CN210147490U - 一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，主要包括机床主轴、主轴承固定套、主轴承柔性固定内环和柔性固定外环；所述机床主轴通过主轴承固定在主轴承固定套内；所述主轴承主要包括轴承内环、轴承外环和轴承滚珠；所述柔性固定内环设置在所述主轴与轴承内环之间；所述柔性固定内环的材料硬度低于所述主轴的材料硬度、以及轴承内环的材料硬度；所述柔性固定外环设置在所述主轴承固定套与轴承外环之间；所述柔性固定外环的材料硬度低于所述主轴承固定套的材料硬度、以及轴承外环的材料硬度。本实用新型通过设置柔性固定外环和柔性固定内环，以吸收由于轴承滚珠运动所带来的轴承外环与轴承内环的振动，达到机床主轴承自动平衡的目的。

Description

一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置

技术领域

本实用新型属于精密机械技术领域，具体涉及一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置。

背景技术

精密机床的各项指标都必须达到非常高的水平。影响精密机床加工精度的因素有很多，其中最基本的影响因素是机械振动。

引起振动的原因一方面取决于精密机床自身的结构精度，另一方面是由部件受热变形引起的。

例如，精密机床的主轴承的轴承滚珠在运转中会成产生轴向和径向的跳动，严重影响加工精度。精密机床主轴承在实际运转时受温度升高的影响，精度也会发生变化。

本实用新型将针对上述影响因素，对精密机床的主轴承的安装结构进行改进。

实用新型内容

本实用新型针对由于轴承滚珠运动引起的精密机床的主轴承沿轴向和径向跳动的技术问题，提出了在机床主轴承的轴承外环与主轴承固定套之间、轴承内环与机床主轴之间分别设置柔性固定外环和柔性固定内环的解决方案。同时，针对主轴承运转时会温度升高而导致轴承内环、轴承外环膨胀的技术问题，提出了在机床主轴承的轴承外环、轴承内环的表面设置冷却管道的解决方案。

本实用新型通过以下具体技术方案来实现：

本实用新型提供了一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，主要包括机床主轴、主轴承固定套、主轴承、柔性固定内环；所述机床主轴通过主轴承固定在主轴承固定套内；所述主轴承主要包括轴承内环、轴承外环和轴承滚珠；所述柔性固定内环设置在所述主轴与轴承内环之间；所述柔性固定内环的材料硬度低于所述主轴的材料硬度、以及轴承内环的材料硬度。

本实用新型还提供了另一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，主要包括机床主轴、主轴承固定套、主轴承、柔性固定外环；所述机床主轴通过主轴承固定在主轴承固定套内；所述主轴承主要包括轴承内环、轴承外环和轴承滚珠；所述柔性固定外环设置在所述主轴承固定套与轴承外环之间；所述柔性固定外环的材料硬度低于所述主轴承固定套的材料硬度、以及轴承外环的材料硬度。

本实用新型还提供了另一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，主要包括机床主轴、主轴承固定套、主轴承柔性固定内环和柔性固定外环；所述机床主轴通过主轴承固定在主轴承固定套内；所述主轴承主要包括轴承内环、轴承外环和轴承滚珠；所述柔性固定内环设置在所述主轴与轴承内环之间；所述柔性固定内环的材料硬度低于所述主轴的材料硬度、以及轴承内环的材料硬度；所述柔性固定外环设置在所述主轴承固定套与轴承外环之间；所述柔性固定外环的材料硬度低于所述主轴承固定套的材料硬度、以及轴承外环的材料硬度。

作为一种优选，所述柔性固定外环设置成截面为“П”形状的环形，包住轴承外环。

作为一种优选，所述柔性固定内环设置成截面为“П”形状的环形，包住轴承内环。

作为一种优选，所述机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，还包括轴承外环冷却管道；在所述柔性固定外环与轴承外环接触的内部表面上开设螺旋槽一，所述轴承外环冷却管道安装在该螺旋槽一内。

更进一步地，所述轴承外环冷却管道的两端从所述主轴承固定套引出，连接冷却剂源一和泵送系统一形成循环回路。

作为一种优选，所述机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，还包括轴承内环冷却管道；在所述柔性固定内环与轴承内环接触的内部表面上开设螺旋槽二，所述轴承内环冷却管道安装在该螺旋槽二内。

更进一步地，所述轴承内环冷却管道的两端从所述机床主轴上引出，连接冷却剂源二和泵送系统二形成循环回路，冷却剂源二和泵送系统二均集成在机床主轴上。

本实用新型通过在机床主轴承的轴承外环与主轴承固定套之间、轴承内环与机床主轴之间分别设置柔性固定外环和柔性固定内环，以吸收由于轴承滚珠运动所带来的轴承外环与轴承内环的振动，使轴承的滚珠运行趋于接近轴承滚珠运行轴向和径向基准中心线，达到机床主轴承自动平衡的目的。

此外，本实用新型在机床主轴承的轴承外环、轴承内环的表面(或仅在轴承外环的表面)设置冷却管道，通过限制轴承外环、轴承内环的温度升高，有效控制轴承内环与轴承外环的膨胀，达到精密机床主轴承在可控精密度下运转的目的。

另外，本实用新型中通过针对机床主轴承设置柔性固定外环、柔性固定内环并配合冷却管道的综合手段，可使精密机床主轴承几乎不受振动或温升的影响，极大地提升了加工精度。

附图说明

图1是本实用新型机床主轴承旋转精度的柔性调整装置的实施例一的沿机床主轴径向剖面结构的局部示意图；

图2是本实用新型机床主轴承旋转精度的柔性调整装置的实施例二的沿机床主轴径向剖面结构的示意图；

图3是本实用新型机床主轴承旋转精度的柔性调整装置的实施例三的沿机床主轴径向剖面结构的局部示意图；

图4是图3中局部结构的放大图；

图5是本实用新型机床主轴承旋转精度的柔性调整装置的实施例三的沿机床主轴轴向剖面结构的局部示意图；

图6是本实用新型机床主轴承旋转精度的柔性调整装置的实施例四的沿机床主轴径向剖面结构的局部示意图；

图7是本实用新型机床主轴承旋转精度的柔性调整装置的实施例四的沿机床主轴轴向剖面结构的局部示意图；

图8是图7中Ⅱ处的局部放大图。

图中：

A、机床主轴；

B、主轴承固定套；

D、轴承挡圈；

F、轴承外环与柔性固定外环轴向、径向瞬时作用力与反作用力方向；

F’、轴承内环与柔性固定内环轴向、径向瞬时作用力与反作用力方向；

G、轴承滚珠瞬时轴向跳动方向；

L、轴承滚珠轴向基准中心线；

L’、轴承滚珠径向基准中心线；

1、轴承内环；

2、轴承外环；

3、轴承滚珠；

4、柔性固定内环；

5、柔性固定外环；

6、轴承外环冷却管道；

7、轴承内环冷却管道。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

图1示出了本实用新型的第一个具体实施例，一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，主要包括机床主轴A、主轴承固定套B、主轴承、柔性固定内环4。

所述机床主轴A通过主轴承固定在主轴承固定套B内。该主轴承固定套B可以是机床的其他结构部件。

所述主轴承主要包括轴承内环1、轴承外环2和轴承滚珠3。

所述柔性固定内环4设置在所述主轴A与轴承内环1之间。所述柔性固定内环4的材料硬度低于所述主轴A的材料硬度、以及轴承内环1的材料硬度。所述柔性固定内环4可以事先附着固定在所述主轴A上，然后再将主轴承(轴承内环)装配在所述主轴A上。

图2示出了本实用新型的第二个具体实施例，一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，主要包括机床主轴A、主轴承固定套B、主轴承、柔性固定外环5。

所述机床主轴A通过主轴承固定在主轴承固定套B内。该主轴承固定套B可以是机床的其他结构部件。

所述主轴承主要包括轴承内环1、轴承外环2和轴承滚珠3。

所述柔性固定外环5设置在所述主轴承固定套B与轴承外环2之间。所述柔性固定外环5的材料硬度低于所述主轴承固定套B的材料硬度、以及轴承外环2的材料硬度。所述柔性固定外环5可以事先附着固定在所述轴承外环2上，然后再将主轴承(轴承外环)装配在所述主轴承固定套B内。

图3示出了本实用新型的第三个具体实施例，一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，主要包括机床主轴A、主轴承固定套B、主轴承柔性固定内环4和柔性固定外环5。

所述机床主轴A通过主轴承固定在主轴承固定套B内，该主轴承固定套B可以是机床的其他结构部件。

所述主轴承主要包括轴承内环1、轴承外环2和轴承滚珠3。

所述柔性固定内环4设置在所述主轴A与轴承内环1之间。所述柔性固定内环4的材料硬度低于所述主轴A的材料硬度、以及轴承内环1的材料硬度。所述柔性固定内环4可以事先附着固定在所述主轴A上，然后再将主轴承(轴承内环)装配在所述主轴A上。

所述柔性固定外环5设置在所述主轴承固定套B与轴承外环2之间。所述柔性固定外环5的材料硬度低于所述主轴承固定套B的材料硬度、以及轴承外环2的材料硬度。所述柔性固定外环5可以事先附着固定在所述轴承外环2上，然后再将主轴承(轴承外环)装配在所述主轴承固定套B内。

参见附图5，图中示出了第三个具体实施例沿主轴的轴向上的剖面结构，图图4和图5中也分别示出了本实用新型减小主轴承振动的调整过程。

图5中，机床主轴A的轴伸端设置成台阶轴。柔性固定内环4设置成截面为“П”形状的环形，包住轴承内环1；柔性固定外环5设置成与柔性固定内环4相对的、截面为“П”形状的环形，包住轴承外环2。主轴承放置在所述机床主轴A与主轴承固定套B之间，其中，柔性固定内环4抵住机床主轴A的轴伸端的台肩，柔性固定外环5抵住主轴承固定套B内的阻挡结构，主轴承的轴承外环和轴承内环分别设置在柔性固定外环5与柔性固定内环4中；利用轴承挡圈D将主轴承锁定，其中，轴承挡圈D为至少两个独立部件，一部分安装在机床主轴A的轴伸端端部的凹槽内以固定柔性固定内环4和轴承内环1，另一部分安装在主轴承固定套B上以固定柔性固定外环5和轴承外环2。

如图4以及图5所示，当主轴承产生机械振动时，随着轴承滚珠沿图中附图标记“G”所示方向瞬时跳动(沿轴承滚珠轴向基准中心线L)，轴承外环2与柔性固定外环5之间将出现如附图标记“F”所示的沿轴向和径向的瞬时作用力与反作用力，轴承内环1与柔性固定内环4之间将出现如附图标记“F’”所示的沿轴向和径向的瞬时作用力与反作用力。此时，由于柔性固定外环5和柔性固定内环4的材料硬度相对于机床主轴A、主轴承固定套B、轴承内环1、轴承外环2的材料硬度要小，因此当受到上述作用力与反作用力的挤压时，柔性固定外环5和柔性固定内环4能够表现出一定的弹性，这种弹性表现可以吸收来自于轴承外环2与轴承内环1的振动，使轴承的滚珠运行趋于接近轴承滚珠运行轴向和径向基准中心线，达到机床主轴承自动平衡的目的。

综上所述，本实用新型的柔性固定外环5和柔性固定内环4能够避免将轴承外环2与轴承内环1的振动传递到机床主轴A、主轴承固定套B上，保证了机床主轴以及机床整体的绝对稳定，从而提升了加工精度。

图1或图2所示实施例的运行原理参见以上对附图3-5所示实施例的说明。图1或图2所示实施例的结构能够一定程度地吸收机床主轴承产生的振动，适用于需要小幅提升加工精度的精密机床。

附图6至附图8示出了本实用新型的第四个具体实施例，该实施例是在图3所示实施例基础上的进一步改进。考虑到主轴承运转时温度会升高，导致主轴承受热膨胀，进而影响机床主轴的水平度，会导致加工精度降低。

本实用新型的一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，主要包括机床主轴A、主轴承固定套B、主轴承、柔性固定内环4、柔性固定外环5、轴承外环冷却管道6和轴承内环冷却管道7。

所述机床主轴A通过主轴承固定在主轴承固定套B内，该主轴承固定套B可以是机床的其他结构部件。

所述主轴承主要包括轴承内环1、轴承外环2和轴承滚珠3。

所述柔性固定外环5设置在所述主轴承固定套B与轴承外环2之间。所述柔性固定外环5优选为硬度低于所述主轴承固定套B和轴承外环2的材料。所述柔性固定外环5设置成截面为“П”形状的环形，包住轴承外环2。

参见附图8，在柔性固定外环5与轴承外环2接触的内部表面上开设螺旋槽一，所述轴承外环冷却管道6安装在该螺旋槽一内。所述轴承外环冷却管道6的两端从所述主轴承固定套B引出，连接冷却剂源一和泵送系统一形成循环回路。所述轴承外环冷却管道6与所述轴承外环2直接接触。

所述柔性固定内环4设置在所述主轴A与轴承内环1之间。所述柔性固定内环4优选为硬度低于所述主轴A和轴承内环1的材料。所述柔性固定内环4设置成与柔性固定外环5相对的截面为“П”形状的环形，包住轴承内环1；并且在柔性固定内环4与轴承内环1接触的内部表面上开设螺旋槽二，所述轴承内环冷却管道7安装在该螺旋槽二内。所述轴承内环冷却管道7的两端从所述机床主轴上引出，连接冷却剂源二和泵送系统二形成循环回路，冷却剂源二和泵送系统二均集成在机床主轴上。或者所述轴承内环冷却管道7为两端闭合的循环管路，内部充填导热系数高的冷却剂。

所述柔性固定内环4可以事先附着固定在所述主轴A上，然后再将所述轴承内环冷却管道7设置在螺旋槽二内，然后把主轴承(轴承内环)装配在所述主轴A上。

主轴承放置在所述机床主轴A与主轴承固定套B之间，其中，柔性固定内环4抵住机床主轴A的轴伸端的台肩，柔性固定外环5抵住主轴承固定套B内的阻挡结构，主轴承的轴承外环和轴承内环分别设置在柔性固定外环5与柔性固定内环4中；利用轴承挡圈D将主轴承锁定，其中，轴承挡圈D为至少两个独立部件，一部分安装在机床主轴A的轴伸端端部的凹槽内以固定柔性固定内环4和轴承内环1，另一部分安装在主轴承固定套B上以固定柔性固定外环5和轴承外环2。

由于设置轴承内环冷却管道7的技术难度、工艺要求、造价成本等比设置轴承外环冷却管道6要高很多，在一些精度要求允许的场合中，实施例四中可以取消轴承内环冷却管道7及其冷却剂源二和泵送系统二。

综上所述，本实用新型在机床主轴承的轴承外环、轴承内环的表面(或仅在轴承外环的表面)设置冷却管道，通过限制轴承外环、轴承内环的温度升高，有效控制轴承内环与轴承外环的膨胀，达到精密机床主轴承在可控精密度下运转的目的。

另外，本实用新型中通过针对机床主轴承设置柔性固定外环、柔性固定内环并配合冷却管道的综合手段，可使精密机床主轴承几乎不受振动或温升的影响，极大地提升了加工精度。

本领域技术人员可以将本实用新型公开的实施例一至实施例四记载的不同技术手段单独使用、或者进行选择性组合，比如不设置柔性固定外环和柔性固定内环、仅使用轴承外环冷却管道和/或轴承内环冷却管道，比如仅设置柔性固定外环和轴承外环冷却管道，比如设置柔性固定外环和柔性固定内环和轴承外环冷却管道等等。所述这些方案也反映在本申请的权利要求书中。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

本实用新型不限于以上对实施例的描述，本领域技术人员根据本实用新型揭示的内容，在本实用新型基础上不必经过创造性劳动所进行的改进和修改，都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，其特征在于：

主要包括机床主轴、主轴承固定套、主轴承、柔性固定内环；

所述机床主轴通过主轴承固定在主轴承固定套内；

所述主轴承主要包括轴承内环、轴承外环和轴承滚珠；

所述柔性固定内环设置在所述主轴与轴承内环之间；

所述柔性固定内环的材料硬度低于所述主轴的材料硬度、以及轴承内环的材料硬度。

2.根据权利要求1所述的一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，其特征在于：

所述机床主轴承旋转精度的柔性调整装置还包括柔性固定外环；

所述柔性固定外环设置在所述主轴承固定套与轴承外环之间；

所述柔性固定外环的材料硬度低于所述主轴承固定套的材料硬度、以及轴承外环的材料硬度。

3.根据权利要求2所述的一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，其特征在于：

所述机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，还包括轴承外环冷却管道；

在所述柔性固定外环与轴承外环接触的内部表面上开设螺旋槽一，所述轴承外环冷却管道安装在该螺旋槽一内。

4.根据权利要求3所述的一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，其特征在于：

所述轴承外环冷却管道的两端从所述主轴承固定套引出，连接冷却剂源一和泵送系统一形成循环回路。

5.根据权利要求1或2所述的一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，其特征在于：

所述机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，还包括轴承内环冷却管道；

在所述柔性固定内环与轴承内环接触的内部表面上开设螺旋槽二，所述轴承内环冷却管道安装在该螺旋槽二内。

6.根据权利要求5所述的一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，其特征在于：

所述轴承内环冷却管道的两端从所述机床主轴上引出，连接冷却剂源二和泵送系统二形成循环回路，冷却剂源二和泵送系统二均集成在机床主轴上。

7.根据权利要求2所述的一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，其特征在于：

所述机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，还包括轴承外环冷却管道和轴承内环冷却管道；

在所述柔性固定外环与轴承外环接触的内部表面上开设螺旋槽一，所述轴承外环冷却管道安装在该螺旋槽一内；

在所述柔性固定内环与轴承内环接触的内部表面上开设螺旋槽二，所述轴承内环冷却管道安装在该螺旋槽二内。

8.根据权利要求2或4或7所述的一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，其特征在于：

所述柔性固定外环设置成截面为“П”形状的环形，包住轴承外环。

9.根据权利要求1或2或6或7所述的一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，其特征在于：

所述柔性固定内环设置成截面为“П”形状的环形，包住轴承内环。

10.一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，其特征在于：

主要包括机床主轴、主轴承固定套、主轴承、柔性固定外环；

所述机床主轴通过主轴承固定在主轴承固定套内；

所述主轴承主要包括轴承内环、轴承外环和轴承滚珠；

所述柔性固定外环设置在所述主轴承固定套与轴承外环之间；

所述柔性固定外环的材料硬度低于所述主轴承固定套的材料硬度、以及轴承外环的材料硬度。

11.根据权利要求10所述的一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，其特征在于：

所述机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，还包括轴承外环冷却管道；

在所述柔性固定外环与轴承外环接触的内部表面上开设螺旋槽一，所述轴承外环冷却管道安装在该螺旋槽一内。

12.根据权利要求11所述的一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，其特征在于：

所述轴承外环冷却管道的两端从所述主轴承固定套引出，连接冷却剂源一和泵送系统一形成循环回路。

13.根据权利要求10所述的一种机床主轴承旋转精度的柔性调整装置，其特征在于：

所述柔性固定外环设置成截面为“П”形状的环形，包住轴承外环。

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