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吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎?与朋友交而不信乎?传不习乎?——《论语》

1.气体静压电主轴的结构特点

目前气体静压电主轴的结构基本大同小异，其结构的差别主要体现在轴承对

主轴的支撑位置不同，按照支撑位置的不同，气体静压强主轴大体可分为两类：

全支撑式和两端支撑式。

典型的全支撑式气体静压电主轴结构如图1.1所示，该结构的电主轴其电机

部分从承压面伸出，形成了悬臂结构，悬臂的质量对整个主轴产生了力矩作用，

对主轴的精度会带来一定的影响。

随着对供气方式的深入研究和不断改进，气体静压轴承的承载力也得到不断

提升，因此，不再需要密集排布供气孔以满足承载力需要，同时也为了克服全支

撑式的缺点，两端支撑式气体静压电主轴得到大规模应用，其典型结构如图1.2

所示，分别是气体流道和冷却液流道的剖视图。

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2.国内外应用情况

随着加工精度要求越来越高，传统机床的车、铣、镗、磨及钻削已经不适应

各种精密元件的加工，所以新的机械装备得到推广。气体静压电主轴精度高，适

用于微小孔钻削、精密光学镜片的磨削、精密半导体元件的磨削等，其转速极高，

使加工效率成倍提高。因此，目前气体静压电主轴广泛应用于精密加工领域，其

加工的零件也多用在要求精密、高效及微型化的高科技领域。

美国AMETEKPrecitech公司研制的Nanoform250ultragind机床，可用于单

点金刚石车削、刀具正交金刚石车削、精密磨削、铣削和自由曲面铣削、磨削，

该机床上用于高速铣削和磨削的主轴采用气体静压轴承支承，其轴向与径向运动

误差均小于0.05μm，该公司的Nanoform700ultra机床可用于微铣削，其轴向与

径向运动误差也都小于0.05μm，安装在这些机床上气体静压电主轴主要是HS、

SP和HD系列电主轴，其中HS-75高速电主轴最大速度达到18000rpm，其轴向

径向运动精度达到了20nm以内，而SP-150高性能电主轴转速虽然不高，但其

轴向径向运动精度都达到了15nm以内，HD-160系列电主轴是重载电主轴，其

轴向与径向刚度分别达到了350N／μm和175N／μm，主轴头部处的径向承载能

力达到102kg，其轴向径向运动精度也在50nm以内。这三个系列的电主轴都需

要冷却液对其主轴壳体进行冷却，主轴采用硬化的440系列不锈钢轴和青铜轴

颈，这样在主轴无空气旋转的意外情况下不会造成永久损坏。

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美国PMT集团下属的MooreNanotechnology公司生产的Nanotech250UPL

和450UPL高精度金刚石车床的定位夹紧主轴和回转主轴都采用了气体静压主

轴，电机直接驱动，主轴径向和轴向运动精度达到了12.5nm以内，而其轴向与

径向刚度也分别达到260N/μm和140N/μm，该公司的Nanotech350UPM高精

度微磨床的磨削主轴也采用了气体静压主轴，其径向与轴向运动精度也都在

50nm以内。

英国Loadpoint公司专业生产空气静压轴承和精密机床，该公司的切割用系

列主轴可与φ50mm~φ101mm全系列刀片相配使用。对于配置φ50mm刀片的主

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轴转速最高可达到60,000rpm，功率1.2kw；对于配置φ101mm刀片的大型主轴

最高转速40,000rpm，功率2.5kw；另外，该公司的金刚石刀