CN218913466U - 一种精密主轴前轴承组定位预紧用的迷宫型阶梯轴套 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种精密主轴前轴承组定位预紧用的迷宫型阶梯轴套，涉及精密主轴轴承定位预紧技术领域，包括轴芯，所述的轴芯外表面从前往后依次套接有迷宫隔环、角接触球轴承一和角接触球轴承二，所述迷宫隔环的前端面紧贴轴芯的定位台阶面，所述迷宫隔环的后端面紧贴角接触球轴承一，所述角接触球轴承一和角接触球轴承二正面朝向一致向前，且呈串联配置，所述角接触球轴承二的内圈后端面套接有内隔环，所述角接触球轴承二的外圈后端面套接有外隔环，所述内隔环后端面套接有角接触球轴承三。本实用新型采用迷宫型阶梯轴套替代传统的螺母加隔环的方式做背对背轴承组定位预紧装置，可有效的增加主轴内部的空间利用率，保证产品品质的稳定性。

Description

一种精密主轴前轴承组定位预紧用的迷宫型阶梯轴套

技术领域

本实用新型涉及精密主轴轴承定位预紧技术领域，特别涉及一种精密主轴前轴承组定位预紧用的迷宫型阶梯轴套。

背景技术

现有市面上的精密主轴轴承内圈普遍采用精密螺母进行的轴向定位预紧。精密螺母通过螺牙固定在轴芯上，通过对精密螺母施加预紧力从而使得轴芯上轴承组产生预紧力。现有精密电主轴轴承内圈采用精密螺母进行的轴向定位预紧的方式存在以下几点弊端：

1、精密螺母和轴芯的结合方式是螺牙，在轴向位置存在一定背隙，故精密螺母两端面与轴芯中心轴线垂直度比较大，一般范围在0.005-0.01㎜。从而导致轴芯后端轴承位圆跳动大，一般范围在0.005-0.015㎜，最后只能通过调节精密螺母径向顶丝把轴芯后端轴承位圆跳动调节到0.005毫米以内。如果不调节轴芯后端轴承位圆跳动，轴芯前后两端轴承位同轴度太大，一方面主轴高速运行是轴承发热严重，破坏轴承润滑系统导致轴承寿命降低。另一方面轴芯后端轴承位圆跳动大，将使得主轴前端锥孔跳动变大，主轴精度不良，严重时影响主轴加工性能；

2、精密螺母和轴承之间会增加一个隔环，在调节螺母径向顶丝时避免螺母直接接触轴承，保证轴承端面受到的轴向力尽可能均匀。组装时无法防护颗粒物直接污染轴承。组装前后需要技术员时刻小心检查，防护工作比较麻烦，精密主轴内部清洁难以保证；

3、精密螺母和轴承之间有隔环，精密螺母加隔环的轴向宽度比较宽，占据精密主轴内部部分空间，精密主轴内部空间利用率比较少。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种精密主轴前轴承组定位预紧用的迷宫型阶梯轴套，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种精密主轴前轴承组定位预紧用的迷宫型阶梯轴套，包括轴芯，所述的轴芯外表面从前往后依次套接有迷宫隔环、角接触球轴承一和角接触球轴承二，所述迷宫隔环的前端面紧贴轴芯的定位台阶面，所述迷宫隔环的后端面紧贴角接触球轴承一，所述角接触球轴承一和角接触球轴承二正面朝向一致向前，且呈串联配置，所述角接触球轴承二的内圈后端面套接有内隔环，所述角接触球轴承二的外圈后端面套接有外隔环，所述内隔环后端面套接有角接触球轴承三，所述角接触球轴承三的正面朝后，所述角接触球轴承一、角接触球轴承二和角接触球轴承三外圈上共同套接有前轴承座，所述前轴承座的前端安装有前盖，所述前盖通过止口固定套接在前轴承座上，所述前轴承座的后端面上安装有迷宫型阶梯轴套，所述迷宫型阶梯轴套的前端面紧贴角接触球轴承三的内圈，所述迷宫型阶梯轴套的内圈套接在轴芯外表面，所述的轴芯外表面后部设置有轴芯后端轴承位。

优选的，所述前盖、轴芯和迷宫隔环共同形成精密主轴前端非接触式迷宫密封。

优选的，所述角接触球轴承一、角接触球轴承二、角接触球轴承三、内隔环和外隔环共同组成背对背轴承组，且呈串联配置。

优选的，所述迷宫型阶梯轴套外圆周面开有注油孔，所述注油孔底部设有环形液压槽，所述环形液压槽前端设置有轴套大端内径，所述环形液压槽后端设置有轴套小端内径，所述轴套大端内径的直径大于轴套小端内径，所述轴套大端内径和轴套小端内径与轴芯过盈配合，且过盈量一致，所述轴套大端内径和轴套小端内径内径必须研磨至圆柱度0.005㎜，所述迷宫型阶梯轴套前端面是阶梯轴套定位面，所述的阶梯轴套定位面在零件加工上要求与迷宫型阶梯轴套中心线垂直度小于等于0.003㎜，平面度在0.002㎜以内。

优选的，所述迷宫型阶梯轴套与前轴承座在径向形成了第一级密封、第二级密封和第三级密封。

优选的，所述迷宫型阶梯轴套与前轴承座在轴向形成了第一道环形空腔、第二道环形空腔和第三道环形空腔。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、性能稳定：本实用新型的目的是在轴承组使用迷宫型阶梯轴套定位预紧下，使得轴芯前后端跳动更小，进而提供更高的精度，保证精密电主轴精度及性能，保证产品品质的稳定性；

2、简单化：本实用新型可以减少因人为检查失误造成轴承油脂的污染，轴承防护性能提高，减少不必要的成本损耗；

3、整合整机设计空间，轴向尺寸更短，空间利用率更高。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为B区域的整体结构示意图。

图中：1、轴芯；2、迷宫隔环；3、前盖；4、前轴承座；51、角接触球轴承一；52、角接触球轴承二；53、角接触球轴承三；6、内隔环；7、外隔环；8、迷宫型阶梯轴套；11、轴芯后端轴承位；81、注油孔；83、阶梯轴套定位面；91、第一道环形空腔；92、第二道环形空腔；93、第三道环形空腔；181、轴套小端内径；182、环形液压槽；183、轴套大端内径；481、第一级密封；482、第二级密封；483、第三级密封。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

如图1-图2所示，一种精密主轴前轴承组定位预紧用的迷宫型阶梯轴套，包括轴芯1，所述的轴芯1外表面从前往后依次套接有迷宫隔环2、角接触球轴承一51和角接触球轴承二52，所述迷宫隔环2的前端面紧贴轴芯1的定位台阶面，所述迷宫隔环2的后端面紧贴角接触球轴承一51，所述角接触球轴承一51和角接触球轴承二52正面朝向一致向前，且呈串联配置，其中，以角接触球轴承一51较大开口一端为正面，所述角接触球轴承二52的内圈后端面套接有内隔环6，所述角接触球轴承二52的外圈后端面套接有外隔环7，所述内隔环6后端面套接有角接触球轴承三53，所述角接触球轴承三53的正面朝后，所述角接触球轴承一51、角接触球轴承二52和角接触球轴承三53外圈上共同套接有前轴承座4，所述前轴承座4的前端安装有前盖3，所述前盖3通过止口固定套接在前轴承座4上，所述前轴承座4的后端面上安装有迷宫型阶梯轴套8，所述迷宫型阶梯轴套8的前端面紧贴角接触球轴承三53的内圈，所述迷宫型阶梯轴套8的内圈套接在轴芯1外表面，所述的轴芯1外表面后部设置有轴芯后端轴承位11。

进一步地，所述前盖3、轴芯1和迷宫隔环2共同形成精密主轴前端非接触式迷宫密封。

进一步地，所述角接触球轴承一51、角接触球轴承二52、角接触球轴承三53、内隔环6和外隔环7共同组成背对背轴承组，且呈串联配置。

进一步地，所述迷宫型阶梯轴套8外圆周面开有注油孔81，所述注油孔81底部设有环形液压槽182，所述环形液压槽182前端设置有轴套大端内径183，所述环形液压槽182后端设置有轴套小端内径181，所述轴套大端内径183的直径大于轴套小端内径181，本实施例中，所述轴套大端内径183的直径大于轴套小端内径181的数值范围为0.2㎜-0.6㎜，所述轴套大端内径183和轴套小端内径181与轴芯1过盈配合，且过盈量一致，所述轴套大端内径183和轴套小端内径181内径必须研磨至圆柱度0.005㎜，所述迷宫型阶梯轴套8前端面是阶梯轴套定位面83，所述的阶梯轴套定位面83在零件加工上要求与迷宫型阶梯轴套8中心线垂直度小于等于0.003㎜，平面度在0.002㎜以内。

进一步地，所述迷宫型阶梯轴套8与前轴承座4在径向形成了第一级密封481、第二级密封482和第三级密封483。

进一步地，所述迷宫型阶梯轴套8与前轴承座4在轴向形成了第一道环形空腔91、第二道环形空腔92和第三道环形空腔93。

实施例二

本实施例中，提供了使用迷宫型阶梯轴套完成精密主轴轴承定位预紧以及轴承保护的方法，包括以下步骤：

步骤一：在本实施例中，在精密主轴前段装配时，最重要的部分是对串联配置的背对背轴承组施加合适轴向预紧力，施加合适的轴向预紧力后必须对背对背轴承组进行轴向定位防止轴向滑动。

步骤二：迷宫型阶梯轴套8与轴芯1之间的配合是过盈配合，根据串联配置+背对背轴承组所需的轴向预紧力设计轴套小端内径181、轴套大端内径183与轴芯1过盈量。迷宫型阶梯轴套8是加热后套接在轴芯1上，冷却后迷宫型阶梯轴套8与轴芯1之间存在残余应力。将迷宫型阶梯轴套8圆周上的其中一个注油孔81堵住，另一个注油孔81通过螺纹连接至液压泵。缓慢的将液压油注入环形液压槽182中，缓慢的调节液压泵的油压，直到轴套小端内径181与轴芯1贴合处冒出油泡后停止施加油压。油压保持五分钟左右后，液压泵泄压并拆下。此时迷宫型阶梯轴套8与轴芯1之间的残余应力已消除。

步骤三：在迷宫型阶梯轴套8消除残余应力过程中其与轴芯1接触面存在液压油油膜，故迷宫型阶梯轴套8与轴芯1存在的摩擦系数变小。此时根据背对背轴承组所需的轴向预紧力对迷宫型阶梯轴套8后端面边施加轴向载荷。边通过频谱分析仪实际测试轴芯1等组成的转动体轴向频率。直至找到合适的轴向载荷范围。至此背对背轴承组得到所需的预紧力，迷宫型阶梯轴套8安装结束。

步骤四：在精密主轴前端的组装过程中，第一级密封481是一道很小气隙，间隙设计在0.1-0.2㎜之间。它可有效防止颗粒粉尘直接进入轴承油脂中污染轴承润滑系统。

步骤五：迷宫型阶梯轴套8是装配在精密主轴内部，不会直接接触精密主轴外部的加工环境。但在精密主轴高速运行中，前轴承座4内受气体涡流的影响，气流会往后端流动。此时第三道环形空腔93和第三级密封起作用。气体以动能的形式在背对背轴承组中跟随转子旋转，当气体突然从一个大空腔转至小空腔中，气体在第三道环形空腔93形成漩涡，气体从动能转成热能消耗气体的能量，减弱气体的流速。

步骤六：同理，当还有部分气体从第三级密封483到达第二道环形空腔92、从第二级密封482到达第一道环形空腔91时，气体形成漩涡气体的动能转成热能消耗气体的能量。由背对背轴承组旋转产生的流动气体只有部分微弱的气体从第一级密封481中流出。故精密主轴前端非接触式迷宫密封不会因精密主轴内部转子高速运转产生的涡流而倒吸气体，精密主轴外部的加工环境不会影响精密主轴轴承内部的润滑系统。

步骤七：采用迷宫型阶梯轴套8替代传统的螺母加隔环的方式做背对背轴承组定位预紧装置，可有效的增加主轴内部的空间利用率。特别是对精密电主轴最有利，可以增加精密电主轴的内部电机定转子的轴向铁芯长度，从而提升精密电主轴的功率。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种精密主轴前轴承组定位预紧用的迷宫型阶梯轴套，包括轴芯(1)，其特征在于：所述的轴芯(1)外表面从前往后依次套接有迷宫隔环(2)、角接触球轴承一(51)和角接触球轴承二(52)，所述迷宫隔环(2)的前端面紧贴轴芯(1)的定位台阶面，所述迷宫隔环(2)的后端面紧贴角接触球轴承一(51)，所述角接触球轴承一(51)和角接触球轴承二(52)正面朝向一致向前，且呈串联配置，所述角接触球轴承二(52)的内圈后端面套接有内隔环(6)，所述角接触球轴承二(52)的外圈后端面套接有外隔环(7)，所述内隔环(6)后端面套接有角接触球轴承三(53)，所述角接触球轴承三(53)的正面朝后，所述角接触球轴承一(51)、角接触球轴承二(52)和角接触球轴承三(53)外圈上共同套接有前轴承座(4)，所述前轴承座(4)的前端安装有前盖(3)，所述前盖(3)通过止口固定套接在前轴承座(4)上，所述前轴承座(4)的后端面上安装有迷宫型阶梯轴套(8)，所述迷宫型阶梯轴套(8)的前端面紧贴角接触球轴承三(53)的内圈，所述迷宫型阶梯轴套(8)的内圈套接在轴芯(1)外表面，所述的轴芯(1)外表面后部设置有轴芯后端轴承位(11)。

2.根据权利要求1所述的一种精密主轴前轴承组定位预紧用的迷宫型阶梯轴套，其特征在于：所述前盖(3)、轴芯(1)和迷宫隔环(2)共同形成精密主轴前端非接触式迷宫密封。

3.根据权利要求1所述的一种精密主轴前轴承组定位预紧用的迷宫型阶梯轴套，其特征在于：所述角接触球轴承一(51)、角接触球轴承二(52)、角接触球轴承三(53)、内隔环(6)和外隔环(7)共同组成背对背轴承组，且呈串联配置。

4.根据权利要求1所述的一种精密主轴前轴承组定位预紧用的迷宫型阶梯轴套，其特征在于：所述迷宫型阶梯轴套(8)外圆周面开有注油孔(81)，所述注油孔(81)底部设有环形液压槽(182)，所述环形液压槽(182)前端设置有轴套大端内径(183)，所述环形液压槽(182)后端设置有轴套小端内径(181)，所述轴套大端内径(183)的直径大于轴套小端内径(181)，所述轴套大端内径(183)和轴套小端内径(181)与轴芯(1)过盈配合，且过盈量一致，所述轴套大端内径(183)和轴套小端内径(181)内径必须研磨至圆柱度0.005㎜，所述迷宫型阶梯轴套(8)前端面是阶梯轴套定位面(83)，所述的阶梯轴套定位面(83)在零件加工上要求与迷宫型阶梯轴套(8)中心线垂直度小于等于0.003㎜，平面度在0.002㎜以内。

5.根据权利要求1所述的一种精密主轴前轴承组定位预紧用的迷宫型阶梯轴套，其特征在于：所述迷宫型阶梯轴套(8)与前轴承座(4)在径向形成了第一级密封(481)、第二级密封(482)和第三级密封(483)。

6.根据权利要求1所述的一种精密主轴前轴承组定位预紧用的迷宫型阶梯轴套，其特征在于：所述迷宫型阶梯轴套(8)与前轴承座(4)在轴向形成了第一道环形空腔(91)、第二道环形空腔(92)和第三道环形空腔(93)。

Images