CN102389987A - 主轴单元 - Google Patents

Abstract

用于机床的主轴单元，主轴单元包括主轴壳体和布置在主轴壳体中的主轴马达，主轴马达具有布置在主轴上的转子和借助定子支座相对于主轴壳体固定住的定子，以及具有前方的主轴轴承单元和后方的主轴轴承单元，前方的主轴轴承单元和后方的主轴轴承单元将主轴以围绕着主轴轴线可转动的方式支承，为了改进该主轴单元，使主轴单元在维持精确度要求的情况下便于装配和修理，建议，在装配状态中，前方的主轴轴承单元和后方的主轴轴承单元能够与定子支座连接成一个单元，该单元包括主轴马达和主轴，并且能够作为整体置入到主轴壳体中，或者能够从该主轴壳体取出，并且在运行状态中，至少前方的主轴轴承单元能够通过配合面相对于主轴壳体精确地定位并固定住。

Description

主轴单元

技术领域

本发明涉及一种用于机床的主轴单元，所述主轴单元包括主轴壳体和布置在该主轴壳体中的主轴马达，所述主轴马达具有布置在主轴上的转子和借助定子支座相对于主轴壳体固定住的定子，以及具有首先是前方的、尤其是朝向工作腔的主轴轴承单元和后方的、背离该工作腔的主轴轴承单元，所述主轴轴承单元将主轴以可围绕着主轴轴线转动的方式支承。

背景技术

这种主轴单元由现有技术所公知。

机床的主轴单元限定了主轴在机床的所有轴向上相对于其它加工单元的准确几何位置，并且因此，能以其制造工件的精准度是至关重要的。

因此，在公知的机床中，主轴单元与主轴马达、前方的主轴轴承单元和后方的主轴轴承单元装配为整体系统，并且得到检查，从而使得主轴单元只能作为整体装配在机床上或者拆下来。

这需要主轴单元的相对于机床非常精准的取向，尤其是对于机床的机架的取向，因为通过主轴单元相对于机床尤其是相对于机床的机架取向，确定了机床在制造工件时的总体上的精准度。

但是如果主轴单元损坏，尤其是在主轴马达的或者主轴轴承单元之一的区域内损坏，那么就必须将整个主轴单元从机床上拆下来，并且带到制造厂进行装配，因为只有在制造厂中才能基于对精准性的高要求而拆卸并重新装配主轴单元。

但这有以下缺点，即，将主轴单元从其正处于生产过程中的机床上拆下来并且对该主轴单元进行修理通常需要大约一周的时间。

发明内容

因此，本发明基于以下任务，即，以如下方式改进开头所述类型的用于机床的主轴单元，即，使该主轴单元在维持精准度要求的情况下更便于装配和修理。

该任务在开头所述类型的主轴单元中依据本发明由以下方式来解决，即，在装配状态中，前方的主轴轴承单元和后方的主轴轴承单元能够与定子支座相连接成一个单元，该单元包括主轴马达和主轴，并且可以作为整体置入到主轴壳体或者从该主轴壳体中取出，并且在运行状态中，至少前方的主轴轴承单元能够通过配合面相对于主轴壳体精确地定位和固定。

依据本发明的解决方案的优点可由以下看出，即，在该解决方案中存在以下可能性，即，主轴轴承单元可以连同定子支座、主轴马达和主轴一起从主轴壳体中取出，或者置入到主轴壳体中，从而使这种主轴壳体本身不必从机床上拆卸下来或者被更换，进而该主轴壳体能够保留在其相对于机床的一次性给定的取向上，而仅对带有主轴马达和主轴的主轴轴承单元进行替换，这些仅由以下方式实现，即，能够将主轴轴承单元与定子支座连接成一个包括主轴马达和主轴的单元，该单元可以作为整体从主轴壳体中取出。

此外，通过配合面在运行状态中准确地限定前方和后方的主轴轴承单元相对于主轴壳体的位置，从而使得在生产中设立的机床中存在以下可能性，即，将这样的包括主轴轴承单元、定子支座、主轴马达和主轴的单元以另一个相符的单元更换，在另一个单元中，再次将主轴轴承单元相对于主轴壳体借助配合面在同样准确的取向上相对于机床定位，因为该主轴壳体相对于机架保持不变。

此外，这样的主轴单元却还提供了以下可能性，例如，可以通过高度精确的加工制造出与机床、尤其是与机床的机架在一起的主轴壳体，从而在这种情况下能通过主轴壳体和机架的共同的高度精确的加工而避免主轴壳体相对于机架取向的成本过高的过程。

关于在运行状态中主轴轴承单元相对于主轴壳体的取向，至今还没有更详尽的说明。

则有利的解决方案作如下设置，即，前方的主轴轴承单元在运行状态中可以通过起径向定位作用的配合面而相对于主轴壳体定位。

但因为纯粹只有起径向定位作用的配合面不足以预定前方主轴轴承单元的准确位置，所以优选作如下设置，即，在运行状态中，前方主轴轴承单元可以通过起轴向定位作用的面而相对于主轴壳体定位。

为能相对主轴壳体同样准确定位后方主轴轴承单元，后方主轴轴承单元同样在运行状态中能够通过起径向定位作用的配合面而相对于主轴壳体定位和固定。

此外，同样联系后方主轴轴承单元作如下设置，即，后方主轴轴承单元在运行状态中通过起轴向定位作用的面相对于主轴壳体定位和固定。

为了在装配状态中能够将由主轴轴承单元、定子支座、主轴马达和主轴组成的所述单元以简单的方式并且作为整体置入到主轴壳体中，优选作如下设置，即，与参照插入方向位于后方的主轴轴承单元的起径向定位作用的配合面相比，参照插入方向位于前方的主轴轴承单元的起径向定位作用的配合面以更小的与主轴轴线的径向间距来布置。

由此，由配合面的不同径向间距提供了以下可能性，即，在插入方向上位于前方的主轴轴承单元的配合面不与在插入方向上位于后方的主轴轴承单元的配合面接触，而是用于这两个主轴轴承单元的两个配合面能够无接触地向着彼此运动，直到各自的配合面相互碰触，以便确定主轴轴承单元相对于主轴壳体的径向定位。

此外作如下设置，即，前方主轴轴承单元的和后方主轴轴承单元的起轴向定位作用的面可通过在相同方向上移动而相互贴靠，也就是说，例如通过在插入方向上的移动，不但前方主轴轴承单元的起轴向定位作用的面，而且后方主轴轴承单元的起轴向定位作用的面也能朝向彼此移动，并能最终贴靠，或者在拆卸该单元时能够相互分离地移动。

在依据本发明的解决方案的上下文中，至今还没有关于运行状态中定子支座的定位做出详细说明。

原则上可以考虑的是，在运行状态中将定子支座通过这两个主轴轴承单元来相对于主轴定位，以便能够将定子和转子之间的间隙保持在必需的公差范围内。

然而为了在运行状态中在定子支座的定位中具有更大的自由度，优选作如下设置，即，能够在运行状态中将定子支座通过起径向定位作用的面相对于主轴壳体定位，所述起径向定位作用的面不需要具有与用于前方的和后方的主轴轴承单元的在径向上作用的配合面相同的精确度。

因为定子支座在运行状态中由于在定子中的热生成而承受高的热负荷，进而至少暂时地遭受强烈的加热，所以优选作如下设置，即，定子支座在运行状态中以如下方式布置在主轴壳体中，即，使该定子支座在不形成机械应力(Spannung)的情况下能够在平行于主轴轴线的方向上热膨胀。

出于这个原因作如下设置，即，所述主轴轴承单元在运行状态中布置在一个相对于定子支座的位置上，其中该定子支座在不产生平行于主轴轴线地作用于主轴轴承单元上的力的情况下能够热膨胀。

也就是说，定子支座在运行状态中以如下方式装入，即，该定子支座尤其不产生作用于主轴轴承单元的力，因为由此会显著损害主轴引导的精确度。

这在结构上例如可通过以下方式实现，即，使定子支座在运行状态中能由于热膨胀作用而相对于主轴轴承单元中的至少一个移动。

这可例如通过以下方式实现，即，定子支座与主轴单元中的至少一个通过能够在平行于主轴轴线的方向上移动的元件相连接。

这样的可移动的元件可能例如是径向于主轴轴线延伸的薄金属壁或者金属薄膜，所述薄金属壁或者金属薄膜虽然在径向上造成各个主轴轴承单元相对于定子支座不活动地定位，然而在平行于主轴轴线的方向上允许了在定子支座和主轴轴承单元之间的移动可能性。

另一个有利的解决方案作如下设置，即，定子支座在运行状态中在轴向上能相对于主轴轴承单元中的至少一个自由移动，也就是说，在运行状态中，不再进行定子支座到主轴单元中的至少一个上的固定，而是在最简单的情况下在该主轴轴承单元和定子支座之间存在自由空间。

例如可以考虑的是，以在运行状态中相对于两个主轴轴承单元能够自由活动的方式布置定子支座，从而由此使定子支座的热膨胀不可能会导致问题。

但是这可能会导致关于定子支座在主轴壳体中的抗相对扭转的固定的问题，并且此外还可能导致在从运行状态过渡到装配状态中时在构成由定子支座和主轴轴承单元组成的单元的情况下造成问题，从而使定子支座和主轴轴承单元不能拆卸。

出于这个原因，一种有利的解决方案作如下设置，即，定子支座在运行状态中相对于主轴轴承单元中的仅一个固定住，也就是说与该主轴轴承单元刚性地或者不活动地连接。

通过将定子支座固定在主轴单元之一上使得以下相对简单，即，为了装配或拆卸而制造由主轴轴承单元和定子支座组成的单元，但为了形成运行状态再次以同等程度拆分开。

为了不让定子支座的热膨胀变的过大，并且尤其也是为了定子能够充分冷却，优选作如下设置，即，定子支座构造为用于定子的冷却壳套。

就此而言，定子支座具有双重作用，即，一方面在装配状态中制造在主轴轴承单元之间的连接，并将这些主轴轴承单元相对彼此保持在限定的取向上，并且另一方面让定子得到最优的冷却。

在此，定子支座优选以如下方式构造，即，定子支座在背离定子的一侧上具有延伸的冷却流道。

优选地，最好通过以下方式实现冷却，即，定子支座连同主轴壳体的朝向该定子支座的内面构成共同起作用的密封面，以便密封住冷却流道，从而由此在主轴壳体的内面和定子支座的背离定子的外侧之间引导冷却剂。

此外，本发明还涉及一种带有机架、刀具支架以及主轴单元的机床，其中，依据本发明，主轴单元根据一个或者多个前面介绍的实施例构造成。

最后，本发明还涉及一种将借助前方主轴轴承单元和后方主轴轴承单元支承住的主轴装配在机床的主轴壳体中的方法，其中，依据本发明，所述主轴轴承单元为了形成装配状态而与定子支座连接，并且将这个单元装入到主轴壳体中或者从该主轴壳体中拆下来，并且为了形成运行状态，将主轴轴承单元借助配合面准确地定位在主轴壳体上。

在此特别有利的是，将包括主轴轴承单元、定子支座、主轴马达和主轴的单元预装配好随时准备运行，从而使得主轴轴承单元相对彼此的准确取向已经得到提供。

在此尤其有利的是，包括主轴轴承单元、定子支座、主轴马达和主轴的单元在预装配好的状态中尤其是在检验台上行进(einfahren)并且得到检测，从而使得由此一方面这些单元能够简单地够到，另一方面也能够简单地得到检测和行进。

在此，一种特别有利的解决方案作如下设置，即，包括主轴轴承单元、定子支座、主轴马达和主轴的单元在维持精准度的情况下可以作为模块可更换地装配到一个且同一个主轴壳体中，从而使得由此存在以下可能性，即，在用于生产的机床中以简单的方式修理在主轴单元中的损坏，即通过以下方式：在不拆卸下主轴壳体的情况下更换包括主轴轴承单元、定子支座、主轴马达和主轴的单元。

依据本发明的方法的另一种有利的解决方案作如下设置，即，将主轴壳体以所期望的精准度设置在机床的机架上，并且然后置入包括主轴轴承单元、定子支座、主轴马达和主轴的单元，从而使得由此不需要将主轴壳体相对于机架高度精确地取向。

附图说明

本发明的其它特征和优点是以下描述以及实施例图示的主题。

在图中：

图1示出依据本发明的机床的第一实施例的透视的示意图；

图2示出依据线2-2剖开图1中的主轴单元的剖面图；

图3示出图2中的区域A的放大示图；

图4示出沿着图2中的线4-4的剖面图；

图5示出图2中的区域B的放大示图；

图6示出沿着图2中的线6-6的剖面图；

图7示出依据本发明可以从装配状态中的主轴壳体中取出的单元的示图，包括前方的主轴轴承单元、后方的主轴轴承单元、定子支座以及主轴马达和主轴，以及

图8示出依据本发明的机床的第二实施例的类似于图5的剖面图。

具体实施方式

作为整体以10标记的机床的在图1中所示的第一实施例包括机架12，在该机架上布置有作为整体以14标记的刀具支架，该刀具支架例如具有转塔头16，在该转塔头上可以装配大量刀具18。

所述转塔头16例如能够在X轴线的方向上和Z轴线的方向上相对于机架12移动，以便能够加工工件W，该工件可围绕着主轴轴线22转动地支承在作为整体以20标记的主轴单元中。

如图2中所示，所述主轴单元20包括主轴壳体30，该主轴壳体例如牢固地或者也以能相对于机架12移动的方式布置，但是考虑到该主轴壳体相对于机床10的传统轴向的布置方式，例如相对于机床10的X轴线和机床10的Z轴线的布置方式，该主轴壳体必须精确地参照机架10来布置和取向，因为通过所述主轴壳体30例如预先规定了主轴轴线22相对于机床10的已设置的X轴线和Z轴线的取向。

在主轴壳体30上可以在运行状态中在精确的相对于主轴壳体30的取向上装配作为整体以32标记的前方主轴轴承单元以及作为整体以34标记的后方主轴轴承单元，其中，如图3和图4中所示，为此所述主轴壳体30为了定位前方主轴轴承单元32而在径向于主轴轴线22地具有径向的配合面42，该配合面例如布置为朝向主轴轴线22，并且与前方主轴轴承单元32的径向配合面44共同起作用，其中，两个配合面42和44优选朝向主轴轴线22分布为圆柱状的。

此外，前方主轴轴承单元32相对于主轴壳体30通过主轴壳体30的横向于主轴轴线22分布的贴合面46和前方主轴轴承单元32的相应的支撑面48而在轴向上参照主轴轴线22精确定位，从而使得整体上所述前方主轴轴承单元32相对于机架以与主轴壳体30相同的定位精准度定位。

如图5和图6中所示，在运行状态中，后方主轴轴承单元34也能够相对于主轴壳体30精确地定位，即通过主轴壳体30的配合面52来定位，该配合面优选为同样朝向主轴轴线22分布为圆柱形的，并且与后方主轴轴承单元34的配合面54共同起作用，以便由此将后方的主轴轴承单元34径向于主轴轴线22精确地相对于主轴壳体定位。

此外，所述主轴壳体30设有贴合面56，所述后方主轴轴承单元34可以利用支撑面58贴靠到该贴合面上。

贴合面56和与之共同起作用的支撑面58同样横向于主轴轴线22分布，优选地与主轴轴线垂直地分布并且在与主轴壳体30的贴合面46和前方主轴轴承单元32的支撑面48相同的方向上取向，从而使前方主轴轴承单元32和后方主轴轴承单元34通过相同的移动在平行于主轴轴线22的相同方向上分别能够利用支撑面48或58在贴合面46或56上进行贴靠。

与由现有技术公知的解决方案相反，前方主轴轴承单元32和后方主轴轴承单元34不能单独地装配在主轴壳体30上，而是如图7中所示作如下设置，即，在装配状态中，在装配主轴轴承单元32和34之前和期间以主轴轴承单元32和34以及定子支座60构成单元70，在该单元中，所述主轴轴承单元32和34通过定子支座60相对彼此精确定位，其中，为此该定子支座60具有前方的和后方的贴合面62或64，主轴轴承单元32和34可以利用支撑面66或68贴靠在这些贴合面上，并且由此能够相对于定子支座60固定。

优选地，为了达到装配状态，在前方主轴轴承单元32和后方主轴轴承单元34以及定子支座60之间通过利用旋拧元件72和74进行的旋拧固定实现连接，所述旋拧元件穿通过相应的主轴轴承单元32或34，并且能够从贴合面62和64这侧旋入到定子支座60中，从而使所述旋拧元件72和74在相互共同起作用的贴合面62和支撑面66的区域加载对前方主轴轴承单元32和定子支座60，并且旋拧元件74在相互贴靠的贴合面64以及支撑面68的区域内直接加载后方主轴轴承单元34和定子支座60，进而将各个贴合面62、64以及支撑面66、68力锁合地相对彼此固定住。

所述定子支座60优选呈壳罩状地或者呈套筒状地构造，并且在背离主轴轴线22的外侧82上包围着定子80，其中，定子80利用外侧82贴靠在定子支座60的内侧84上，并且利用外侧82相对于该定子支座不仅在朝向主轴轴线22的径向方向上支持在定子支座60的内侧84上，而且还在轴向上固定住。

在此，在定子80和定子支座60之间的固定可以力锁合地、形状锁合地或者材料锁合(stoffschlüssig)地实现，从而使定子80相对于定子支座60不仅抵抗径向于主轴轴线22的移动而固定，也抵抗平行于主轴轴线22的移动而固定。

优选地，定子80包括叠片组86，在该叠片组中缠裹了定子绕组88，并且该叠片组具有配属于主轴轴线22的磁极面92。

有效的是，定子80的外侧82由叠片组86的外侧构成，所述叠片组也承载着定子绕组88，并且所述叠片组将在定子绕组88中产生的热量导出到定子支座60上，优选平面地通过叠片组86的平坦地贴靠在定子支座60的内侧84上的外侧82来导出，从而使定子支座60同样用于导出在定子80中产生的热量。

此外，所述叠片组86还构成朝向转子90的磁极面92，其中，在磁极面92和转子90之间存在常规的间隙94，从而使转子90能够自由转动。

所述转子90坐落在作为整体以100标记的主轴上，该主轴例如构造为主轴管102，进而具有中央通道104。

优选地，所述转子90利用内面106力锁合地贴靠在主轴100的罩面108上，并且由此力锁合地与主轴100连接，从而明确地通过主轴100的转动位置和轴向位置来确定转子90的位置。

由此，定子80和转子90构成作为整体以110标记的主轴马达，用于驱动主轴100，其中，转子对于定子80的相对定位通过将主轴100支承在主轴轴承单元32和34中来实现。

为此，前方主轴轴承单元32包括轴承壳体122，该轴承壳体一方面构成配合面44和支撑面48，并且此外也构成用于将轴承壳体122支持在定子支座60上的支撑面66。

此外，所述轴承壳体122构成轴承座124，作为整体以130标记的前方轴承单元坐落在该轴承座中，该前方轴承单元例如包括三个主轴轴承132、134和136，其中，例如在主轴轴承134和主轴轴承136之间布置有中间环138，该中间环具有以下功能，即，容纳过剩的轴承润滑脂并且在需要时再次输送给轴承。

此外，构成前方轴承单元130并且包括主轴轴承132、134和136的轴承组可以通过作用于最前方的主轴轴承132的支撑环140而在主轴轴线22的方向上张紧，其中，所述支撑环140优选作为迷宫环与主轴100的头部142共同起作用，以便在主轴100的头部142和支撑环140之间实现尽可能良好的密封。

由主轴轴承132、134和136构成的轴承组本身却坐落在布置在主轴100上尤其是主轴管102上的、布置在主轴头142附近的轴承座144上，主轴轴承132、134和136优选压到该轴承座上。

后方主轴轴承单元34同样包括轴承壳体152，该轴承壳体设置有配合面54以及支撑面58，并且此外还设有用于将轴承壳体152相对于定子支座60固定住的支撑面68。

此外，所述轴承壳体152设有轴承座154，后方轴承单元160坐落在该轴承座中，该后方轴承单元例如构造为圆柱滚子轴承，在该圆柱滚子轴承中可以调设径向的预应力。

通过支撑环170实现将后方轴承单元160固定在轴承座154中，该支撑环可以固定在轴承壳体152上，也就是在将背离主轴马达110的一侧装配在轴承壳体152上时加以固定。

在依据本发明的主轴单元20中，首要地通过带有前方轴承单元130的前方主轴轴承单元32来相对于轴承壳体30限定主轴轴线122的位置和取向，而后方轴承单元160首要用于额外的支持住主轴100。

在依据本发明的主轴单元20中现在存在以下可能性，即，包括了定子支座60、前方主轴轴承单元32和后方主轴轴承单元34以及布置在定子支座60内的主轴马达110和由主轴轴承单元32和34支承住的主轴100的单元70被预先装配好随时准备运行，并且进入检验台上并得到测量，也就是在未将该单元置入到主轴壳体30中的情况下。

在此例如以如下方式构建所述单元70，即，首先将支撑环140在主轴100上推上，并且定位在主轴头142的附近，并且然后将包括有主轴轴承132、134、136和中间环138的轴承组压到主轴100的轴承座144上。

然后，将所述主轴100连同包括有主轴轴承132、134和136和中间环138的轴承组装配在轴承壳体122中，并且所述轴承组通过将支撑环140固定在轴承壳体122上而张紧。

接着，将主轴马达110的转子90以内面106力锁合地装配在主轴100的罩面108上，并且接着实现将转子90推入到定子80中，所述定子已经坐落在定子支座60中，并且通过旋拧元件72将轴承壳体122与定子支座60连接。

接着，进行后方主轴轴承单元34的装配，所述装配包括：借助旋拧元件74将轴承壳体152装配在定子支座60上，并且将后方轴承单元160置入到轴承壳体52中，以及在朝向主轴轴线的径向方向上合适地预张紧后方轴承单元160，以及通过支撑环170固定后方轴承单元160。

无论是在将前方主轴轴承单元32还是后方主轴轴承单元34装配在定子支座60上时，都要以所期望的精确度制造出主轴轴线22相对于配合面44和54以及支撑面48和58的精确几何位置，其中，包括了前方主轴轴承单元32和后方主轴轴承单元34以及定子支座60的单元70的组装在装配设备中实现，所述装配设备以与主轴壳体30相同的方式具有与配合面44和54共同起作用的配合面42和52，以及与支撑面48和58共同起作用的贴合面46和56，以便在装配状态中确保前方主轴轴承单元32和后方主轴轴承单元34相对彼此和相对于定子支座60的精确取向。

所述预装配好的并且进入检验台的单元可根据图7在该装配状态中作为整体被推入到图2中所示的主轴壳体32中，也就是在与主轴轴线22平行的推入方向180上推入，从主轴壳体30的前开口182出发，其中，主轴壳体30的配合面42以及主轴壳体30的贴合面46直接连到前开口182上。

在推入所述单元70时，在到达由主轴壳体30的贴合面46和56限定的最终姿态前不久，配合面42和44以及52和54相互进行贴靠，其中，配合面52和54的径向伸展比配合面42和44的径向伸展小，从而尤其是配合面54在到达由贴合面46和56限定的最终姿态前不久才到达主轴壳体30，并且贴靠在这些贴合面上，以便一方面将后方主轴轴承单元34并且同时将前方主轴轴承单元32径向于主轴轴线22精确地定位在主轴壳体30中。

如图2所示，在此以如下方式设定主轴壳体30，即，与在装配状态中完成装配的单元70中的支撑面46和56的间距相比，由主轴壳体30构成的贴合面46和56在主轴轴线22的方向上相对彼此的间距稍微大一些，其中，前方主轴轴承单元32和后方主轴轴承单元34牢固地与定子支座60连接，并且通过该定子支座相对彼此定位。

在推入到主轴壳体30中的单元70中，首先前方主轴轴承单元32借助旋拧元件184(图2、图3)实现在主轴壳体30上的固定，其中，配合面42和44以及支撑面48保持贴靠在贴合面46上。

由此，实现了第一主轴轴承单元32相对于主轴壳体30以前面已经阐释的精确度的精确取向，并且因为首要地通过前方主轴轴承单元32给定了主轴轴线22相对于机架10的取向和布置方式，所以已经实现了主轴轴线32相对于主轴壳体30进而相对于机架12的精确取向。

在此，首先后方主轴轴承单元34不相对于主轴壳体30固定，尽管配合面52和54已经预定了精确的径向取向，但仍缺乏后方主轴轴承单元34相对于主轴壳体30的精确的轴向固定。

出于这个原因，在相对于主轴壳体30固定住前方主轴轴承单元32之后，为了从装配状态转为运行状态，后方主轴轴承单元34和定子支座60之间的连接通过松开旋拧元件74来松开，从而使后方主轴轴承单元34在贴合面64和支撑面68之间构造成间隙190的情况下能够以如下程度以支撑面68在朝向贴合面56的方向上，也就是说在方向180上，朝向主轴壳体30移动，即，使得后方主轴轴承单元34在运行状态中利用旋拧元件186精确地相对于主轴壳体30固定(图5、图6)。在这种情况下，后方轴承单元160允许轴承壳体152的这种相对于主轴100在主轴轴线22的方向上的移动经过相符于间隙190的距离，其中，为此例如所述后方轴承单元160构造为圆柱滚子轴承。

在运行状态中在贴合面64和支撑面68之间构成的间隙100使定子支座60能够由于通过定子80引起的升温在主轴壳体30内传播，而不会前方主轴轴承单元32和后方主轴轴承单元34之间造成由于热引起的机械应力，进而不会损害这些主轴轴承单元32、34相对于主轴壳体30的布置的精确度。

在运行状态中优选地通过设置在定子支座60上的支撑面192和194来实现定子支座60相对于主轴壳体30的支撑，所述支撑面可以贴靠在主轴壳体30的内侧上的贴合面196和198上，进而相对于主轴壳体30支撑并定位定子支座60进而定子80，其中，用于在主轴壳体内径向地固定住定子支座60的支撑面192和194的和相应的贴合面196和198的精确度足够高，以便以如下程度定位定子80，即，使在定子80和转子90之间的间隙94保持在公差范围内。

此外，定子支座60在轴向上的固位在运行状态中通过定子支座与前方主轴轴承单元32的仍然存在的连接来实现，以及同样实现了定子支座在前方主轴轴承单元32上的抗相对扭转的固位。

单元70的拆卸以相反顺序进行，也就是说，首先松开后方主轴轴承单元34与主轴壳体30的固定，并且再次形成后方主轴轴承单元34相对于定子支座60的固定，并且接下来松开在前方主轴轴承单元32和主轴壳体30之间的连接，从而使所述单元70处在装配状态中，并且能够再次作为整体去除，并且在这种情况下，前方主轴轴承单元32相对于后方主轴轴承单元34保持和在主轴壳体30中的情况一样的取向。

由此同样存在如下可行性，即，将其中例如存在缺陷的这样的单元70用另一个这样的单元70替换，因为所有单元70都预装配好，并且已经行进，进而在装入到主轴壳体30中后为主轴轴线22相对于机架12的取向和位置提供了相同的尺寸精度。

为了能够有效地从定子支座60导出热量，该定子支座在其朝向主轴壳体30的侧202上设有冷却流道204，这些冷却流道处在支撑面192和194之间，并且朝向主轴壳体30的内面206敞开，然而在运行状态中由处于贴合面196和198之间的内面206所遮盖。

为了密封由冷却流道204构成的用于冷却剂的流动腔210，这时在支撑面192和194之间和在贴合面196和198必要时还有密封元件起作用。

在图8中所示的第二实施例中，主轴轴承单元34’包括带有轴承壳体体212的轴承壳体152’，该轴承壳体体设有配合面54和支撑面58，其中，配合面54以与在第一实施例的主轴轴承单元34中相同的方式置入到主轴壳体30的配合面52中，并且支撑面58可以贴靠到主轴壳体30的贴合面56上。此外，轴承壳体体212包括承载着支撑面58的法兰214，所述旋拧元件186可以拧入到该法兰中。

此外，在轴承壳体152’上成型有在轴向上有弹性的、在平行于主轴轴线22的方向上实施为薄的圆环区域的壁216，该壁从在径向上处于靠内的、容纳后方轴承单元160的靠内区域218出发延伸到靠外的环形法兰220，该环形法兰可以借助旋拧元件74与定子支座60牢固地连接。

通过以下方式，即，径向于主轴轴线22延伸的并且封闭地围绕着主轴轴线22环绕的在轴向上有弹性的壁区域216基本上分布在垂直于主轴轴线22的平面上，则所述环形法兰220能够相对于轴承壳体体152’在平行于主轴轴线22的方向上移动，但是基本上不能径向于主轴轴线22移动，从而同样在轴承壳体体212不与主轴壳体30连接的情况下，该轴承壳体体212本身相对于定子支座60虽然能够平行于主轴轴线22略微移动，但是不能于主轴轴线22移动。

由此，在将所述单元70推入到主轴轴承壳体30中后，进而同样利用配合面54将轴承壳体体212导入到主轴壳体30的配合面52中后，能将该轴承壳体体212利用旋拧元件186相对于主轴壳体30牢固地固定住，也就是在环形体220和法兰240之间形成间隙190’，该间隙使得定子支座60连同借助旋拧元件74固定在该定子支座上的环形法兰220能够在平行于主轴轴线22的方向上热膨胀，而不会在这个方向上受约束，其中，所述环形法兰220仍然牢固地与定子支座60保持连接。

此外，在主轴壳体30和轴承壳体体212之间的旋拧式连接的松开不会导致轴承壳体体212相对于定子支座60的位置的径向错位，从而在松开旋拧元件186后，所述单元70能够以在第一实施例上下文中描述的方式方法从主轴壳体30中取出。

Claims (21)

1.用于机床(10)的主轴单元(20)，所述主轴单元包括主轴壳体(30)和布置在所述主轴壳体(30)中的主轴马达(110)，所述主轴马达具有布置在主轴(100)上的转子(90)和借助定子支座(60)相对于所述主轴壳体(30)固定住的定子(80)，以及具有前方的主轴轴承单元(32)和后方的主轴轴承单元(34)，所述前方的主轴轴承单元和所述后方的主轴轴承单元将所述主轴(100)以围绕着主轴轴线(22)能转动的方式支承，

其特征在于，在装配状态中，所述前方的主轴轴承单元(32)和所述后方的主轴轴承单元(34)能够与所述定子支座(60)连接成为单元(70)，所述单元包括所述主轴马达(110)和所述主轴(100)，并且能够作为整体置入到所述主轴壳体(30)中，或者能够从所述主轴壳体中取出，并且在运行状态中，至少所述前方的主轴轴承单元(32)能够通过配合面(42、44、52、54)相对于所述主轴壳体(30)精确地定位并固定住。

2.按照权利要求1所述的主轴单元，其特征在于，所述前方的主轴轴承单元(32)在运行状态中能够通过起径向定位作用的配合面(42、44)而相对于所述主轴壳体(30)定位并固定住。

3.按照权利要求1或2所述的主轴单元，其特征在于，所述前方的主轴轴承单元(32)在运行状态中能够通过起轴向定位作用的面(46、48)而相对于所述主轴壳体(30)定位并固定。

4.按照以上权利要求之一所述的主轴单元，其特征在于，所述后方的主轴轴承单元(34)在运行状态中能够通过起径向定位作用的配合面(52、54)而相对于所述主轴壳体(30)定位并固定。

5.按照以上权利要求之一所述的主轴单元，其特征在于，所述后方的主轴轴承单元(34)在运行状态中能够通过起轴向定位作用的面(56、58)而相对于所述主轴壳体(30)定位并固定。

6.按照以上权利要求之一所述的主轴单元，其特征在于，与参照插入方向(180)位于后方的主轴轴承单元(32)的起径向定位作用的配合面(42、44)相比，参照所述插入方向(180)位于前方的主轴轴承单元(34)的起径向定位作用的配合面(52、54)以更小的与所述主轴轴线(22)的径向间距来布置。

7.按照以上权利要求之一所述的主轴单元，其特征在于，所述前方的主轴轴承单元(32)的和所述后方的主轴轴承单元(34)的起轴向定位作用的所述面(46、48、56、58)能够通过在同一个方向(180)上的移动来相互贴靠。

8.按照以上权利要求之一所述的主轴单元，其特征在于，所述定子支座(60)在运行状态中能够通过起径向定位作用的面(192、194、196、198)而相对于所述主轴壳体(30)定位。

9.按照以上权利要求之一所述的主轴单元，其特征在于，所述定子支座(60)在运行状态中以如下方式布置在所述主轴壳体(30)中，即，所述定子支座在不形成机械应力的情况下能够在平行于所述主轴轴线(22)的方向上热膨胀。

10.按照权利要求9所述的主轴单元，其特征在于，所述主轴轴承单元(32、34)在运行状态中布置在相对于所述定子支座(60)的位置上，其中所述定子支座在不产生平行于所述主轴轴线(22)地作用于所述主轴轴承单元(32、34)上的力的情况下能够热膨胀。

11.按照以上权利要求之一所述的主轴单元，其特征在于，所述定子支座(60)在运行状态中能够通过热膨胀相对于所述主轴轴承单元(32、34)中的至少一个移动。

12.按照以上权利要求之一所述的主轴单元，其特征在于，所述定子支座(60)在运行状态中能够在轴向上相对于所述主轴轴承单元(32、34)中的至少一个自由移动。

13.按照以上权利要求之一所述的主轴单元，其特征在于，所述定子支座(60)在运行状态中相对于所述主轴轴承单元(32)中的仅一个固定住。

14.按照以上权利要求之一所述的主轴单元，其特征在于，所述定子支座(60)构造为用于所述定子(80)的冷却壳套。

15.按照权利要求14所述的主轴单元，其特征在于，所述定子支座(60)在背离所述定子(80)的一侧上具有延伸的冷却流道(204)。

16.按照权利要求14或15所述的主轴单元，其特征在于，所述定子支座(60)以所述定子支座的支撑面(192、194)和所述主轴壳体(30)的贴合面(196、198)构成共同起作用的密封面。

17.具有带有刀具支架(14)的机架(12)以及具有主轴单元(20)的机床，其特征在于，所述主轴单元(20)按照以上权利要求中的一个或者多个构造成。

18.用于将借助前方的主轴轴承单元(32)和后方的主轴轴承单元(34)支承的主轴(100)装配在机床(10)的主轴壳体(30)中的方法，其特征在于，所述主轴轴承单元(32、34)为了制造装配状态而与定子支座(60)连接，并且将这个单元(70)装入到所述主轴壳体(30)中，或者从所述主轴壳体中拆下来，并且为了制造运行状态而至少将所述前方的主轴轴承单元(32)借助配合面(42、44)精确地定位在所述主轴壳体(30)上。

19.按照权利要求18所述的方法，其特征在于，包括所述主轴轴承单元(32、34)、所述定子支座(60)、主轴马达(110)和所述主轴(100)的所述单元(70)已经预装配好，随时准备运行。

20.按照权利要求19所述的方法，其特征在于，包括所述主轴轴承单元(32、34)、所述定子支座(60)、所述主轴马达(110)和所述主轴(100)的所述单元(70)在已经预装配好的状态中行进并且得到检测。

21.按照权利要求20所述的方法，其特征在于，包括所述主轴轴承单元(32、34)、所述定子支座(60)、所述主轴马达(110)和所述主轴(100)的所述单元(70)能够在保持精准度的情况下作为模块能更换地装配到一个且同一个主轴壳体(30)中。

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