CN112146877A - 一种角接触球轴承预紧隔环测量装置及其使用方法 - Google Patents

一种角接触球轴承预紧隔环测量装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种角接触球轴承预紧隔环测量装置及其使用方法，包括气缸、压套、框式基座和轴，气缸固定在框式基座顶部，气缸与压套相连，压套设置在框式基座内并靠近框式基座顶部；轴设置在框式基座的底面上，轴和压套设置在同一轴线上，轴用于套设轴承组，压套用于在气缸的控制下对轴承组施加压力。本发明能够根据不同厂家轴承的预紧力要求，通过准确测量得到隔环的厚度，从而有效控制主轴轴承实施预紧后的旋转精度和刚性。

Description

一种角接触球轴承预紧隔环测量装置及其使用方法
技术领域
本发明属于轴承预紧隔环测量技术领域，具体属于一种角接触球轴承预紧隔环测量装置及其使用方法。
背景技术
目前，数控加工中心主轴系统普遍采用背对背成组角接触球轴承，为提高成组轴承的旋转精度和刚性，轴承内圈和外圈中间配备不同厚度的间隔环，以此，得到不同程度的预紧力。一般在维修领域，调整内、外隔环的厚度采用经验取值法、拨动感觉法，此种方法需要维修人员有极其丰富的维修经验，并且，只适用于加工精度要求低，转速较低的普通加工中心。随着制造技术迅猛发展，对加工中心的旋转精度、转速要求越来越高，经验取值法、拨动感觉法已经不能满足机床主轴轴承调整要求。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种角接触球轴承预紧隔环测量装置及其使用方法，能够根据不同厂家轴承的预紧力要求，准确测量出隔环的厚度，从而有效控制主轴轴承实施预紧后的旋转精度和刚性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种角接触球轴承预紧隔环测量装置，包括气缸、压套、框式基座和轴，所述气缸固定在所述框式基座顶部，所述气缸与压套相连，所述压套设置在所述框式基座内并靠近所述框式基座顶部；所述轴设置在所述框式基座的底面上，所述轴和所述压套设置在同一轴线上，所述轴用于套设轴承组，所述压套用于在气缸的控制下对轴承组施加压力。
进一步的，所述压套为空心圆柱体，所述空心圆柱体的一端与气缸可拆卸连接，另一端开有与所述轴相配合的开口，所述压套的外径不超过轴承组内环。
进一步的，所述轴还设置有轴肩，所述轴肩用于将所述轴承组卡在轴上。
进一步的，所述轴肩的边界不超出轴承组的内环，所述轴肩为方形或圆形。
进一步的，所述轴承组包括前轴承、后轴承和两轴承之间设置的定值隔环，所述轴承组为背对背成组角接触球轴承，所述定值隔环与两轴承外环接触。
进一步的，所述后轴承、定值隔环和前轴承依次套设在所述轴上，所述套设好轴承组的轴放置在所述框式基座底面，所述轴承组与所述压套中心点在同一轴线上。
进一步的，所述框式基座的底部设置有定位卡槽，所述定位卡槽用于卡设轴。
进一步的，所述气缸还连接有一控制箱，所述控制箱包括气压表、减压阀和电磁换向阀，所述控制箱用于控制所述气缸的输出压力。
本发明还提供一种角接触球轴承预紧隔环测量装置的使用方法，使用时，将后轴承、定值隔环和前轴承依次套在轴上，然后将轴放入框式基座底部并与压套在同一轴线上，根据按照轴承样本的预紧力值，经换算的得到气缸实际工作压力值，调整控制箱上的压力值与气缸实际工作压力值一致，按下控制箱上的加压按钮，气缸带动压套对轴承组施加压力，进行轴承预紧，轴承预紧后使用量规在不同点测量两个轴承内环的高度值，测量结果平均值即为内环高度值X，外环高度值为定值隔环的标准值Y，内外隔环的高度差Z＝X-Y，根据计算的高度差Z对定值隔环进行研磨。
进一步的，所述理论气缸出力通过调整系统气压换算得到，气缸理论输出压力计算公式为：
Figure BDA0002710153190000021
式中：
F-理论气缸出力，单位为N；
P-空气压力，单位为bar；
D-缸内径，单位为cm
根据轴承样本的预紧力值，以及气缸的缸内径与活塞杆的直径，在气缸理论出力表中得到实际工作压力值，通过减压阀将控制箱上的气压表调整到气缸实际工作压力值，即实现对轴承施加压力的目的。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供的一种轴承预紧隔环测量装置，包括气缸、压套、框式基座、轴，根据不同产假对轴承的预紧力要求，气缸带动压套对套设在轴上的轴承组精准的施加要求的预紧力，可以准确的得到轴承组中定值隔环的厚度，之后对轴承组的定值隔环进行研磨，调整主轴轴承到最佳预紧状态，提高了主轴轴承的旋转精度、刚度、使用寿命。
本发明中将后轴承、定值隔环和前轴承依次套设在轴上，然后将轴放置到框式基座内，轴卡设在框式基座的底面，采用这种设置可以方便的更换不同的轴承组，使该装置使用灵活；框式基座内的轴与压套处于同一轴线上，方便压套对轴上的轴承组施加均匀的预紧力。
本发明的压套与气缸可拆卸连接，在对不同尺寸的轴承组施加压力时，压套的尺寸与轴承组的尺寸要相适应，采用可拆卸连接便于更换不同尺寸的压套，提高本发明的实用性；不同厂家的轴承对预紧力的要求不同，通过灵活调整调整气缸的输出力，带动压套对轴承组施加不同的预紧力；压套为一空心圆柱，空心圆柱的尺寸与轴承组的尺寸配套，这样设置使得压套与轴承组的接触面很均匀，压套对轴承组施加的预紧力也很均匀，最终测出各部分的高度差会更加精确。
本发明提供的轴承预紧隔环测量装置的气缸还连接一控制箱，控制箱可以精确控制及换算气缸输出压力，通过控制箱中减压阀调整气缸的输出力，根据不同厂家轴承的不同预紧力的要求，运用气缸对背对背成组的角接触球轴承组施加相应的预紧力，两个轴承外环之间的距离由定值隔环限制，也就是定值隔环的尺寸，我们只需要准确测量两个轴承内环之间的距离，将定值隔环尺寸和测量得到的数值做差就得到需要的高度差，此数值不受维修人员经验因数的影响。
本发明提供的轴承预紧隔环测量装置，根据需要的轴承预紧力值，以及本发明使用的气缸的缸内径和活塞杆的直径，可以直接在气缸理论出力表中找出气缸的实际工作压力值，进而使用气缸对轴承组精确地压力，根据最终得到的高度差对定值隔环进行研磨，最终得到具有最佳的预紧状态的轴承组。
本发明提供的测量装置，对施加预紧力的轴承组进行测量时，使用量规测量多个不同点前轴承和后轴承内环之间的高度值，对高度值求平均值即得到内环之间的高度值X，采用这样的方式得到的高度值X更加精确，并且采用本发明提供的测量装置在降低对维修人员具有非常丰富的经验要求的同时提高了轴承隔环的精度，适合应用于对加工精度要求高的加工中心。
附图说明
图1是一种角接触球轴承游隙测量结构示意图。
图2是控制箱内部结构原理
附图中：1、气缸；2、压套；3、前轴承；4、定值隔环；5、框式基座；6、后轴承；7、轴；8、控制箱；9、气压表10、减压阀11、电磁换向阀
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本实施例提供的一种角接触球轴承预紧隔环测量装置包括气缸1、压套2、框式基座5和套有轴承组的轴7，气缸1固定在框式基座5的顶部外侧，气缸1的活塞杆伸入框式基座5内与压套2可拆卸连接，压套2靠近框式基座5内侧顶部；轴7可拆卸的设置在框式基座5的底面上，轴7上套设有轴承组；压套2与轴7设置在同一轴线上，便于在气缸的控制下对轴承组施加预紧力；
在本发明的优选实施例中，轴7上还设置有轴肩，使用时，轴肩将轴承组卡在轴7上，轴7设置在框式基座5的底面与使压套2在同一轴线上，轴肩具有一定高度，可以使轴承组与框式基座5有一定的距离，方便测量前、后轴承内环之间的距离；并且轴肩的边界不超出轴承组的内环，轴7的直径略小于轴承组轴承的内径，在便于将轴承组套设在轴7上的同时保证了轴承组与轴7之间的间隙不会过大；
优选的，轴肩上开有螺孔，轴7通过开在轴肩上的螺孔与框式基座5螺纹连接，实现轴7的定位和固定。
优选的，所述框式基座5底面上开有与轴肩相适配的定位卡槽，轴肩可以设置为方形或圆形，轴肩与定位卡槽滑动连接，实现轴7的定位和固定。
优选的，轴7的尺寸与轴承组和压套2的尺寸相适配，轴承组的尺寸变换时，轴7和压套2的尺寸也随之改变；需要不同尺寸的轴7时，轴肩的尺寸不变，只改变轴7套设轴承组部分的尺寸，在不改变框式基座5的定位卡槽尺寸的情况下，方便轴7固定在框式基座5内。
在本发明的一优选实施例中，压套2为空心圆柱，空心圆柱的一端与气缸螺纹连接，另一端开有与轴7相配合的开口，压套2可压向轴7实现对轴承组的预紧，压套2的内径大于轴7的直径，压套2的外径不超过轴承组内环。
本实施例中轴承组包括前轴承3、后轴承6和两轴承之间设置的定值隔环4，轴承组为背对背成组角接触球轴承，定值隔环4与两轴承外环接触，轴承组采用后轴承6、定值隔环4和前轴承3的顺序依次套设在轴7上，框式基座5的底部设置有定位卡槽，套设好轴承组的轴7卡设在框式基座5底部的定位卡槽中，最终实现轴7与压套2设置在同一轴线上，压套2可以精准的压在轴7上的轴承组上，避免造成轴承和轴7的损坏。
在本发明的一优选实施例中气缸1还连接有一控制箱8，如图2所示，控制箱8包括气压表9、减压阀10和电磁换向阀11，控制箱8用于控制气缸1的输出压力，当改变气缸的压力时，通过减压阀调整气压表使其显示需要的压力值，最终实现气缸压力理论出力的调整。
实施例1
以NSK7018C角接触球轴承在加工中心主轴上的调整为例，将前轴承3与后轴承6以背对背的形式装在轴7上，前轴承3与后轴承6中间放入定值隔环4进行支撑，定值隔环4与两个轴承的外环接触，将装好轴承组的轴7放入框式基座5中并卡在框式基座5底部的定位卡槽中，压套2与轴7处于同一轴线上，使压套2与轴承组需要加压的地方对应起来，按动控制箱8上的加压按钮，气缸带动压套向下运动对轴承施加预紧力。表1为NSK轴承70C系列的预载荷与轴向游隙的平均值为了减少轴承在工作运转时，非接触区内滚动体与滚道间因游隙所产生的窜动，在本实施例中采用轻预紧保证轴承游隙为零或者零上游隙即可，通过表1我们可以查到，轻预紧情况下7018C轴承的预紧力为490N。
表1轴承70C系列的预载荷与轴向游隙的平均值(NSK轴承样本)
Figure BDA0002710153190000061
气缸输出的预紧力大小是通过调整系统气压换算来的，根据气缸理论输出力计算公式1及气缸标准可推导出气缸理论出力表，如表2。
Figure BDA0002710153190000062
式中：
F-理论气缸出力(N)；
P-空气压力(bar)；
D-缸内径(cm)
表2气缸理论出力表
Figure BDA0002710153190000071
按照轴承样本的预紧力值490N，当气缸缸内径D＝40mm，活塞杆直径d＝14mm时，由表2中最接近预紧力值490N的气缸输出力为503N，当气缸输出力为503N时对应的气缸的工作压力0.4Mpa，通过减压阀10将控制箱上的气压表9显示值调整到0.4Mpa，即可实现对轴承组施加490N的预紧力。
对轴承组施加490N的预紧力后，使用量规每隔120°测量前轴承3与后轴承6内环之间的高度值，三个方向测量结果平均值即为内环之间的高度值X，外环高度值为定值隔环的标准值Y，此时可以换算出内外隔环的高度差X-Y＝Z，根据所计算的高度差Z去研磨隔环即可得到符合要求的隔环。

Claims (10)

1.一种角接触球轴承预紧隔环测量装置，其特征在于，包括气缸(1)、压套(2)、框式基座(5)和轴(7)，所述气缸(1)固定在所述框式基座(5)顶部，所述气缸(1)与压套(2)连接，所述压套(2)设置在所述框式基座(5)内，所述轴(7)和所述压套(2)设置在同一轴线上，所述轴(7)用于套设轴承组，所述压套(2)用于在气缸的控制下对轴承组施加压力。
2.根据权利要求1所述的一种角接触球轴承预紧隔环测量装置，其特征在于，所述压套(2)为空心圆柱体，所述空心圆柱体的一端与气缸(1)可拆卸连接，另一端开有与所述轴(7)相配合的开口，所述压套(2)的边界不超过轴承组内环。
3.根据权利要求1所述的一种角接触球轴承预紧隔环测量装置，其特征在于，所述轴(7)还设置有轴肩，所述轴肩用于将所述轴承组卡在轴(7)上。
4.根据权利要求2所述的一种角接触球轴承预紧隔环测量装置，其特征在于，所述轴肩的边界不超出轴承组的内环，所述轴肩为方形或圆形。
5.根据权利要求1所述的一种角接触球轴承预紧隔环测量装置，其特征在于，所述轴承组包括前轴承(3)、后轴承(6)和两轴承之间设置的定值隔环(4)，所述轴承组为背对背成组角接触球轴承，所述定值隔环(4)与两轴承外环接触。
6.根据权利要求5所述的一种角接触球轴承预紧隔环测量装置，其特征在于，所述后轴承(6)、定值隔环(4)和前轴承(3)依次套设在所述轴(7)上，所述轴承组与所述压套(2)的中心点在同一轴线上。
7.根据权利要求1所述的一种角接触球轴承预紧隔环测量装置，其特征在于，所述框式基座(5)的底部设置有定位卡槽，所述定位卡槽用于卡设轴(7)。
8.根据权利要求1所述的一种角接触球轴承预紧隔环测量装置，其特征在于，所述气缸(1)还连接有一控制箱(8)，所述控制箱(8)包括气压表(9)、减压阀(10)和电磁换向阀(11)，所述控制箱(8)用于控制所述气缸(1)的输出压力。
9.一种角接触球轴承预紧隔环测量装置的使用方法，其特征在于，使用时，将后轴承(6)、定值隔环(4)和前轴承(4)依次套在轴(7)上，然后将轴(7)放入框式基座(5)底部并与压套(2)处于同一轴线上，根据按照轴承样本的预紧力值，经换算的得到气缸实际工作压力值，调整控制箱(8)上的压力值与气缸实际工作压力值一致，按下控制箱上的加压按钮，气缸(1)带动压套(2)对轴承组施加压力，进行轴承预紧，轴承预紧后使用量规在不同点测量两个轴承内环的高度值，测量结果平均值即为内环高度值X，外环高度值为定值隔环的标准值Y，内外隔环的高度差Z＝X-Y，根据计算的高度差Z对定值隔环进行研磨。
10.根据权利要求9所述的一种角接触球轴承预紧隔环测量装置的使用方法，其特征在于，所述理论气缸出力通过调整系统气压换算得到，气缸理论输出压力计算公式为：
Figure FDA0002710153180000021
式中：
F-理论气缸出力，单位为N；
P-空气压力，单位为bar；
D-缸内径，单位为cm
根据轴承样本的预紧力值，以及气缸(1)的缸内径与活塞杆的直径，在气缸理论出力表中得到实际工作压力值，通过减压阀(10)将控制箱上的气压表(9)调整到气缸实际工作压力值，即实现对轴承施加压力的目的。
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