CN101875206B - 用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置，包括主轴（1）和主轴壳体（5），所述主轴（1）的两端各设置轴承（4），所述主轴（1）一端的轴承（4）设置在轴承座（6）内，所述轴承座（6）上设置一法兰盘（9），所述法兰盘（9）与所述主轴壳体（5）之间设置一间隙（33），所述轴承座（6）与所述主轴壳体（5）为弹性连接。由于主轴高速旋转以及电磁线圈都会产生大量热量，主轴壳体的膨胀要大于主轴的膨胀。本发明在主轴壳体与轴承座之间设置了间隙，有效防止了向外膨胀的主轴壳体挤压轴承座，从而导致高速旋转的轴承因过度的负载而导致热损伤。

Description

用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置

技术领域

本发明涉及一种木工加工中心设备，特别涉及一种木工加工中心的用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置。

背景技术

在木工加工中心设备中，为了加快定位速度，加工轴的定位速度要达到60m/min以上。为了加快加工轴的定位速度，加工轴与主轴壳体必须轻量化。因此，木工加工中心的加工轴一般使用铝合金。

而主轴需要一定的刚性，使用淬火钢，主轴壳体需要轻量化，使用铝合金。由于电磁线圈在工作时会产生热量，主轴高速旋转，轴承也会产生热量。由于淬火钢和铝合金的热膨胀系数不同，在工作时，就会产生主轴和主轴壳体的热膨胀差异，在相同条件下，铝合金的热膨胀更大。主轴的两端各设置轴承，轴承内圈由主轴的阶梯轴和轴承盖进行定位，而轴承的外圈由主轴壳体进行定位。由于主轴壳体的膨胀更大，所以，主轴壳体相对于主轴向外运动，从而推动轴承外圈向外运动。

在这种情况下，如果主轴低速旋转，主轴壳体和主轴的热膨胀差异较小，轴承还是可以正常工作的。但一般情况下，木工加工中心的主轴转速一般在5，000rpm以上，内置电机的电磁线圈和轴承都会产生大量热量，造成主轴壳体与主轴的热膨胀差异大大增加，从而导致轴承外圈承受过大的向外的压力而过度负荷，轴承会因此产生热损伤。

因此，现有的高速旋转的主轴与外壳的热膨胀问题是一个重要的研究课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种保证轴承正常工作的用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置。为解决上述技术问题，本发明用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置包括主轴和主轴壳体，所述主轴的两端各设置轴承，所述主轴一端的轴承设置在轴承座内，所述轴承座上设置一法兰盘，所述法兰盘与所述主轴壳体之间设置一间隙，所述轴承座与所述主轴壳体为弹性连接。

优选地，所述主轴壳体与所述法兰盘之间设置弹性连接装置，所述弹性连接装置一端连接所述主轴壳体，所述弹性连接装置的另一端连接所述法兰盘。

进一步地，所述弹性连接装置包括若干螺旋弹簧，所述弹簧设置在主轴壳体的孔内，所述弹簧的另一端抵靠在所述法兰盘上。

优选地，所述主轴壳体与所述法兰盘之间设置一垫片。

优选地，所述法兰盘上设置若干光孔，所述主轴壳体上设置与所述光孔相对应的螺纹孔，所述法兰盘与所述主轴壳体通过螺栓相连接，所述螺栓与所述光孔为间隙配合，所述螺栓与所述螺纹孔为螺纹配合。

优选地，所述主轴壳体包括位于中部的主轴筒壳和位于两端的主轴端壳，所述主轴筒壳与主轴端壳固定连接。

进一步地，所述主轴端壳与所述法兰盘之间设置间隙。

进一步地，所述主轴端壳与所述轴承座之间设置弹性连接装置，所述弹性连接装置一端连接所述主轴端壳，所述弹性连接装置的另一端连接所述法兰盘。

进一步地，所述弹性连接装置包括若干螺旋弹簧，所述弹簧设置在主轴端壳的孔内，所述弹簧的另一端抵靠在所述法兰盘上。

优选地，所述法兰盘上设置若干光孔，所述主轴端壳上设置与所述光孔相对应的螺纹孔，所述轴承座与所述主轴端壳通过螺栓相连接，所述螺栓与所述光孔为间隙配合，所述螺栓与所述螺纹孔为螺纹配合。

优选地，所述设置在轴承座内的轴承的内圈外端面由螺母定位，所述螺母与所述主轴为螺纹配合。

本发明在使用时，由于主轴高速旋转以及电磁线圈都会产生大量热量，主轴壳体采用铝合金，主轴采用钢，所以主轴壳体的膨胀要大于主轴的膨胀，主轴壳体就会相对于主轴向外移动。本发明在主轴壳体与轴承座之间设置了间隙，有效防止了向外膨胀的主轴壳体挤压轴承座，从而导致高速旋转的轴承因过度的负载而导致热损伤。

附图说明

图1是本发明的结构图。

图2是本发明的局部放大图。

附图标记如下：

1、主轴           5、主轴壳体

21、磁铁          51、主轴端壳

22、电磁线圈      52、主轴筒壳

3、弹性连接装置   6、轴承座

31、弹簧          7、螺母

32、垫片          8、轴承盖

33、间隙          9、法兰盘

4、轴承

具体实施方式

下文将参照附图对本发明用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置进行详细描述。

如图1所示，本发明包括一使用时高速旋转的主轴1，主轴1的中部套接磁铁21，磁铁21上套接电磁线圈22。磁铁21和电磁线圈22构成主轴1的驱动电机。轴承4和电磁线圈22均设置在主轴壳体5内。主轴1使用淬火钢材料。

主轴壳体5包括位于中部的主轴筒壳52和位于两端的主轴端壳51。主轴筒壳52采用铝合金材料。主轴端壳51和主轴筒壳52相连接固定。电磁线圈22设置在主轴筒壳52内。主轴1的两端各设置两个轴承4。主轴1的左端的两轴承4设置在主轴端壳51内，主轴1的右端的两轴承4设置在轴承座6内，轴承座6设置在主轴端壳51内。

轴承座6用于对右端轴承4外圈的定位。主轴端壳51用于左端轴承4外圈的定位。轴承4内圈的定位，是这样设置的：在主轴1的右端设置为阶梯轴，轴承4的内圈内端面抵靠在阶梯轴的肩部，轴承4的内圈外端面抵靠在螺母7上，螺母7与主轴1为螺纹配合；主轴1的左端设置为阶梯轴，轴承4的内圈内端面抵靠在阶梯轴的肩部，轴承4的内圈外端面抵靠在轴承盖8上。

在轴承座6的外端设置一法兰盘9，轴承座6与法兰盘9固定连接。在主轴端壳51与法兰盘9之间设置一间隙33。主轴端壳51套接在轴承座6上，主轴端壳51与轴承座6在主轴1径向方向上为间隙配合。法兰盘9上设置若干光孔，主轴端壳51上设置若干螺纹孔，螺纹孔与光孔的位置相对应。用螺栓穿过光孔和螺纹孔，将法兰盘9连接在主轴端壳51上。法兰盘9与螺栓为间隙配合，主轴端壳51与螺栓为螺纹配合。主轴端壳51与法兰盘9之间保持一定的间隙33。这样，由于间隙33的存在和相应的配合关系，轴承座6可在主轴端壳51与螺栓头之间移动。

为了便于调整间隙33的大小，在主轴端壳51与法兰盘9之间设置一垫片32。螺栓穿过轴承座6和垫片32，与主轴端壳51相连接。

由于用于支撑主轴1的轴承4使用的是推力轴承，在轴承4内外圈之间要保持适当的推力，所以在法兰盘9与主轴端壳51之间、在平行于主轴1的方向上设置一弹性连接装置3。该弹性连接装置3一端连接法兰盘9，另一端连接主轴端壳51。当主轴筒壳52和主轴端壳51受热膨胀，相对于主轴1向外移动时，由于主轴端壳51与法兰盘9之间设置间隙33，所以主轴端壳51不会挤压到法兰盘9上，从而保证轴承4外圈不致因推力过大而使滚珠卡死或产生热损伤。同时，弹性连接装置3被压缩，给法兰盘9一定的压力，从而轴承4外圈受到适当的压力，从而保证推力轴承4正常工作。

进一步地，如图2所示，上述弹性连接装置3可以为若干个螺旋弹簧31，该弹簧31设置在主轴端壳51的孔内，穿过垫片32，抵靠在法兰盘9上。

上述设计实例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他实质等同手段，均在本发明权利要求范围内。

Claims (11)

1.一种用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置，用于木工加工中心设备中，包括主轴（1）和主轴壳体（5），所述主轴（1）的两端各设置轴承（4），其特征在于：所述主轴（1）一端的轴承（4）设置在轴承座（6）内，所述轴承座（6）上设置一法兰盘（9），所述法兰盘（9）与所述主轴壳体（5）之间设置一间隙（33），所述法兰盘（9）与所述主轴壳体（5）为弹性连接。

2.根据权利要求1所述的用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置，其特征在于：所述主轴壳体（5）与所述法兰盘（9）之间设置弹性连接装置（3），所述弹性连接装置（3）一端连接所述主轴壳体（5），所述弹性连接装置（3）的另一端连接所述法兰盘（9）。

3.根据权利要求2所述的用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置，其特征在于：所述弹性连接装置（3）包括若干螺旋弹簧（31），所述螺旋弹簧（31）设置在主轴壳体的孔内，螺旋弹簧（31）的一端抵靠在孔的底部，所述螺旋弹簧（31）的另一端抵靠在所述法兰盘（9）上。

4.根据权利要求1所述的用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置，其特征在于：所述主轴壳体（5）与所述法兰盘（9）之间设置一垫片（32）。

5.根据权利要求1所述的用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置，其特征在于：所述法兰盘（9）上设置若干光孔，所述主轴壳体（5）上设置与所述光孔相对应的螺纹孔，所述法兰盘（9）与所述主轴壳体（5）通过螺栓相连接，所述螺栓与所述光孔为间隙配合，所述螺栓与所述螺纹孔为螺纹配合。

6.根据权利要求1所述的用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置，其特征在于：所述主轴壳体（5）包括位于中部的主轴筒壳（52）和位于两端的主轴端壳（51），所述主轴筒壳（52）与主轴端壳（51）固定连接。

7.根据权利要求6所述的用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置，其特征在于：所述主轴端壳（51）与所述法兰盘（9）之间设置间隙（33）。

8.根据权利要求7所述的用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置，其特征在于：所述主轴端壳（51）与所述轴承座（6）之间设置弹性连接装置（3），所述弹性连接装置（3）一端连接所述主轴端壳（51），所述弹性连接装置（3）的另一端连接所述法兰盘（9）。

9.根据权利要求8所述的用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置，其特征在于：所述弹性连接装置（3）包括若干螺旋弹簧（31），所述螺旋弹簧（31）设置在主轴端壳（51）的孔内，螺旋弹簧（31）的一端抵靠在孔的底部，所述螺旋弹簧（31）的另一端抵靠在所述法兰盘（9）上。

10.根据权利要求6所述的用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置，其特征在于：所述法兰盘（9）上设置若干光孔，所述主轴端壳（51）上设置与所述光孔相对应的螺纹孔，所述轴承座（6）与所述主轴端壳（51）通过螺栓相连接，所述螺栓与所述光孔为间隙配合，所述螺栓与所述螺纹孔为螺纹配合。

11.根据权利要求1所述的用于高速旋转主轴和主轴壳体之间的热膨胀调整装置，其特征在于：所述设置在轴承座（6）内的轴承（4）的内圈外端面由螺母（7）定位，所述螺母（7）与所述主轴（1）为螺纹配合。

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