CN112065865A - 一种热诱导预紧力自补偿机床主轴轴承分离式隔圈 - Google Patents

一种热诱导预紧力自补偿机床主轴轴承分离式隔圈 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热诱导预紧力自补偿机床主轴轴承分离式隔圈，包括外隔圈和内隔圈，所述外隔圈为分离式结构，包括左半隔圈和右半隔圈两部分，两部分以斜面相接配合，能够在热膨胀作用下产生相对位移，所述外隔圈上还设有伸缩杆，所述伸缩杆从左至右贯穿外隔圈设置，将左半隔圈和右半隔圈连接起来，提供预紧力的同时用于保障隔圈在冷却状态下能够顺利复位，结构简单、设计巧妙，能够有效解决热诱导预紧力带来的问题，具有很好的应用前景。

Description

一种热诱导预紧力自补偿机床主轴轴承分离式隔圈
技术领域
本发明涉及高速精密机床主轴单元热误差技术领域，具体涉及一种热诱导预紧力自补偿机床主轴轴承分离式隔圈。
背景技术
主轴轴承作为高速精密机床主轴单元的核心零部件，其运行状态决定了主轴单元的工作性能。其中，角接触球轴承作为机床主轴轴承最常用的类型，预紧力是影响其运行状态的关键因素之一，预紧力大小直接决定滚动体打滑、温升及疲劳寿命等轴承关键性能指标。角接触球轴承的预紧方式可分为定位预紧、定压预紧及调压预紧三种，然而在主轴单元实际工作中定压预紧存在所用弹簧刚度难以确定及调压预紧存在结构复杂、操作繁琐等问题几乎都没有被采用。
目前流行的轴承预紧方式为螺栓与定位预紧结合使用，通过调节螺栓旋合长度施加初始预紧力。但是高转速、切削力及初始预紧力等因素作用下轴承内部剧烈功率损耗，引起主轴单元组件大幅温升，导致轴承产生较大的热诱导预紧力，而螺栓与定位预紧结合使用的预紧方式因施加的初始预紧力未知，且难以补偿产生的热诱导预紧力，进而影响轴承正常的服役状态。
发明内容
针对现有技术轴承预紧存在的问题，本发明的目的在于提供一种热诱导预紧力自补偿机床主轴轴承分离式隔圈，结构简单，安装方便，能够补偿热诱导预紧力带来的影响。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种热诱导预紧力自补偿机床主轴轴承分离式隔圈，包括外隔圈和内隔圈，所述外隔圈为分离式结构，包括左半隔圈和右半隔圈两部分，左半隔圈、右半隔圈两部分以斜面相接配合，通过斜面滑动使得两者能够沿轴向相对位移，所述外隔圈上还设有补偿组件，所述补偿组件为伸缩杆，所述伸缩杆从左至右贯穿外隔圈设置，将左半隔圈和右半隔圈连接起来，提供预紧力的同时用于保障隔圈在冷却状态下能够顺利复位。
进一步地，所述伸缩杆沿轴承圆周方向均匀布置多组。
进一步地，在左半隔圈和右半隔圈的斜面上方设有挖空区域。
进一步地，所述外隔圈上设有从左到右贯穿左半隔圈和右半隔圈的通孔，左半隔圈上的通孔在左端面上设有沉头，右半隔圈上的通孔在右端面上设有沉头，所述伸缩杆一端卡在左半隔圈的沉头内，另一端卡在右端沉头内，且能够沿轴向伸缩。
进一步地，所述伸缩杆包括左杆件、弹簧和右杆件，左杆件为中空设计且左端头卡在左半隔圈的沉头内，左杆件的空心腔内设置弹簧，右杆件一端顶紧弹簧卡设在左杆件的空心腔内并能在空心腔内滑动，右杆件另一端设有螺纹，与螺母配合连接，螺母位于右半隔圈的沉头内，通过拧紧螺母提供外隔圈预紧力。
进一步地，弹簧长度大于左杆件空心腔的长度。
进一步地，右杆件直径小于左杆件的内径，大于弹簧的内径。
有益效果： 本发明通过将轴承外隔圈设计为分离式结构，两部分以斜面接触配合，能够在热膨胀作用下产生相对位移，并且使用伸缩杆组件将两部分连接起来，提供预紧力的同时，保证隔圈在冷却状态下能够顺利复位，结构简单、设计巧妙，能够有效解决热诱导预紧力带来的问题，具有很好的应用前景。
附图说明
图1 是本发明分离式隔圈结构示意图。
附图标记：1、主轴箱， 2、6轴承，外隔圈由圆环8、10组成，由杆件3，弹簧4及螺杆5组成，，主轴为7，内隔圈为9
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，针对前后端串联、整体成背靠背安装的主轴轴承配置方式为例，主轴7设置在主轴箱1内，轴承2、6背靠背安装，轴承之间安装隔圈，包括外隔圈和内隔圈9，其中，外隔圈设计为分离式结构，包括左半隔圈10和右半隔圈8两部分，左半隔圈10、右半隔圈8两部分以斜面相接配合，通过斜面滑动使得两者能够沿轴向相对位移，所述外隔圈上还设有补偿组件，所述补偿组件为伸缩杆，能够沿轴向伸缩，所述伸缩杆从左至右贯穿外隔圈设置，将左半隔圈10和右半隔圈8连接起来，提供预紧力的同时用于保障隔圈在冷却状态下能够顺利复位。
伸缩杆沿轴承圆周方向均匀布置多组，在左半隔圈和右半隔圈的斜面上方设有挖空区域，为两者相互位移提供空间。
在一个具体的实施例中，伸缩杆设置在4组。
具体地，所述外隔圈上设有从左到右贯穿左半隔圈10和右半隔圈8的通孔，左半隔圈10上的通孔在其左端面上设有沉头，右半隔圈8上的通孔在其右端面上设有沉头，所述伸缩杆一端卡在左半隔圈10的沉头内，另一端卡在右半隔圈8的沉头内，且能够沿轴向伸缩。
具体地，所述伸缩杆包括左杆件3，弹簧4及右杆件5；左杆件3为中空设计且左端头卡在左半隔圈10的沉头内，左杆件3的空心腔内设置弹簧4，右杆件5一端顶紧弹簧4卡设在左杆件3的空心腔内并能在空心腔内滑动，右杆件5另一端设有螺纹，与螺母配合连接，螺母位于右半隔圈8的沉头内，通过拧紧螺母提供外隔圈预紧力。
其中，弹簧4的长度大于左杆件3的空心腔的长度，使得弹簧处于压缩状态，右杆件直径小于左杆件的内径，大于弹簧的内径，使得右杆件5能够顶紧弹簧4并能够在空心腔内滑动。
更进一步，右杆件5的左端设置凸台、左杆件3的空心腔末端设置向内突出的凸缘，凸台和凸缘配合使得右杆件5卡设在左杆件3的空心腔内保证其不会脱出。
本发明设计的分离式隔圈结构，在使用时，通过伸缩杆提供预紧力，具体可以是通过拧紧伸缩杆的螺母，提供初始预紧力，然后，轴承在切削力、转速及初始预紧力作用下，主轴单元组件产生热膨胀，外隔圈的左半隔圈10、右半隔圈8因为接触面整体半径不一致，产生相对位移，进而补偿热诱导预紧力带来的影响，待温度下降冷却之后，在伸缩杆内弹簧张力的作用下，能够使外隔圈顺利复位。
本发明的轴承外隔圈设计为分离式结构，两部分以斜面接触配合，并通过伸缩杆组件将两部分连接起来，受热膨胀影响时，左、右两部分能够产生相对位移补偿热诱导预紧力带来的影响，另外，伸缩杆的设置，一方面用于将分离的左、右两个半隔圈连接起来，另一方面，既能提供预紧力，又能保证隔圈在冷却状态下顺利复位，结构简单、安装方便，有效解决热诱导下的轴承预紧问题。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种热诱导预紧力自补偿机床主轴轴承分离式隔圈，包括外隔圈和内隔圈，其特征在于，所述外隔圈为分离式结构，包括左半隔圈和右半隔圈两部分，左半隔圈、右半隔圈两部分以斜面相接配合，通过斜面滑动使得两者能够沿轴向相对位移，所述外隔圈上还设有补偿组件，所述补偿组件为伸缩杆，所述伸缩杆从左至右贯穿外隔圈设置，将左半隔圈和右半隔圈连接起来，提供预紧力的同时用于保障隔圈在冷却状态下能够顺利复位。
2.如权利要求1所述的一种热诱导预紧力自补偿机床主轴轴承分离式隔圈，其特征在于，所述伸缩杆沿轴承圆周方向均匀布置多组。
3.如权利要求1所述的一种热诱导预紧力自补偿机床主轴轴承分离式隔圈，其特征在于，在左半隔圈和右半隔圈的斜面上方设有挖空区域。
4.如权利要求1所述的一种热诱导预紧力自补偿机床主轴轴承分离式隔圈，其特征在于，所述外隔圈上设有从左到右贯穿左半隔圈和右半隔圈的通孔，左半隔圈上的通孔在左端面上设有沉头，右半隔圈上的通孔在右端面上设有沉头，所述伸缩杆一端卡在左半隔圈的沉头内，另一端卡在右端沉头内，且能够沿轴向伸缩。
5.如权利要求4所述的一种热诱导预紧力自补偿机床主轴轴承分离式隔圈，其特征在于，所述伸缩杆包括左杆件、弹簧和右杆件，左杆件为中空设计且左端头卡在左半隔圈的沉头内，左杆件的空心腔内设置弹簧，右杆件一端顶紧弹簧卡设在左杆件的空心腔内并能在空心腔内滑动，右杆件另一端设有螺纹，与螺母配合连接，螺母位于右半隔圈的沉头内，通过拧紧螺母提供外隔圈预紧力。
6.如权利要求5所述的一种热诱导预紧力自补偿机床主轴轴承分离式隔圈，其特征在于，弹簧长度大于左杆件空心腔的长度。
7.如权利要求5所述的一种热诱导预紧力自补偿机床主轴轴承分离式隔圈，其特征在于，右杆件直径小于左杆件的内径，大于弹簧的内径。
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