CN217513497U - 用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置 - Google Patents
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Abstract
用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置，包括：轴承座(1)、弹簧(2)、轴承(4)、外套筒(5)、内套筒(6)、预紧螺母(7)、电主轴(9)；电主轴的左侧具有轴肩(3)，弹簧套在电主轴上，弹簧的左端连接轴肩且右端连接内套筒，外套筒的左端固定到轴肩；内套筒的内侧壁为圆柱形侧壁且在电主轴上滑动，外侧壁为圆锥形侧壁且尖头朝左；外套筒的外侧壁是圆柱形侧壁且与轴承连接，轴承固定在轴承座上，外套筒的内侧壁是圆锥形侧壁且尖头朝左，内侧壁套在弹簧外，内套筒与外套筒锥度相同，外套筒的内侧壁与内套筒的外侧壁滑动配合；预紧螺母设置在内套筒的右端，通过预紧螺母来调节内套筒的左右位移量。
Description
技术领域
本实用新型涉及高速电主轴系统的技术领域，尤其涉及一种用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置。
背景技术
高速电主轴是高速机床的核心部件，其性能好坏在很大程度上决定了整台机床的加工精度和生产效率。主轴组件中，滚动轴承内圈与主轴通常以过盈配合连接，过盈量的大小会影响轴承工作游隙，继而影响主轴的刚度、旋转精度以及主轴和轴承的使用寿命。特别是当主轴高速旋转时，由于离心力和发热作用的影响，使得主轴外径膨胀和轴承内圈扩张，导致主轴-轴承结合界面过盈量增大。随着转速增加，二者间由过盈配合转变为间隙配合，轴承内圈与结合界面的相对运动还会加剧结合界面磨损，导致电主轴和轴承的寿命及可靠性降低。若转速过高，主轴与轴承连接可能松脱，连接失效。
在实际生产加工中，为保证较高的加工效率和精度，要求高速电主轴需要同时具有高刚性和高速旋转的特性。但是，由于过盈连接的初始过盈量为恒定值，无法改变和调整，很难同时满足电主轴高刚性和高速旋转特性的要求。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本实用新型要解决的技术问题是提供了一种用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置，其采用可变初始过盈量技术来确定不同工况下及不同转速下机床主轴-轴承结合界面所需的初始过盈量，能够施加较大的结合界面过盈量来提升高速主轴的刚度以及减小离心膨胀产生的磨损和温升，还能够施加较小的结合界面过盈量来减少过盈连接对配合表面的破坏，结构简单合理、易于维护、控制精度高。
本实用新型的技术方案是：这种用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置，其包括：轴承座(1)、弹簧(2)、轴承(4)、外套筒(5)、内套筒(6)、预紧螺母(7)、电主轴(9)；
电主轴的左侧具有轴肩(3)，弹簧套在电主轴上，弹簧的左端连接轴肩且右端连接内套筒，外套筒的左端固定到轴肩；
内套筒的内侧壁为圆柱形侧壁且在电主轴上滑动，外侧壁为圆锥形侧壁且尖头朝左；
外套筒的外侧壁是圆柱形侧壁且与轴承连接，轴承固定在轴承座上，外套筒的内侧壁是圆锥形侧壁且尖头朝左，外套筒的内侧壁套在弹簧外，内套筒与外套筒锥度相同，外套筒的内侧壁与内套筒的外侧壁滑动配合；
预紧螺母设置在内套筒的右端，通过预紧螺母来调节内套筒的左右位移量。
本实用新型的弹簧套在电主轴上，弹簧的左端连接轴肩且右端连接内套筒，外套筒的左端固定到轴肩；内套筒的内侧壁为圆柱形侧壁且在电主轴上滑动，外侧壁为圆锥形侧壁且尖头朝左；外套筒的外侧壁是圆柱形侧壁且与轴承连接，轴承固定在轴承座上，外套筒的内侧壁是圆锥形侧壁且尖头朝左，外套筒的内侧壁套在弹簧外，内套筒与外套筒锥度相同，外套筒的内侧壁与内套筒的外侧壁滑动配合；预紧螺母设置在内套筒的右端，通过预紧螺母来调节内套筒的左右位移量，从而采用可变初始过盈量技术来确定不同工况下及不同转速下机床主轴-轴承结合界面所需的初始过盈量，能够施加较大的结合界面过盈量来提升高速主轴的刚度以及减小离心膨胀产生的磨损和温升，还能够施加较小的结合界面过盈量来减少过盈连接对配合表面的破坏，结构简单合理、易于维护、控制精度高。
附图说明
图1示出了根据本实用新型的用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，这种用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置，其包括：轴承座1、弹簧2、轴承4、外套筒5、内套筒6、预紧螺母7、电主轴9；
电主轴的左侧具有轴肩3，弹簧套在电主轴上，弹簧的左端连接轴肩且右端连接内套筒，外套筒的左端固定到轴肩；
内套筒的内侧壁为圆柱形侧壁且在电主轴上滑动，外侧壁为圆锥形侧壁且尖头朝左；
外套筒的外侧壁是圆柱形侧壁且与轴承连接，轴承固定在轴承座上，外套筒的内侧壁是圆锥形侧壁且尖头朝左，外套筒的内侧壁套在弹簧外，内套筒与外套筒锥度相同，外套筒的内侧壁与内套筒的外侧壁滑动配合；
预紧螺母设置在内套筒的右端，通过预紧螺母来调节内套筒的左右位移量。
本实用新型的弹簧套在电主轴上，弹簧的左端连接轴肩且右端连接内套筒，外套筒的左端固定到轴肩；内套筒的内侧壁为圆柱形侧壁且在电主轴上滑动，外侧壁为圆锥形侧壁且尖头朝左；外套筒的外侧壁是圆柱形侧壁且与轴承连接，轴承固定在轴承座上，外套筒的内侧壁是圆锥形侧壁且尖头朝左，外套筒的内侧壁套在弹簧外，内套筒与外套筒锥度相同，外套筒的内侧壁与内套筒的外侧壁滑动配合；预紧螺母设置在内套筒的右端，通过预紧螺母来调节内套筒的左右位移量，从而采用可变初始过盈量技术来确定不同工况下及不同转速下机床主轴-轴承结合界面所需的初始过盈量，能够施加较大的结合界面过盈量来提升高速主轴的刚度以及减小离心膨胀产生的磨损和温升，还能够施加较小的结合界面过盈量来减少过盈连接对配合表面的破坏，结构简单合理、易于维护、控制精度高。
优选地，在所述轴肩上贴有应变片，所述弹簧连接到所述应变片。应变片是由敏感栅等构成用于测量应变的元件。电阻应变片的工作原理是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为“应变效应”。通过应变片可以准确地获得弹簧的形变量，即内套筒的轴向位移量，也就能够精确地得到初始过盈量。
优选地，所述内套筒的右侧设置凸缘，安装在主轴右端上的预紧螺母的预紧力作用在凸缘上。这样设计是为了使预紧力均匀作用到内套筒，增大内套筒的使用寿命。
优选地，所述轴承为双列角接触球轴承。双列角接触球轴承的设计基本上与单列角接触球轴承相同，但只占用更小的轴向空间。双列角接触球轴承可以承受径向负荷和作用在两个方向的轴向负荷，它能限制轴或外壳双向轴向位移。
优选地，所述外套筒紧配合地安装在所述双列角接触球轴承的轴承内圈上。
优选地，所述内套筒间隙配合安装在电主轴上，且与外套筒过盈连接装配。
优选地，在所述预紧螺母的右侧设置锁紧螺母8。调节结束后，使用锁紧螺母锁住预紧螺母。
优选地，所述预紧螺母与锁紧螺母的螺纹方向相反。这样能够防止在主轴运转过程中出现松动现象。
本实用新型的设计原理是：通过将内套筒向左移动的方式调节主轴与轴承内圈过盈连接的过盈量，将内套筒的轴向位移的变化转化为径向过盈量的变化，将主轴与轴承内圈的过盈连接转化到套筒之间的过盈配合，通过内套筒左端弹簧的受力大小调节初始过盈量。根据不同工况选择合理的初始过盈量，通过拧动预紧螺母使内套筒缓慢向左移动，内套筒与外套筒的过盈量逐渐增大，完成对过盈量的增大调节；同理，反向拧动预紧螺母，内套筒左端弹簧顶着内套筒使其缓慢向右移动，内套筒与外套筒的过盈量逐渐增小，完成对过盈量的减小调节。调节结束后，使用锁紧螺母锁住预紧螺母。
本实用新型的有益效果在于：
(1)只需控制内套筒的轴向位移，就可以改变过盈量的大小，最终实现可控过盈量的过盈装配，使主轴在完成完成一系列低速大转矩切削运动和高速大功率小转矩切削运动时，在高速运转时可提高过盈量，有效减少离心力带来的负面影响，提高主轴和轴承的旋转精度和寿命。
(2)由于轴向位移大小可知，可以准确得到弹簧弹力和轴向位移的关系，从而实现对径向过盈量的精准控制；
(3)通过控制轴向位移调整弹簧弹力，力传感器显示弹簧弹力的大小，避免了只依靠操作者的经验来判断特定工况下装配过盈量是否合适。
(4)该装置机构设计简单、合理，采用两个锥形套筒和弹簧以及预紧螺母的配合，采用锥形套筒具有自锁性质的约束，将两个锥形套筒可靠的固定在主轴上，满足了可调控过盈量电主轴的使用要求。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型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，均仍属本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置，其特征在于：其包括：轴承座(1)、弹簧(2)、轴承(4)、外套筒(5)、内套筒(6)、预紧螺母(7)、电主轴(9)；
电主轴的左侧具有轴肩(3)，弹簧套在电主轴上，弹簧的左端连接轴肩且右端连接内套筒，外套筒的左端固定到轴肩；
内套筒的内侧壁为圆柱形侧壁且在电主轴上滑动，外侧壁为圆锥形侧壁且尖头朝左；
外套筒的外侧壁是圆柱形侧壁且与轴承连接，轴承固定在轴承座上，外套筒的内侧壁是圆锥形侧壁且尖头朝左，外套筒的内侧壁套在弹簧外，内套筒与外套筒锥度相同，外套筒的内侧壁与内套筒的外侧壁滑动配合；
预紧螺母设置在内套筒的右端，通过预紧螺母来调节内套筒的左右位移量。
2.根据权利要求1所述的用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置，其特征在于：在所述轴肩上贴有应变片，所述弹簧连接到所述应变片。
3.根据权利要求2所述的用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置，其特征在于：所述内套筒的右侧设置凸缘，安装在主轴右端上的预紧螺母的预紧力作用在凸缘上。
4.根据权利要求3所述的用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置，其特征在于：所述轴承为双列角接触球轴承。
5.根据权利要求4所述的用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置，其特征在于：所述外套筒紧配合地安装在所述双列角接触球轴承的轴承内圈上。
6.根据权利要求5所述的用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置，其特征在于：所述内套筒间隙配合安装在电主轴上，且与外套筒过盈连接装配。
7.根据权利要求1所述的用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置，其特征在于：在所述预紧螺母的右侧设置锁紧螺母(8)。
8.根据权利要求7所述的用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置，其特征在于：所述预紧螺母与锁紧螺母的螺纹方向相反。
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| CN202220518421.3U CN217513497U (zh) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置 |
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| CN202220518421.3U CN217513497U (zh) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置 |
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| CN202220518421.3U Active CN217513497U (zh) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114453980A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-05-10 | 兰州理工大学 | 用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置及方法 |
| CN117906792A (zh) * | 2024-03-19 | 2024-04-19 | 常熟理工学院 | 一种拉压力传感器 |
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2022
- 2022-03-10 CN CN202220518421.3U patent/CN217513497U/zh active Active
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| CN117906792A (zh) * | 2024-03-19 | 2024-04-19 | 常熟理工学院 | 一种拉压力传感器 |
| CN117906792B (zh) * | 2024-03-19 | 2024-05-14 | 常熟理工学院 | 一种拉压力传感器 |
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