CN109219708B - 多列组合角接触球轴承装置 - Google Patents

多列组合角接触球轴承装置 Download PDF

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Abstract

本发明的课题在于提供多列组合角接触球轴承装置，具有接触角的角接触球轴承(41～43)以背面组合排列有3列以上，角接触球轴承(41～43)的列数在前部和后部不同，以抑制列数少的一侧的角接触球轴承(43)的发热，防止烧损、达到长寿命化。在具有接触角的角接触球轴承(41～43)在前部和后部以背面组合排列有3列以上，角接触球轴承(41～43)的列数在前部和后部不同的多列组合角接触球轴承装置中，其特征在于，列数多的一侧的角接触球轴承(41，42)的滚动体是钢制成的，列数少的一侧的角接触球轴承(43)的滚动体是陶瓷制成的。

Description

多列组合角接触球轴承装置
技术领域
本发明涉及在机床主轴的支承中使用的多列组合角接触球轴承装置。
背景技术
机床的主轴装置1的主轴3例如如图2所示，由前侧轴承4和后侧轴承5支承。
在前侧轴承4，使用将具有接触角的角接触球轴承41～44在前部和后部以背面组合排列的多列组合角接触球轴承装置。
例如，在专利文献1中，作为多列组合角接触球轴承装置，公开了4列背面组合的角接触球轴承装置。
4列背面组合的角接触球轴承装置如图2所示，将4列的角接触球轴承41～44在前部和后部各分为2列，前部的角接触球轴承41、42的接触角α1、α2和后部的角接触球轴承43、44的接触角α3、α4以彼此相对的方式排列。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-52714号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
但是，近年来，机床的主轴装置1的主轴3除了高速性、高刚性、高精度之外，还谋求小型化，作为其方法，有减少在主轴3使用的角接触球轴承的列数的情况。
例如，有将图2的4列背面组合的轴承排列如图1所示形成为3 列背面组合、使主轴长度变短的情况，或重新进行3列背面组合的主轴设计的情况等。
机床的主轴为了实现高速性、高刚性、高精度，常有使角接触球轴承以接触角彼此相对的方式组合，施加预压的情况。预压为了使接触角相对的轴承组之间平衡，例如如图1所示的3列背面组合那样，在角接触球轴承41～43的列数在前部和后部不同时，即前部有角接触球轴承41、42的2列而后部有角接触球轴承43的1列时，列数较少的后部侧(3列背面组合的1列侧)的角接触球轴承43受到很大载荷。
例如，对表1所示的具体的轴承情况进行比较，前部的角接触球轴承41、42的最大接触面压(MPa)为1600，与此不同，后部侧的角接触球轴承3的最大接触面压(MPa)为2000。
[表1]
Figure BDA0001889416400000021
如表1所述，将列数少的后部侧的角接触球轴承43和列数多的前部侧的角接触球轴承41、42的最大接触面压进行比较时，列数少的后部侧的角接触球轴承43与列数多的前部侧的角接触球轴承41、42相比最大接触面压较大，因此列数少的后部侧的角接触球轴承43与列数多的前部侧的角接触球轴承41、42相比发热更大。
此外，一般来说，机床的主轴需要对于施加于前部的加工载荷的刚性，因此以将列数多的一侧的角接触球轴承设置在前部、将列数少的一侧的角接触球轴承设置在后部的方式排列。
在为机床的主轴中成为主流的内置电机主轴(在主轴内部搭载电机)时，在列数少的后部的角接触球轴承的附近配置内置电机。近年来，由于机床主轴的小型化，列数少的后部的角接触球轴承与内置电机的距离变近。
内置电机主轴随着运转其电机部发热，因此在其附近使用的列数少的后部的角接触球轴承不仅受到很大的载荷，还受到热的大幅影响。即，除了由于最大接触面压变大引起的发热，也由于来自电机的散热，轴承温度的情况非常严峻。
于是，本发明的课题是在具有接触角的角接触球轴承以背面组合排列有3列以上、角接触球轴承的列数在前部和后部不同的多列组合角接触球轴承装置中，抑制列数少的一侧的轴承的发热，达到烧损防止、长寿命化。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述课题，本发明提供一种多列组合角接触球轴承装置，具有接触角的角接触球轴承在前部和后部以背面组合排列3列以上，角接触球轴承的列数在前部和后部不同，该多列组合角接触球轴承装置的特征在于：列数多的一侧的角接触球轴承的滚动体是钢制成的，列数少的一侧的角接触球轴承的滚动体是陶瓷制成的。
此外，特征在于：对于列数多的一侧的角接触球轴承的滚动体径 Da，列数少的一侧的角接触球轴承的滚动体径Da’为Da<Da’≤1.5·Da。
此外，特征在于：对于列数少的一侧的角接触球轴承的接触角α’°，列数多的一侧的角接触球轴承的α°为α°<α’°≤(α+30)°。
此外，特征在于：列数多的一侧的角接触球轴承的保持器是聚酰胺树脂制成的，列数少的一侧的角接触球轴承的保持器是苯酚树脂或 PEEK树脂制成的。
发明效果
像本发明这样，使后部侧的角接触球轴承的滚动体为陶瓷球时，陶瓷球与钢球相比，轻量且线膨胀系数小，因此能够实现发热减少、防止烧损防止。
此外，使后部侧的角接触球轴承的滚动体为陶瓷球，进而使陶瓷球的滚动体径Da’为前部侧的角接触球轴承的滚动体径Da的1.5倍以内时(Da<Da’≤1.5·Da)，能够提高后部侧的角接触球轴承的基本额定动载荷，达到长寿化，并且也能够降低最大接触面压，减少发热、防止烧损。
此外，在使后部侧的角接触球轴承的接触角α’比2列侧的角接触球轴承的接触角α大、即α°<α’°≤(α+30)°时，后部侧的角接触球轴承的最大接触面压减小，因此能够达到发热减少、防止烧损。
此外，当使后部侧的角接触球轴承的保持器为耐热性优异的苯酚树脂或PEEK树脂制成时，能够防止烧损。
附图说明
图1是将3列背面组合的角接触球轴承装置用于前侧轴承的机床的主轴装置的截面图。
图2是将4列背面组合的角接触球轴承装置用于前侧轴承的机床的主轴装置的截面图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。
本发明的多列组合角接触球轴承装置例如用作图1所示的机床的主轴装置1的主轴3的前侧轴承。
机床的主轴装置1在轴承壳体2内，将主轴3用前侧轴承4和后侧轴承5可旋转地支承，利用设置于主轴3的中间部的内置电机6对主轴3进行旋转驱动。
前侧轴承4支承主轴3的前端侧，包括多列组合角接触球轴承装置。后侧轴承5支承主轴3的后端侧，包括图1中的单列的角接触球轴承。
前侧轴承4是将3列的角接触球轴承41、42、43在前部和后部分为2列和1列的3列背面组合角接触球轴承装置，以前部的角接触球轴承41、42的接触角α1、α2和后部的角接触球轴承43的接触角α3 彼此相对的方式组合。
作为前侧轴承4的多列角接触球轴承装置的各内圈41a、42a、43a 通过内圈固定螺母7的紧固，在主轴3的台阶部3a与内圈固定螺母7 之间拧紧固定于主轴3。
前侧轴承4的各外圈41b、42b、43b通过外圈按压盖8的螺栓等的紧固，在轴承壳体2的台阶部2a与外圈按压盖8之间被定位且固定。
内圈间隔件19和外圈间隔件20介于前侧轴承4的角接触球轴承41、42、43之间，通过使这些内圈间隔件19和外圈间隔件20的宽度不同，对多列角接触球轴承装置施加定位置预压。
内置电机6包括：固定于主轴3的电机12；和与该电机12相对地设置在轴承壳体2的内周的定子13。
前部为角接触球轴承41、42的2列且后部为角接触球轴承43的1 列时，列数少的后部侧的角接触球轴承43受到较大的载荷，列数少的后部侧的角接触球轴承43与列数多的前部侧的角接触球轴承41、42 相比发热较大，因此在本发明中，为了抑制列数少的一侧的角接触球轴承43的发热，达到防止烧损、长寿命化，而采用下述方案。
第一方案如表2所示，在前部侧的角接触球轴承41、42的滚动体为钢球时，使后部侧的角接触球轴承43为陶瓷球。
如表2所述，使后部侧的角接触球轴承43的滚动体为陶瓷球时，与表1的钢球相比最大接触面积相同，但陶瓷球与钢球相比轻量且线膨胀系数小，因此能够达到减少发热、防止烧损。
[表2]
Figure BDA0001889416400000051
进而，如表3所示，在使后部侧的角接触球轴承43的滚动体为陶瓷球且使陶瓷球的滚动体径Da’为表2中的陶瓷球的滚动体径Da的1.5 倍时(Da<Da’≤1.5·Da)，能够提高1列的后部侧的角接触球轴承43 的基本额定动载荷，达到长寿化，并且使最大接触面压下降，减少发热、防止烧损防止。
[表3]
Figure BDA0001889416400000061
进而，在表4、表5中，Da’>1.5·Da，Da’＝1.8·Da，因此能够期待与表3时同样的效果，在表4、表5的范围中，Da’比Da大，而且为了使Da’收纳在轴承空间内，尺寸的上限也被施加限制，因此结果必须使Da较小。因此，在表4、表5的情况下，会导致2列侧的角接触球轴承41、42的定格载荷下降、最大接触面压上升。
[表4]
Figure BDA0001889416400000062
[表5]
Figure BDA0001889416400000071
接着，表6是使后部侧的角接触球轴承43的接触角α3比2列侧的角接触球轴承41、42的接触角α1、α2大的例子，即(α1，α2)°<α3°≤[(α1，α2)+30]°的情况，后部侧的角接触球轴承43的最大接触面压比表1减少，因此能够达到减少发热、防止烧损。
[表6]
Figure BDA0001889416400000072
此外，在现有的角接触球轴承中，一般来说，使用从成本方面有利的聚酰胺树脂制成的注塑成形保持器。但是，像此处的后部侧的角接触球轴承那样受到大的载荷、且受到附近的内置电机的散热的热影响时，通过使用苯酚树脂制成、PEEK树脂制成的保持器，能够防止烧损。
附图标记说明
1：主轴装置
2：轴承壳体
3：主轴
4：前侧轴承
5：后侧轴承
41、42、43：角接触球轴承
Da、Da’：滚动体径
α1～α3：接触角。

Claims (5)

1.一种多列组合角接触球轴承装置，其特征在于：
具有接触角的角接触球轴承在前部和后部以背面组合排列有3列以上，角接触球轴承的列数在前部和后部不同，以列数多的一侧的角接触球轴承设置在前部、列数少的一侧的角接触球轴承设置在后部的方式排列，
所述列数多的一侧的角接触球轴承的滚动体是钢制成的，所述列数少的一侧的角接触球轴承的滚动体是陶瓷制成的。
2.根据权利要求1所述的多列组合角接触球轴承装置，其特征在于：
所述相对于列数多的一侧的角接触球轴承的滚动体径Da，所述列数少的一侧的角接触球轴承的滚动体径Da’为Da<Da’≤1.5·Da。
3.根据权利要求1所述的多列组合角接触球轴承装置，其特征在于：
所述相对于列数多的一侧的角接触球轴承的接触角α°，所述列数少的一侧的角接触球轴承的α’°为α°<α’°≤(α+30)°。
4.根据权利要求1所述的多列组合角接触球轴承装置，其特征在于：
所述列数多的一侧的角接触球轴承的保持器是聚酰胺树脂制成的，所述列数少的一侧的角接触球轴承的保持器是苯酚树脂或PEEK树脂制成的。
5.一种机床主轴用轴承装置，其特征在于：
将权利要求1～4中任一项所述的多列组合角接触球轴承装置用作主轴的前侧轴承。
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