CN100368126C - 小型高速主轴轴承定压预紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型高速主轴轴承定压预紧装置。包括置于轴套两端孔内的第一、第二轴承，主轴装在第一、第二轴承中，轴端螺母将主轴和第二轴承定位于轴套中。轴套内还设有衬套，衬套一端的外沿卡于轴套的阶梯孔内并被第二轴承外圈压紧定位，衬套另一端装有弹簧座，弹簧置于弹簧座中，弹簧座的一端顶靠弹簧挡圈和弹性挡圈，弹性挡圈嵌入滑动套，滑动套设于第一轴承轴承与轴套之间，滑动套与第一轴承外圈为过盈配合，滑动套与轴套之间为间隙配合。本发明通过对原有技术中弹簧对两组轴承的推力转为拉力，有效提高主轴系统工作的稳定性，并可通过设于轴承与轴套之间的滑动套，实现轴向移动补偿，同时增大滑动接触面积，获得更高支撑刚度。

Description

小型高速主轴轴承定压预紧装置

技术领域

本发明涉及一种小型高速主轴轴承定压预紧装置。

背景技术

小型高速加工机床中要求高速运转的主轴有足够的刚性以承受径向和轴向载荷，为满足主轴运转精度和刚度的要求，需要主轴系统具有较好的动平衡，但是主轴在高速运行中，轴承可能由于主轴发热变形出现卡死而直接影响正常工作。

现有主轴轴承采用的预紧方式分为定位预紧和定压预紧，定位预紧方式将两轴承于轴承套中定位，结构简单，拆卸方便，但如果主轴高速运行，轴承的温升会使得轴向发生伸长变形，造成轴承卡死甚至于烧毁，而且改变了主轴系统的动平衡量，产生主轴刚度下降以及旋转精度降低的负面影响，所以定位预紧方式仅适用于低速主轴系统；定压预紧可实现主轴的高速运转，预紧采用柱形弹簧或液压挡边实行定压预紧，通过弹簧变形以消除温升附加轴向伸长。

如图1所示的是现有技术中惯用的定压预紧装置，前后两个端盖上以螺母将两组轴承1和轴承11限位于轴套10之中，轴套10开有多个槽以配合两组轴承，弹簧座4的一端通过弹簧5顶压在可移动轴承1上，另外一端通过挡圈紧靠轴套10，两组轴承受弹簧5的轴向推力作用。但是现有技术的定压预紧装置，常采用螺母或其它紧固件将轴承固定于轴上，将定位轴承与可移动轴承置于轴套中，弹簧座顶靠可移动轴承外圈端面，弹簧一端压紧弹簧座，另一端顶压在轴套上。主轴在高速旋转中，主轴上为紧固件开设的多个螺纹或槽所引起的不平衡量会直接影响轴系的刚度和疲劳寿命，而且当轴承外圈在轴套中轴向滑动时，轴承发热会影响配合间隙并产生轴向伸长变形，进而影响机床主轴系统的刚度、载荷能力和高速性，所以需要研究更为合理的预紧方法和结构以应用于小型高速机械的主轴系统中。

发明内容

为了克服现有技术高速主轴系统中预紧装置的不足，本发明的目的在于提供工作可靠、装配简单的一种小型高速主轴轴承定压预紧装置。

本发明解决其技术问题所采用的目的技术方案是：包括置于轴套两端孔内的第一轴承和第二轴承，主轴装在第一轴承和第二轴承中，轴端螺母将主轴和第二轴承定位于轴套中。轴套内还设有衬套，衬套一端的外沿卡于轴套的阶梯孔内并被第二轴承外圈压紧定位，衬套另一端装有弹簧座，弹簧置于弹簧座中，弹簧座的一端顶靠弹簧挡圈和弹性挡圈，弹性挡圈嵌入滑动套，滑动套设于第一轴承与轴套之间，滑动套与第一轴承外圈为过盈配合，滑动套与轴套之间为间隙配合。

本发明相对于现有技术的有益效果体现在：

1、本发明将原有定压预紧装置所产生的对轴承外圈的推力转化为拉力，可避免采用螺母或其它紧固件固定轴承，从而消除由轴体上的螺纹或槽所引起的不平衡量，使主轴系统工作可靠稳定；

2、与轴承通过过盈配合相固联的滑动套可实现轴向移动，从而可对主轴系统在高速运转下由于温升所引起的轴向伸长进行补偿，避免轴承卡死；同时，与采用间隙配合将轴承直接安装于轴套内的结构相比，本发明通过滑动套实现轴承在轴套内的轴向滑动，可增大滑动接触面积，因而可在配合间隙相同的情况下获得更高的支撑刚度；

3、滑动套设于轴套与轴承之间，起到过渡的作用，相对于直接利用轴承外圈在轴套中轴向滑动的结构相比，本发明可减小轴承发热对配合间隙的影响，从而允许滑动套和轴套之间采用较小的配合间隙，有利于减小系统的振动；

4、除轴体本身、轴承内圈及其组件外，其它零部件均为非旋转件，可减少具有高精度要求的零件数目，进而可减小对主轴系统进行动平衡的工作量。

本发明应用于主要承受径向载荷的小型高速机械如高速数控绕线机等的主轴轴承定压预紧装置。

附图说明

图1为现有的小型高速主轴轴承定压预紧装置的结构原理示意图；

图2为本发明的结构原理示意图；

图3为本发明的滑动套另一种结构原理示意图。

图中：1、轴承，2、滑动套，2.1、螺纹孔，2.2、环形槽，3、防松螺母，4、弹簧座，5、弹簧，6、弹簧挡圈，7、弹性挡圈，8、主轴，9、衬套，10、轴套，11、轴承，12、轴端螺母。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3所示，本发明包括置于轴套10两端孔内的第一轴承1和第二轴承11，主轴8装在第一轴承1和第二轴承11中，轴端螺母12将主轴8和第二轴承11定位于轴套10中。轴套10内还设有衬套9，衬套9一端的外沿卡于轴套10的阶梯孔内并被第二轴承11外圈压紧定位，衬套9另一端装有弹簧座4，弹簧5置于弹簧座4中，弹簧座4的一端顶靠弹簧挡圈6和弹性挡圈7，弹性挡圈7嵌入滑动套2，滑动套2设于第一轴承1与轴套10之间，滑动套2与第一轴承1外圈为过盈配合，滑动套2与轴套10之间为间隙配合。

所述的滑动套2外圆柱表面设有至少一个环形槽2.2。所述的第一轴承1和第二轴承11为深沟球轴承或面对面安装的角接触球轴承。

本发明提供的定压预紧装置将主轴8的可移动端轴承1通过过盈配合置于可在轴套10内沿主轴轴向滑动的滑动套2内；弹簧座4通过螺纹固定于衬套9上，滑动套2通过弹簧座4、弹簧5、弹簧挡圈6和弹性挡圈7等部件与衬套10实现弹性联接，轴端螺母12将轴8、定位的轴承1和11、衬套9等装配完毕的预紧组件整体压入轴套10并定位于其中；由于衬套9定位于轴套10内，当弹簧5在轴端螺母12作用下被压缩时，沿轴向向右的弹簧作用力依次通过弹簧挡圈6和弹性挡圈7传递到滑动套2之上，进而使轴承1的外圈受到向右的作用力，最终使可移动轴承1和定位轴承11同时得到预紧。

本发明利用轴承支撑之间的空间，将通常位于两轴承之间的定压预紧装置所产生的对轴承外圈的推力转化为拉力，可以省却螺母或其它紧固件固定轴承，从而避免了由主轴上的螺纹或槽所引起的不平衡量以及对轴体刚度及疲劳寿命的削弱。

滑动套2与轴套10采用微间隙配合以实现滑动套2在轴套10中的轴向移动，滑动套2与轴承1外圈通过过盈配合相固联，可以实现滑动套2的整体轴向移动，从而可对主轴系统在高速运转下由于温升所引起的轴向伸长进行补偿，避免轴承卡死。

进一步，在滑动套2外圆柱表面适当位置加开一个或数个环形槽2.2，该改进结构可减小滑动套与轴套之间的滑动阻力；通过向环形槽2.2中填充适量润滑脂，可进一步减小滑动摩擦阻力并增大支撑阻尼；根据设备实际要求选择凹槽的布局、数量、槽宽和槽深，可对轴承支撑系统的支撑刚度进行调节，从而便于根据实际需要对支撑系统动力学特性进行控制。

所述的弹簧座4通过螺纹固定于衬套9，也可以增加防松螺母3固定。弹簧座4开有弹簧孔，可将弹簧5稳定置于孔中。

上述的两组轴承可为深沟球轴承或面对面安装的角接触球轴承，轴承采用脂润滑。所述的滑动套2底部设计有四个螺纹孔2.1用以拆卸轴承1。

Claims (3)

1.小型高速主轴轴承定压预紧装置，包括置于轴套(10)两端孔内的第一轴承(1)和第二轴承(11)，主轴(8)装在第一轴承(1)和第二轴承(11)中，轴端螺母(12)将主轴(8)和第二轴承(11)定位于轴套(10)中，其特征在于：轴套(10)内还设有衬套(9)，衬套(9)一端的外沿卡于轴套(10)的阶梯孔内并被第二轴承(11)外圈压紧定位，衬套(9)另一端装有弹簧座(4)，弹簧(5)置于弹簧座(4)中，弹簧座(4)的一端顶靠弹簧挡圈(6)和弹性挡圈(7)，弹性挡圈(7)嵌入滑动套(2)，滑动套(2)设于第一轴承(1)与轴套(10)之间，滑动套(2)与第一轴承(1)外圈为过盈配合，滑动套(2)与轴套(10)之间为间隙配合。

2.根据权利要求1所述的小型高速主轴轴承定压预紧装置，其特征在于：所述的滑动套(2)外圆柱表面设有至少一个环形槽(2.2)。

3.根据权利要求1所述的小型高速主轴轴承定压预紧装置，其特征在于：所述的第一轴承(1)和第二轴承(11)为深沟球轴承或面对面安装的角接触球轴承。

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