CN113483024A - 滑套结构和电主轴 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种滑套结构和电主轴。该滑套结构包括轴套(1)和轴承座(2)，轴承座(2)套设在轴套(1)内，轴承座(2)的外周沿周向设置有至少两个第一键齿(3)，相邻的第一键齿(3)之间形成第一键槽(4)，轴套(1)的内周沿周向设置有至少两个第二键齿(5)，相邻的第二键齿(5)之间形成第二键槽(6)，第一键齿(3)和第二键齿(5)形成花键配合。根据本申请的滑套结构，能够实现轴承座的周向限位，结构简单，安装方便。

Description

滑套结构和电主轴
技术领域
本申请涉及电主轴技术领域，具体涉及一种滑套结构和电主轴。
背景技术
在高速电主轴轴承预紧结构中，定压预紧是一种常见的轴承预紧方式，然而目前市面上大部分主轴定压预紧结构仍依靠球笼式滑套+弹簧的组合形式，球笼式滑套套设于后轴承座外圆面，弹簧设置于轴套弹簧光孔内，弹簧另一端作用于后轴承座的法兰面。在进行轴承座的周向限位时，一般是通过定位结构对轴承座进行圆周方向的限位，从而防止电主轴高速运转时轴承座在惯性作用下发生圆周方向的旋转。
然而上述的电主轴，需要增加额外的定位结构对轴承座进行圆周方向的限位，不仅结构复杂，而且安装也不方便。
发明内容
因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种滑套结构和电主轴，能够实现轴承座的周向限位，结构简单，安装方便。
为了解决上述问题，本申请提供一种滑套结构，包括轴套和轴承座，轴承座套设在轴套内，轴承座的外周沿周向设置有至少两个第一键齿，相邻的第一键齿之间形成第一键槽，轴套的内周沿周向设置有至少两个第二键齿，相邻的第二键齿之间形成第二键槽，第一键齿和第二键齿形成花键配合，第一键齿和第二键齿形成花键配合。
优选地，轴套和轴承座之间面接触。
优选地，第一键齿的齿面和第二键齿的齿面之间面接触。
优选地，第一键齿的齿顶和第二键槽的槽底之间面接触；和/或，第二键齿的齿顶和第一键槽的槽底之间面接触。
优选地，第二键槽的轴向一端开口，另一端设置有轴肩，第一键齿止挡在轴肩上。
优选地，至少部分第一键齿朝向轴肩的一端开设有弹簧孔，弹簧孔内安装有弹簧，弹簧的一端抵接在弹簧孔的底壁上，另一端抵接在轴肩上。
优选地，轴套的内周侧设置有环形凸起，第二键齿在环形凸起的内周周向排布，第二键齿上设置有沿轴向延伸的冷却通道，环形凸起上设置有将两个相邻的冷却通道连通的连通通道，第二键齿的两端分别设置有端盖，端盖对连通通道和冷却通道进行轴向密封，冷却通道和连通通道串联形成内冷却流道。
优选地，轴套的外筒壁上设置有沿轴向贯穿的入口流道和出口流道，入口流道通过第一径向通道与内冷却流道的第一端连通，出口流道通过第二径向通道与内冷却流道的第二端连通。
优选地，连通通道为设置在环形凸起的两端端面上的连通槽，连通槽包括弧形段和设置在弧形段两端的径向段，弧形段沿环形凸起的周向两端延伸至相邻的两个冷却通道所在位置，径向段连通连通槽的端部与弧形段的端部。
优选地，滑套结构还包括轴芯，轴承座的一端具有外挡圈，轴承座的内周套设有轴承，至少两个轴承沿轴承座的轴向套设在轴芯外，轴芯上还设置有内挡圈和隔圈，内挡圈设置在轴承的第一端，隔圈设置在轴承的第二端，轴芯的端部设置有锁紧螺母，锁紧螺母通过搜书隔圈对轴承形成轴向限位。
优选地，相邻的两个轴承之间设置有内隔环和外隔环，外隔环套设在内隔环外，内隔环设置在两个轴承的内圈之间，外隔环设置在两个轴承的外圈之间。
根据本申请的另一方面，提供了一种电主轴，包括滑套结构，该滑套结构为上述的滑套结构。
本申请提供的滑套结构，包括轴套和轴承座，轴承座套设在轴套内，轴承座的外周沿周向设置有至少两个第一键齿，相邻的第一键齿之间形成第一键槽，轴套的内周沿周向设置有至少两个第二键齿，相邻的第二键齿之间形成第二键槽，第一键齿和第二键齿形成花键配合，轴套和轴承座之间形成面接触。该滑套结构改变了轴套和轴承座之间的配合结构，使得轴套和轴承座之间采用花键配合，保证了轴承座在圆周方向上的定位效果，无需额外设置定位销，安装结构更加简单，实现更加方便，对于轴承座的周向定位效果更佳。
附图说明
图1为本申请一个实施例的滑套结构的剖视结构示意图；
图2为图1的B处的放大结构示意图；
图3为本申请一个实施例的滑套结构的分解结构示意图；
图4为本申请一个实施例的滑套结构的轴套的立体结构示意图；
图5为本申请一个实施例的滑套结构的轴套的侧视图；
图6为本申请一个实施例的滑套结构的轴套的侧视图；
图7为本申请一个实施例的滑套结构的轴套的B-B向剖视图；
图8为本申请一个实施例的滑套结构的轴承座的立体结构示意图；
图9为本申请一个实施例的滑套结构的轴承座的侧视图；
图10为本申请一个实施例的滑套结构的轴承座的侧视图；
图11为本申请一个实施例的滑套结构的轴承座的A-A向剖视图；
图12为本申请一个实施例的滑套结构的冷却流道结构示意图。
附图标记表示为：
1、轴套；2、轴承座；3、第一键齿；4、第一键槽；5、第二键齿；6、第二键槽；7、轴肩；8、弹簧孔；9、环形凸起；10、冷却通道；11、连通通道；12、端盖；13、入口流道；14、出口流道；15、第一径向通道；16、第二径向通道；17、轴芯；18、外挡圈；19、内挡圈；20、隔圈；21、锁紧螺母；22、内隔环；23、外隔环；24、轴承。
具体实施方式
结合参见图1至图12所示，根据本申请的实施例，滑套结构包括轴套1和轴承座2，轴承座2套设在轴套1内，轴承座2的外周沿周向设置有至少两个第一键齿3，相邻的第一键齿3之间形成第一键槽4，轴套1的内周沿周向设置有至少两个第二键齿5，相邻的第二键齿5之间形成第二键槽6，第一键齿3和第二键齿5形成花键配合。
该滑套结构改变了轴套1和轴承座2之间的配合结构，使得轴套1和轴承座2之间采用花键配合，保证了轴承座2在圆周方向上的定位效果，无需额外设置定位销等外部定位结构，使得安装结构更加简单，实现更加方便，对于轴承座2的周向定位效果更佳。
在一个实施例中，轴套1与轴承座2之间面接触，能够增大轴套1与轴承座2之间的接触面积，提高轴套1与轴承座2之间的热传导能力，提升轴承的冷却效果。
在一个实施例中，第一键齿3的齿面和第二键齿5的齿面之间面接触，能够利用花键式结构的键齿相互啮合的特点，同时实现定压预紧轴承座圆周方向的定位以及通过啮合的接触面实现较高的轴承冷却效果。在本实施例中，滑套结构可以将花键的键齿侧面作为主要热传导面，相邻的键齿之间的间隙量设置得较小，保证热传导效率，将花键的外圆面作为主要热应力释放面，键齿与键槽之间的间隙量设计得较大。
在一个实施例中，第一键齿3的齿顶和第二键槽6的槽底之间面接触；和/或，第二键齿5的齿顶和第一键槽4的槽底之间面接触。
在一个实施例中，第二键槽6的轴向一端开口，另一端设置有轴肩7，第一键齿3止挡在轴肩7上，能够在轴承座2安装在轴套1的过程中，利用轴肩7对轴承座2的安装位置进行轴向定位，保证安装位置的准确性。
在一个实施例中，至少部分第一键齿3朝向轴肩7的一端开设有弹簧孔8，弹簧孔8内安装有弹簧，弹簧的一端抵接在弹簧孔8的底壁上，另一端抵接在轴肩7上。在本实施例中，可以在轴承座2的第一键齿3上开设盲孔作为弹簧孔8，弹簧孔8的开口朝向轴肩7，可以利用轴肩7对弹簧形成限位，使得弹簧孔8内的弹簧被压缩，产生轴向的弹簧预紧力，弹簧预紧力能够作用于轴承座2。本实施例中，由于弹簧设置在轴承座2的第一键齿3上的弹簧孔8内，因此使得弹簧的弹力作用线直接穿过轴承外圈部位，在提供弹簧预紧力的同时不对轴承24产生额外的倾覆力矩，不影响各轴承24内部的游隙值。
在一个实施例中，轴套1的内周侧设置有环形凸起9，第二键齿5在环形凸起9的内周周向排布，第二键齿5上设置有沿轴向延伸的冷却通道10，环形凸起9上设置有将两个相邻的冷却通道10连通的连通通道11，第二键齿5的两端分别设置有端盖12，端盖12对连通通道11和冷却通道10进行轴向密封，冷却通道10和连通通道11串联形成内冷却流道。
在本实施例中，在各第二键齿5上设置冷却通道10，并使得冷却通道10之间通过连通通道11连通，在环形凸起9的两端分别设置端盖12，能够对冷却通道10和连通通道11进行密封，使得冷却通道10和连通通道11形成在第二键齿5以及环形凸起9上连通的内冷却流道，有效避免冷却流道中的冷却介质溢出，保证冷却介质流动的可靠性，由于轴套1与轴承座2之间通过花键配合形成面接触，因此内冷却流道内的冷却介质流动过程中，能够带走由轴承24传导至轴承座2内的热量，对轴承24形成更加有效的冷却。
在一些实施例中，也可以在部分第二键齿5上设置冷却通道10连通通道11用于连通相邻的冷却通道10，形成串联的内冷却流道。
在一个实施例中，轴套1的外筒壁上设置有沿轴向贯穿的入口流道13和出口流道14，入口流道13通过第一径向通道15与内冷却流道的第一端连通，出口流道14通过第二径向通道16与内冷却流道的第二端连通。冷却介质沿着轴向进入到入口流道13内，然后在到达第一径向通道15时进入到内冷却流道，并沿着内冷却流道流动至另一端，从另一端经第二径向通道16流动至出口流道14，最终从出口流道14流出，实现冷却介质的换热流动，更加有效地带走轴承24所产生的热量。
在一个实施例中，连通通道11为设置在环形凸起9的两端端面上的连通槽，连通槽包括弧形段和设置在弧形段两端的径向段，弧形段沿环形凸起9的周向两端延伸至相邻的两个冷却通道10所在位置，径向段用于连通各连通槽的端部与弧形段的端部。该弧形段能够与第二键槽6形成错位，避免冷却介质在流动过程中从第二键槽6处发生泄漏。环形凸起9两端的连通槽沿周向错位设置，使得其中一个连通槽连通相邻的第一个冷却通道10和第二个冷却通道10，与该连通槽错位的连通槽连通第二个冷却通道10与第三个冷却通道10，依次类推，形成两端依次串联的流道结构。
冷却流道的连通路线如下：
冷却介质通过轴套1的入水口进入入口流道13，沿第一径向通道15的连通孔进入到轴套1的第1条冷却通道10内；沿冷却通道10流至流道第1条连通槽内，再次进入到第2条冷却通道10内，如此往复循环，直到流至最后1条冷却通道10；经第二径向通道16的连通孔流至出口流道14，最后从轴套1的出水口流出。
在一个实施例中，滑套结构还包括轴芯17，轴承座2的一端具有外挡圈18，轴承座2的内周套设有轴承24，至少两个轴承24沿轴承座2的轴向套设在轴芯17外，轴芯17上还设置有内挡圈19和隔圈20，内挡圈19设置在轴承24的第一端，隔圈20设置在轴承24的第二端，轴芯17的端部设置有锁紧螺母21，锁紧螺母21固定连接在轴芯17上，并通过隔圈20对轴承24形成轴向限位。
外挡圈18设置在轴承座2的内周侧，并沿径向向内凸出，能够对轴承24的外圈形成轴向限位。外挡圈18属于轴承座2的一部分。
内挡圈19固定在轴芯17外，在轴芯17上设置有止挡台阶，内挡圈19止挡在止挡台阶上，从而形成轴向限位。内挡圈19能够对轴承24的内圈形成止挡作用，从而对轴承24的内圈形成轴向限位。隔圈20能够与锁紧螺母21进行配合，通过锁紧螺母21抵紧在轴承24的另一端的内圈上，使得隔圈20能够对轴承24的内圈施加轴向作用力，隔圈20与内挡圈19共同作用，对轴承24形成稳定的轴向限位。
在一个实施例中，相邻的两个轴承24之间设置有内隔环22和外隔环23，外隔环23套设在内隔环22外，内隔环22设置在两个轴承24的内圈之间，外隔环23设置在两个轴承24的外圈之间。
本实施例中，轴承座2套设在轴芯17外，同时通过花键齿套设在轴套1内，与轴套1形成花键配合，由于花键配合仅形成周向限位，因此轴套1并不会对轴承座2形成轴向限位，使得轴承座2仍能够相对于轴套1沿轴向滑动。
根据本申请的实施例，电主轴包括滑套结构，该滑套结构为上述的滑套结构。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (12)

1.一种滑套结构，其特征在于，包括轴套(1)和轴承座(2)，所述轴承座(2)套设在所述轴套(1)内，所述轴承座(2)的外周沿周向设置有至少两个第一键齿(3)，相邻的所述第一键齿(3)之间形成第一键槽(4)，所述轴套(1)的内周沿周向设置有至少两个第二键齿(5)，相邻的所述第二键齿(5)之间形成第二键槽(6)，所述第一键齿(3)和所述第二键齿(5)形成花键配合。
2.根据权利要求1所述的滑套结构，其特征在于，所述轴套(1)与所述轴承座(2)之间面接触。
3.根据权利要求2所述的滑套结构，其特征在于，所述第一键齿(3)的齿面和所述第二键齿(5)的齿面之间面接触。
4.根据权利要求2所述的滑套结构，其特征在于，所述第一键齿(3)的齿顶和所述第二键槽(6)的槽底之间面接触；和/或，所述第二键齿(5)的齿顶和所述第一键槽(4)的槽底之间面接触。
5.根据权利要求1所述的滑套结构，其特征在于，所述第二键槽(6)的轴向一端开口，另一端设置有轴肩(7)，所述第一键齿(3)止挡在所述轴肩(7)上。
6.根据权利要求5所述的滑套结构，其特征在于，至少部分所述第一键齿(3)朝向所述轴肩(7)的一端开设有弹簧孔(8)，所述弹簧孔(8)内安装有弹簧，所述弹簧的一端抵接在所述弹簧孔(8)的底壁上，另一端抵接在所述轴肩(7)上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的滑套结构，其特征在于，所述轴套(1)的内周侧设置有环形凸起(9)，所述第二键齿(5)在所述环形凸起(9)的内周周向排布，所述第二键齿(5)上设置有沿轴向延伸的冷却通道(10)，所述环形凸起(9)上设置有将两个相邻的所述冷却通道(10)连通的连通通道(11)，所述第二键齿(5)的两端分别设置有端盖(12)，所述端盖(12)对所述连通通道(11)和所述冷却通道(10)进行轴向密封，所述冷却通道(10)和所述连通通道(11)串联形成内冷却流道。
8.根据权利要求7所述的滑套结构，其特征在于，所述轴套(1)的外筒壁上设置有沿轴向贯穿的入口流道(13)和出口流道(14)，所述入口流道(13)通过第一径向通道(15)与所述内冷却流道的第一端连通，所述出口流道(14)通过第二径向通道(16)与所述内冷却流道的第二端连通。
9.根据权利要求7所述的滑套结构，其特征在于，所述连通通道(11)为设置在所述环形凸起(9)的两端端面上的连通槽，所述连通槽包括弧形段和设置在所述弧形段两端的径向段，所述弧形段沿所述环形凸起(9)的周向两端延伸至相邻的两个所述冷却通道(10)所在位置，所述径向段连通所述连通槽的端部与所述弧形段的端部。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的滑套结构，其特征在于，所述滑套结构还包括轴芯(17)，所述轴承座(2)的一端具有外挡圈(18)，所述轴承座(2)的内周套设有轴承(24)，至少两个所述轴承(24)沿所述轴承座(2)的轴向套设在所述轴芯(17)外，所述轴芯(17)上还设置有内挡圈(19)和隔圈(20)，所述内挡圈(19)设置在所述轴承(24)的第一端，所述隔圈(20)设置在所述轴承(24)的第二端，所述轴芯(17)的端部设置有锁紧螺母(21)，所述锁紧螺母(21)通过所述隔圈(20)对所述轴承(24)形成轴向限位。
11.根据权利要求10所述的滑套结构，其特征在于，相邻的两个所述轴承(24)之间设置有内隔环(22)和外隔环(23)，所述外隔环(23)套设在所述内隔环(22)外，所述内隔环(22)设置在两个所述轴承(24)的内圈之间，所述外隔环(23)设置在两个所述轴承(24)的外圈之间。
12.一种电主轴，包括滑套结构，其特征在于，所述滑套结构为权利要求1至11中任一项所述的滑套结构。
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