CN101532541A - 主轴系统 - Google Patents

Abstract

主轴系统，特别是摩擦主轴系统，包括至少在一端上转动支承在轴承系统上的主轴，其中，轴承系统包括：作为浮动轴承构成并由于主轴偏转可径向相对于位置固定的轴承壳体运动的滚动轴承；以及用于影响转速范围的装置，在该转速范围内可能出现共振情况，其中，装置(11)包括至少两个轴向一个接一个设置的O形环(12)，其中至少一个作用于滚动轴承(5)的外环(9)并被至少轴向预紧。

Description

主轴系统

技术领域

本发明涉及一种主轴系统，特别是摩擦主轴系统，包括至少在一端上转动支承在轴承系统上的主轴，其中，轴承系统包括：作为浮动轴承构成并由于主轴偏转可径向相对于位置固定的轴承壳体运动的滚动轴承；以及用于影响转速范围的装置，在该转速范围内可能出现共振情况。

背景技术

以摩擦主轴系统方式的这种主轴系统例如由EP 0 571 580 B1有所公开。这种主轴大多仅一侧支承在轴承系统上，其中，轴承系统通常具有固定轴承以及浮动轴承。浮动轴承具有径向间隙，以便可以使主轴偏转。为使主轴的径向运动减振，在这种摩擦主轴系统中具有摩擦减振器，其在那里优选以盘形弹簧的方式构成，盘形弹簧利用一端支承在轴承壳体的端侧板上并利用另一端支承在滚动轴承的外环上。减振作用由此达到，即通过弹簧向外环的端面作用轴向挤压力，其使主轴的径向运动减振。通过这种减振系统可以降低转速范围，在该转速范围内可能出现共振现象，从而主轴可以无危险地在工作转速范围内旋转。因为这种主轴转速极高，直至达到20.000U/min并可能更高，所以主要存在的危险是，固有频率可能处于工作范围内并因此会出现共振情况。通过这种减振装置来与共振情况反作用。虽然由此可以达到有效减振的，但减振装置产生附加成本。

发明内容

本发明的目的因此在于，提供一种主轴系统，其结构简单并与现有技术相比有所改进。

为实现该目的在开头所称类型的主轴系统中依据本发明设计，装置包括两个轴向一个接一个地设置的O形环，其中至少一个作用于滚动轴承的外环并至少轴向预紧。

本发明设计，仅使用两个轴向一个接一个地连接(geschaltet)的O形环，通过其可以确定和调整整体刚性性能，由此也可以影响或降低可能出现共振现象的临界转速的位置。至少一个轴向压紧的O形环用于轴承压紧，但不用于减振。取消主要影响振幅的摩擦减振。O形环本身非常简单并因此是成本低廉的部件。此外，在两个O形环确定轴承系统的刚性或轴向压紧后，通过相应选择所使用的O形环可以相当宽范围地调整刚性性能。因为根据如何选择O形环的弹性特性，产生的压紧改变并因此轴承刚性改变。

在O形环的具体设置或轴承系统构造及其轴向压紧本身方面可以设想不同的构成。按照第一个本发明替换方案可以设计，具有两个直接一个接一个且相互接触设置的O形环，其中，压入轴承壳体内的压环作用在一个O形环上和另一个O形环端侧地在外环上反向支承。在这里实现O形环直接一个接一个连接。预紧度一方面可以通过选择O形环的材料影响，另一方面通过由压入轴承壳体内的压环使两个环轴向变形的强度和因此压紧的强度影响。O形环被压缩越强，压环进入轴承壳体内越深，轴承压紧就越大。

相对于所述的准支承在外环前面的O形环设置的本发明替换方案设计，两个O形环外侧地在外环自身上设置和两个O形环壳体内侧地反向支承，其中，两个O形环径向压紧。在这种本发明构成中，也使用加固装置的径向结构。它们反向支承在周围的轴承壳体上，因此二者产生径向刚性。至少一个O形环此外也轴向预紧，因此在轴运动时也附加提供轴向的刚性分量，其也提供此前介绍的由于轴向压紧的构成。本发明的这种构成也允许非常良好、可变和成本低廉的轴向压紧或轴承预紧。

在两个O形环设置在外环上的这种实施方式中，可以设想不同的构成。按照第一替换实施方案可以设计，轴向预紧借助压入轴承壳体内的压环产生，其作用于一个O形环上，而另一个O形环则反向支承在轴承壳体侧构成的反向支承凸肩上。在这里也是一方面通过选择所使用的O形环，但另一方面也通过压环确定预紧度并因此还有刚性度。根据压环压入轴承壳体内多深，两个O形环被相应强地压缩并因此预紧。在两个O形环径向所见支承在外环以及轴承壳体上后，在这种情况下二者上也强制性形成径向预紧以及轴向预紧。在外环本身上依据目的地具有径向向外凸起的反向支承圈，在其两侧具有各一个O形环。直接由压环加压的O形环压向该反向支承圈并因此轴向预紧，而它径向在外环与轴承壳体之间压紧。通过反向支承圈此外将第二O形环压向轴承壳体的反向支承凸肩上，该反向支承凸肩这样定位，使滚动轴承充填后由于O形环在反向支承凸肩与反向支承圈之间压紧而强制性形成轴向预紧。共振特性曲线因此可以直接并按照简单方式进行调整。

一种可替换的实施方式设计，轴承壳体侧具有两个凸肩，在其上面各自抵靠一个O形环，其中，外环上具有用于被轴向和径向预紧的一个O形环的至少一个反向支承凸肩。在这里，在安装位置上通过外环侧的反向支承凸肩与轴承壳体侧的凸肩准实现所述一个O形环的几何形状的预紧，而另一个O形环则至少径向预紧，无需轴向压向轴承壳体侧的凸肩。但本发明的构成可以在该方向上进一步构成，其中，外环上具有用于各一个O形环的两个反向支承凸肩。在这种构成中，两个O形环轴向和径向几何形状地预紧。壳体侧凸肩的构成依据目的通过在轴承壳体上构成相应的里面容纳O形环的槽实现。

采用外环上设置O形环的实施变动方案中另一种本发明替换方案设计，外环上具有用于两个O形环的一个共用槽和轴承壳体侧具有凸肩，O形环抵靠该凸肩。槽两侧通过凸肩限定，从而凸肩最终轴向所见与轴承壳体侧的凸肩对置。在这两个凸肩之间实现两个一个接一个且相互接触设置的O形环的轴向压紧，它们也同样被径向压紧。在这里，因此在安装部位上由于凸肩位置再次实现几何形状地预紧。

O形环可以由相同的材料或者不同的材料制成或这样设计，使其具有不同的弹性特性，即使它们由相同的材料制成。作为替换或者附加，也可以设想使用不同直径的O形环，其中，在这些情况下相应的反向支承段或凸肩同样在直径方面相应设定。

附图说明

本发明的其他优点、特征和细节来自下面介绍的实施例以及借助附图的说明。其中：

图1示出第一实施方式主轴系统的剖面局部视图；

图2示出第二实施方式主轴系统的剖面局部视图；

图3示出第三实施方式主轴系统的剖面局部视图；

图4示出第四实施方式主轴系统的剖面局部视图；

图5示出第五实施方式主轴系统的剖面局部视图；

图6示出第六实施方式主轴系统的剖面局部视图；以及

图7示出成套主轴系统的原理图。

具体实施方式

图1示出第一实施方式依据本发明的主轴系统。所示为主轴2以及支承其的轴承系统3，包括壳体4连同在这里作为浮动轴承构成的滚动轴承5。该滚动轴承在所示的实施例中包括作为滚动体6的球体，其在主轴侧的球体滚道7内滚动并保持在保持架8上。滚动轴承5此外包括外环9，其通过两个环10径向减振地支承在轴承壳体4内。

由于滚动轴承5的浮动轴承特性，主轴2可大致径向运动。为有针对性地降低共振部位或共振转速具有压紧装置11，其在这里包括两个轴向所见一个接一个设置相互接触的O形环12，其优选由塑料或者橡胶材料制成。轴承壳体4内压入优选金属的压环13，其利用其端边压向两个O形环12左侧的那个，由此右边的O形环12压向外环9的端边14。两个O形环12因此轴向预紧并向外环9施加轴向压紧力，由此轴承被轴向压紧，也就是提高刚性。轴向预紧力可以按照多种方式变化。对此一方面是压环13压入轴承壳体内多深并因此压缩两个O形环12。压环13压入并因此压缩越深，轴向挤压力并因此压紧越大。另一种变化的可能性在于，关于O形环弹性或刚性地选择所使用的O形环。弹性较小并因此可较小变形的O形环在类似的压缩情况下施加高于较软地调整的O形环的轴向预紧力。

压紧的类型，也就是轴向和/或者径向压紧，在所介绍的所有实施方式中均通过各自的O形环12内所标注的各自双箭头表示。

图2示出依据本发明的主轴系统1的另一实施方式，其中-也适用于后面的附图-在可能的范围内相同的部件使用相同的附图符号。在这里为支承主轴2具有带球体-滚动体6和外环9的滚动轴承5，以及作为轴承系统3一部分的轴承壳体4。但在这种实施方式中，两个O形环12设置在外环9的外侧上。外环9具有反向支承圈

(Gegenlagerbund)15，在其两侧设置两个O形环12。轴承预紧在这里也通过压入轴承壳体4内的压环13产生，其再压向图2中左侧所示的O形环12。右侧的O形环12反向支承在轴承壳体4的反向支承凸肩16上。通过压入压环13，在这里两个O形环12也被压缩，并且在径向所见它们容纳在外环9与轴承壳体4的内壁之间后，通过这种压缩两个O形环12被轴向以及径向预紧。在这里，也可以通过压环13的压入深度直接调整两个O形环的刚性并因此直接调整共振特性曲线。

图3示出主轴系统1的另一种实施方式。在这里，两个O形环12也设置在滚动轴承5外环9的外侧上。轴承壳体4上构成两个槽17，槽内容纳各一个O形环12，其中，两个O形环的直径不同。图3中右侧所示的O形环直径上略小于左侧所示的O形环。在这种构成中，仅右侧所示的O形环12也被轴向预紧。为此目的，外环上构成反向支承凸肩18，其在滚动轴承5充填和外环9完全压入后这样定位，使O形环12在该反向支承凸肩18与轴承壳体的限定槽17的反向支承凸肩16之间轴向压紧。径向压紧同样在外环9与槽17的底部之间进行。与此相反，图3中左侧所示的O形环12在通过外环9没有向其施加轴向力后仅径向预紧。轴向压紧在这里仅在几何形状上进行，这里所示的压环13在这里不与O形环组共同作用。

图4示出与图3的实施方式类似的主轴系统1。在这里，外环9上具有两个反向支承凸肩18，其将各自的O形环12向轴承壳体4上的各自一个反向支承凸肩16压紧。在这里，在压环13不与两个轴向一个接一个设置的O形环12共同作用后，也实现纯几何形状上的轴向压紧，其在滚动轴承5充填和所有部件均处于其安装位置内后产生。径向压紧在这里也以与图2和3的其他实施方式中相同的方式产生。

图5最后示出主轴系统1的另一实施方式。在这里，外环9具有共用的槽19，槽内容纳两个O形环12。轴承壳体4上再次构成在这里典型倾斜的反向支承凸肩16，其与这里限定槽19的同样倾斜的另一反向支承凸肩20这样共同作用，使在这两个凸肩16与20之间轴向压紧两个O形环12。O形环12在这里相互接触地处于槽19内，在这里安装位置上也实现几何形状上的轴向压紧。径向压紧在这里也在轴承壳体4与槽19的底部之间确定。

图6示出主轴系统1的另一种实施方式，其中，外环9上具有两个槽19，槽内容纳各自一个O形环12。图6中左侧所示的O形环12通过压环13轴向加载，它支撑在两个槽19之间的隔板上，其中，外环通过球体滚道7内的滚动体排6压紧。第二O形环12在这里轴向不压紧，它径向抵靠在壳体4上。

在这一点上确定，当然在根据图2-6的实施方式中也可以使用在材料进而弹性或机械特性方面任意并根据使用目的确定的O形环12，其中，也可以使用具有由不同材料制成的环的O形环对。此外，还可以在调整轴向压紧进而在影响共振特性曲线方面进一步扩展变化范围。

图7示出这里为摩擦轴的成套主轴系统的原理图，其中，在这里举例如图2所示的压紧装置整体构成。所示为轴承壳体4，在该轴承壳体内主轴2以依据本发明的方式通过作为浮动轴承设计滚动轴承5支承并在主轴末端上通过固定轴承21支承。通过固定轴承21使主轴2轴向固定。通过浮动轴承主轴可以径向偏转，但其在此方面通过固定轴承保持轴向固定。

附图符号

1    主轴系统

2    主轴

3    轴承系统

4    壳体

5    滚动轴承

6    滚动体

7    球体滚道

8    保持架

9    外环

10   环

11   压紧装置

12   O形环

13   压环

14   端边

15   反向支承圈

16   反向支承凸肩

17   槽

18   反向支承凸肩

19   槽

20   反向支承凸肩

21   固定轴承

Claims (10)

1.主轴系统，特别是摩擦主轴系统，包括主轴，该主轴至少在一端转动支承在轴承系统中，其中，所述轴承系统包括：滚动轴承，该滚动轴承作为浮动轴承构成并由于主轴偏转而能够在径向上相对于位置固定的轴承壳体运动；以及用于影响转速范围的装置，在所述转速范围内能够出现共振情况，其特征在于，所述装置(11)包括至少两个在轴向上一个接一个设置的O形环(12)，其中至少一个作用于所述滚动轴承(5)的外环(9)并被至少轴向预紧。

2.按权利要求1所述的主轴系统，其特征在于，具有两个直接一个接一个且相互接触设置的O形环(12)，其中压入所述轴承壳体(4)内的压环(13)作用于一个O形环(12)上，另一个O形环(12)在端侧反向支承在所述外环(9)上。

3.按权利要求1所述的主轴系统，其特征在于，所述两个O形环(12)在外侧设置在外环(9)上且在壳体侧被反向支承，其中，两个O形环(12)被轴向压紧。

4.按权利要求3所述的主轴系统，其特征在于，所述轴向预紧借助压入所述轴承壳体(4)内的压环(13)产生，所述压环作用于所述一个O形环(12)上，而所述另一个O形环(12)则反向支承在壳体侧构成的反向支承凸肩(16)上。

5.按权利要求4所述的主轴系统，其特征在于，所述外环(9)上具有径向向外凸起的反向支承圈(15)，在所述反向支承圈两侧各具有一个O形环(12)。

6.按权利要求3所述的主轴系统，其特征在于，壳体侧具有两个凸肩(16)，在所述凸肩上各自抵靠一个O形环(12)，其中，在所述外环(9)上具有用于被轴向和径向预紧的O形环(12)的至少一个反向支承凸肩(18)。

7.按权利要求6所述的主轴系统，其特征在于，在所述外环(9)上具有用于各一个O形环(12)的两个反向支承凸肩(18)。

8.按权利要求6或7所述的主轴系统，其特征在于，一个或者两个O形环(12)容纳在所述轴承壳体(4)上所具有的槽(17)内。

9.按权利要求3所述的主轴系统，其特征在于，在所述外环(9)上具有用于两个O形环(12)的一个共用槽(19)，并且壳体侧具有凸肩(16)，O形环(12)抵靠所述凸肩。

10.按前述权利要求之一所述的主轴系统，其特征在于，所述两个O形环(12)具有不同的直径和/或者由不同的材料制成。

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