CN202224665U - 机床的轴承预负载结构 - Google Patents

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Abstract

一种机床的轴承预负载结构,在主轴(2)的外表面(2b)上,与第一滚珠轴承(10)的内圈(11)的轴向一端面(11d)抵接的第一端面(2f)以位于与轴心正交的平面内的方式形成,第二端面(2c)以与所述第一端面(2f)平行且位于轴向上距第二滚珠轴承(10′)的内圈(11′)的轴向另一端面(11c′)规定距离(t)的位置的方式形成,在所述第二端面(2c)上以与该第二端面(2c)紧贴且能自由装拆的方式安装有凸缘构件(17),在该凸缘构件(17)与所述内圈(11′)的另一端面(11c′)之间,设有具有比所述规定距离(t)稍长的轴向尺寸的套环构件(19)。

Description

机床的轴承预负载结构
技术领域
本实用新型涉及一种对滚珠轴承作用轴向预负载的机床的轴承预负载结构。
背景技术
在机床的主轴装置中,利用主轴头经由滚珠轴承将主轴支承成能自由旋转。作为固定上述滚珠轴承的结构,以往例如在日本专利特开平7-24687号公报中公开有一种结构,在该结构中,利用固定于主轴的轴向内部的螺母构件、与主轴的前端外周的阳螺纹部螺合的轴承按压件将滚珠轴承固定在规定位置。
此外,在日本专利特开2000-237902号公报中一种结构,在该结构中,利用冷缩配合固定于主轴内部的螺母、形成于主轴前端部的台阶部将滚珠轴承定位固定。
然而,在上述日本专利特开平7-24687号公报所记载的结构中,使轴承按压件的阴螺纹与主轴的阳螺纹部在整周上均匀地啮合是困难的。因此,使轴承按压件的按压力均匀地作用于滚珠轴承的整周是困难的。当按压力不均匀时,主轴可能会朝按压力较弱的方向弯曲,其结果是,现有结构的组装性较差,且会产生主轴振动的问题。
此外,在上述日本专利特开2000-237902号公报所记载的结构中,需要设置成在更换轴承时能将上述螺母拆下,此外,嵌入转子也必须采用能拆卸的特殊结构。其结果是,存在结构复杂且成本增加的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能以简单的结构将按压力均匀地作用于滚珠轴承整周的机床的轴承预负载结构。
本实用新型的机床的轴承预负载结构对滚珠轴承作用轴向的预负载,该滚珠轴承具有内圈、外圈及多个滚珠,且设于主轴的外表面与主轴头的内表面之间,并将主轴支承成能自由旋转。
上述主轴从前端面侧依次具有小径部、直径比该小径部的直径大的中径部、直径比该中径部的直径大的大径部,在上述主轴的外表面,上述大径部的靠上述中径部侧的端面即和上述内圈的轴向一端面抵接的第一端面与上述中径部的靠上述小径部侧的端面即第二端面以彼此平行且位于与轴心正交的平面内的方式形成,在上述第二端面上可装拆地安装有凸缘构件,该凸缘构件的一部分与该第二端面紧贴。
根据本实用新型,由于能通过不装拆工件的一个工序对与内圈的轴向一端面抵接的第一端面、使凸缘构件的一部分紧贴的第二端面进行加工,因此,能提高第一端面与第二端面的平行度。此外,仅通过平面研磨就能确保凸缘构件与第二端面紧贴部分的精度。其结果是,能以简单的结构将凸缘构件的按压力均匀地作用于轴承整周,从而能确保组装性。
此外,在更换轴承时,只要将凸缘构件卸下就能进行更换,无需将电动机、螺母构件卸下,因此,轴承更换作业容易。
在本实用新型的优选实施方式中,包括配置于对内圈彼此的轴向位置进行限制的内圈座与对外圈彼此的轴向位置进行限制的外圈座之间的第一滚珠轴承和第二滚珠轴承,上述第一端面以与上述第一滚珠轴承的内圈的一端面抵接的方式形成,上述第二端面以位于轴向上距上述第二滚珠轴承的内圈的另一端面规定距离的位置的方式形成,在上述第二滚珠轴承的内圈的另一端面与凸缘构件的一部分之间设有套环构件。
根据上述优选实施方式,由于在第二滚珠轴承的内圈的另一端面与凸缘构件的一部分之间设有套环构件,并将该套环构件的长度设定为与所需的预负载对应的长度,因此,能对作用于轴承的预负载进行调节。
附图说明
图1是表示包括本实用新型实施例1的轴承预负载结构的机床的主轴装置的主视图。
图2是表示上述主轴装置的轴承安装部分的截面主视图。
具体实施方式
以下,根据附图对本实用新型的实施方式进行说明。
图1和图2是用于说明本实用新型实施例1的机床的轴承预负载结构的图。
图中,符号1表示机床的主轴装置。该主轴装置1包括:主轴2;插入配置于在该主轴2的轴心形成的导孔2a内的导杆单元3;以及通过轴承装置4将上述主轴2支承成能自由旋转的主轴头5。
在上述主轴头5与上述主轴2之间设有嵌入式的主轴电动机6,上述主轴2被该主轴电动机6驱动旋转。
上述导杆单元3采用以下结构:导杆3a能沿轴向进退地插入配置在上述主轴2的上述导孔2a内,在该导杆3a的前端使配置于上述导孔2a前端部的弹簧夹头7扩张收缩,从而在主轴2的锥形孔2e内夹紧、松开工具保持件8。
上述轴承装置4具有第一滚珠轴承10及第二滚珠轴承10′、限制两轴承的轴向位置的内圈座15及外圈座16,该轴承装置4设于上述主轴2的外周面的轴承安装部2b与上述主轴头5的内周面的轴承安装部5a之间。上述第一滚珠轴承10、第二滚珠轴承10′彼此朝向相反方向地配置,具有相同大小的容许轴向负载。
上述第一滚珠轴承10包括:嵌合安装于上述主轴2的轴承安装部(外表面)2b的内圈11;嵌合安装于上述主轴头5的轴承安装部5a的外圈12;配置于上述内圈11的轨道面11a与外圈12的轨道面12a之间的多个滚珠(滚动体)13;以及以规定间距保持上述多个滚珠13的保持器14。
上述第二滚珠轴承10′同样包括内圈11′、外圈12′、轨道面11a′与轨道面12a′之间的多个滚珠13′、保持器14′。
此外,上述内圈座15、外圈座16分别对第一滚珠轴承10、第二滚珠轴承10′的上述内圈11、11′彼此、上述外圈12、12′彼此的轴向位置进行限制。
上述内圈座15是壁厚与上述内圈11、11′的壁厚大致相等的筒状构件,该内圈座15的轴向的上端面15a与上述第一滚珠轴承10的内圈11的下端面11b抵接,该内圈座15的轴向的下端面15b与上述第二滚珠轴承10′的内圈11′的上端面11b′抵接。
上述外圈座16是壁厚比上述外圈12、12′的壁厚大的筒状构件,上述外圈座16的轴向的上端面16a与上述第一滚珠轴承10的外圈12的下端面12b抵接,上述外圈座16的轴向的下端面16b与上述第二滚珠轴承10′的外圈12′的上端面12b′抵接。
在上述主轴2的轴承安装部2b上形成有第一端面2f。该第一端面2f朝与上述主轴2的轴心相反一侧突出,并与上述第一滚珠轴承10的内圈11的轴向上端面(一端面)11d抵接。
此外,在上述主轴头5的轴承安装部5a上,上端面5b以朝轴心侧突出且与上述主轴2的第一端面2f平行的方式形成,该上端面5b与第一滚珠轴承10的外圈12的上端面12c抵接。此外,在上述主轴头5的与上述上端面5b平行地形成的下端面5c上,通过多个螺栓21可装拆地安装有外圈按压件20。该外圈按压件20的上端20a与上述第二滚珠轴承10′的外圈12′的下端面12d′抵接。这样,上述第一滚珠轴承10、第二滚珠轴承10′的外圈12、12′被固定在规定的轴向位置上。
在上述主轴2的轴承安装部2b上形成有第二端面2c。该第二端面2c以与上述第一端面2f平行且从上述轴承安装部2b朝轴心侧台阶状凹下的方式形成。此外,上述第二端面2c位于从上述第二滚珠轴承10′的内圈11′的下端面11c′朝轴向下方离开规定距离t的位置。此外,在上述第二端面2c形成有用于安装凸缘构件17的螺钉孔2d。
在上述第二端面2c上通过多个螺栓18可装拆地安装有上述凸缘构件17。上述凸缘构件17是环状的构件,其上端的按压面17a进行了平面研磨加工,该按压面17a的位于内周面侧的一部分与上述第二端面2c紧贴。
此外,在上述凸缘构件17的按压面17a的位于外周面侧的部分与上述第二滚珠轴承10′的内圈11′的下端面11c′之间设有套环构件19。该套环构件19是对上端面19a、下端面19b进行了平面研磨加工后的圆筒状构件,具有比上述规定距离t稍长的轴向尺寸。在此,上述套环构件19的轴向尺寸是通过在将上述轴承装置4安装于主轴装置1的状态下进行装配加工或进行规定计算以对第一滚珠轴承10、第二滚珠轴承10′施加必要的预负载的方式而确定的。
上述套环构件19的上端面19a与上述第二滚珠轴承10′的内圈11′的下端面11c′抵接,上述套环构件19的下端面19b与上述凸缘构件17的按压面17a抵接。
在此,本实施例的主轴2形成有上述第一端面2f、第二端面2c,因此,从前端面2g依次具有小径部2i、中径部2j、大径部2k。上述中径部2j的直径形成得比小径部2i的直径大,大径部2k的直径形成得比中径部2j的直径大。此外,上述中径部2j形成上述轴承安装部2b,此外,上述第一端面2f形成上述大径部2k的靠中径部2j侧的端面,上述第二端面2c形成上述中径部2j的靠上述小径部2i侧的端面。
在本实施例中,当安装上述轴承装置4时,在将上述外圈按压件20及凸缘构件17拆下的状态下,将第一滚珠轴承10、内圈座15、外圈座16及第二滚珠轴承10′插入到主轴2的轴承安装部2b与主轴头5的轴承安装部5a之间,并将外圈按压件20安装到主轴头5的下端面5c,然后以均等的转矩将多个螺栓21旋紧。接着,将套筒构件19插入到主轴2与外圈按压件20之间,然后将上述凸缘构件17安装于第二端面2c,并将上述多个螺栓18以均等且比各轴承的内圈及内圈座的刚性大的转矩旋紧。
这样,上述外圈按压件20的按压力从第二滚珠轴承10′的外圈12′经由外圈座16作用于第一滚珠轴承10的外圈12。此外,上述凸缘构件17的按压力经由上述套筒构件19传递到上述第二滚珠轴承10′的内圈11′,然后经由内圈座15作用于上述第一滚珠轴承10的内圈11。随着上述螺栓21、18的旋紧,上述套环构件、上述第二滚珠轴承10′的内圈11′、内圈座15及第一滚珠轴承10的内圈11受到轴向的按压力而紧贴,从而被固定。
根据本实施例,能通过不装拆工件的一个工序对与第一滚珠轴承10的内圈11的轴向上端面(一端面)11d紧贴的第一端面2f、使凸缘构件17的按压面17a紧贴的第二端面2c进行加工,因此,能提高上述第一端面2f与第二端面2c的平行度。此外,仅通过平面研磨加工就能确保上述凸缘构件17的按压面17a及套环构件19的上端面19a、下端面19b的精度。因此,通过在上述凸缘构件17上以均等且比各轴承的内圈及内圈座的刚性大的转矩旋紧多个螺栓18,能使凸缘构件17的按压面17a与主轴2的第二端面2c紧贴而固定,并能将上述凸缘构件17的按压力经由上述套环构件19均等地作用于第一滚珠轴承10、第二滚珠轴承10′,从而能确保所需要的预负载。其结果是,能避免以往结构那样的主轴会弯曲的问题,能确保组装性,并能避免主轴2甚至是工具保持件8振动的问题。
此外,通过调节上述套环构件19的长度,能调节作用于轴承的预负载,从而能确保所需的预负载。
此外,在更换上述第一滚珠轴承10、第二滚珠轴承10′时,只需将上述凸缘构件17及外圈按压件20拆下即可,无需如以往的结构那样将电动机、螺母构件拆下,因此,轴承更换作业是容易的。
另外,在上述实施例中,对在第二滚珠轴承10′与凸缘构件17之间设有套环构件19的情形进行了说明,但在本实用新型中,也可将凸缘构件17与套环构件19形成一体,此外,也可不必设置套环构件。在不设置套环构件时,第二滚珠轴承10′的内圈11′的下端面11c′从上述第二端面2c朝下方略微突出,因此能利用凸缘构件17直接按压第二滚珠轴承10′的内圈11′,从而能将预负载作用于第一滚珠轴承10及第二滚珠轴承10′。
此外,在上述实施例中,对轴承装置4具有第一滚珠轴承10及第二滚珠轴承10′的情形进行了说明,但本实用新型也能应用于具有一个或三个以上的滚珠轴承的情形。
此外,较为理想的是,固定上述凸缘构件17的多个螺栓18的旋紧转矩是均等的,但在能确保上述第一端面2f与第二端面2c的平行度的前提下,只要是能使上述凸缘构件与第二端面2c充分紧贴的转矩即可,该转矩无需均等。

Claims (2)

1.一种机床的轴承预负载结构,对滚珠轴承作用轴向的预负载,该滚珠轴承具有内圈、外圈及多个滚珠,且设于主轴的外表面与主轴头的内表面之间,并将主轴支承成能自由旋转,其特征在于,
所述主轴从前端面侧依次具有小径部、直径比该小径部的直径大的中径部、直径比该中径部的直径大的大径部,在所述主轴的外表面,所述大径部的靠所述中径部侧的端面即和所述内圈的轴向一端面抵接的第一端面与所述中径部的靠所述小径部侧的端面即第二端面以彼此平行且位于与轴心正交的平面内的方式形成,
在所述第二端面上可装拆地安装有凸缘构件,该凸缘构件的一部分与该第二端面紧贴。
2.如权利要求1所述的机床的轴承预负载结构,其特征在于,
包括配置于对内圈彼此的轴向位置进行限制的内圈座与对外圈彼此的轴向位置进行限制的外圈座之间的第一滚珠轴承和第二滚珠轴承,
所述第一端面以与所述第一滚珠轴承的内圈的一端面抵接的方式形成,
所述第二端面以位于轴向上距所述第二滚珠轴承的内圈的另一端面规定距离的位置的方式形成,
在所述第二滚珠轴承的内圈的另一端面与凸缘构件的一部分之间设有套环构件。
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