靜壓軸承和空氣靜壓軸承。
1.液體靜壓軸承主軸
液體靜壓軸承具有回轉(zhuǎn)精度高(0.1μm)、剛度較高、轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)華人無(wú)振動(dòng)的等基本的特點(diǎn)，所以人們被廣泛用于超精密機(jī)床。液體靜壓軸承主要缺點(diǎn)包括了：
（1)液體的靜壓軸承的油溫隨著轉(zhuǎn)速的升高而進(jìn)行相應(yīng)的升高。溫度的升高將造成熱的變形，影響了主軸精度。
（2)靜壓的油回油時(shí)將空氣帶入油源，形成微小氣泡懸浮在油中，不易排出，因而降低了液體靜壓軸承的剛度和動(dòng)特性。
2.空氣靜壓軸承主軸
空氣靜壓軸承的工作原理和液體靜壓軸承相同。空氣靜壓軸承具有很高的回轉(zhuǎn)精度，在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)溫升的甚小，基本可以達(dá)到恒溫的狀態(tài)，因此造成的熱變形誤差很小。但是與液體靜壓軸承相比，空氣軸承剛度低，承受載荷較小。由于超精密加工的切削力很小，所以空氣的軸承可以滿足了相關(guān)的要求，所以說(shuō)在超精密機(jī)床中得到廣泛的應(yīng)用。以下是幾種典型的結(jié)構(gòu)。
(1)雙半球空氣軸承主軸該主軸前后軸承均為半球狀，同時(shí)起徑向軸承和推力軸承的作用，如圖2-9所示。由于軸承的球形氣浮面具有自動(dòng)調(diào)心作用，因此可以提高前后軸承的同心度，以提高主軸的同轉(zhuǎn)精度。該主軸采用內(nèi)裝式，即電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子直接與主軸剛性聯(lián)接，所以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)精度將對(duì)主軸的回轉(zhuǎn)精度而進(jìn)行產(chǎn)生的影響和作用。
(2)徑向推力空氣靜壓軸承主軸徑向一止推空氣靜壓軸承主軸結(jié)構(gòu)，它是在液體靜壓軸承主軸結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，只是節(jié)流孔和氣腔大小形狀不同；在了解了超精密機(jī)床及其關(guān)鍵部件之后，我們便應(yīng)該知道的是該結(jié)構(gòu)中徑向軸承的外鼓形軸套可起自動(dòng)調(diào)整定心作用，具體方法是先通氣使軸套自動(dòng)將位置調(diào)好后再固定。這樣可提高前后軸套的同心度，從而保證主軸的回轉(zhuǎn)精度。該空氣軸承采用多孔石墨作空氣節(jié)流的軸襯，使用這種軸襯在沒有空氣狀態(tài)下，即使軸發(fā)生少量旋轉(zhuǎn)，也不會(huì)因和軸套咬住而損壞主軸。但這種主軸要求所用的多孔石墨組織均勻，各處透氣率相同，同時(shí)制造難度大。目前國(guó)外很多空氣軸承都使用多孔石墨來(lái)作空氣節(jié)流。
（3)球形一徑向空氣軸承主軸這種結(jié)構(gòu)的主軸，前端球形同時(shí)起到徑向軸承和軸向推力軸承作用，并具有自動(dòng)調(diào)心作用，保證了前后軸承（圓柱徑向軸承）的同心度，從而提高了主軸回轉(zhuǎn)精度。
這種球形軸承主軸的剛度和承載能力均不高，可以通過(guò)優(yōu)化軸承參數(shù)提高其剛度和承載能力。若有更高要求，則需加大軸承尺寸。
類似立式水刀機(jī)床的立式空氣軸承，主軸立式結(jié)構(gòu)空氣軸承主軸，這種結(jié)構(gòu)實(shí)際上主要在用于了大型的超精密的車床，從而保證了加工的系統(tǒng)具有非常高的剛度，且便于零件的裝夾：其圓弧面的徑向軸承起到自動(dòng)的調(diào)心、提高了精度的作用。
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