一種新型的高速電主軸軸承預載荷調節(jié)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型的高速電主軸軸承預載荷調節(jié)裝置，它包括軸肩、前軸承、外隔圈、內隔圈、后軸承、主軸和鎖緊螺母，前后軸承之間以內外隔圈隔離而套裝在主軸上，一端抵靠著軸肩，另一端以鎖緊螺母鎖緊，內外隔圈采用線膨脹系數(shù)差別很大的材料制成，內隔圈的線膨脹系數(shù)大于外隔圈的線膨脹系數(shù)，常溫時內隔圈的軸向長度小于外隔圈，電主軸轉速高時，溫升高，內隔圈隨溫度升高的軸向伸長量大于外隔圈的軸向伸長量，使得兩隔圈的長度差小于初始預緊時的長度差δ，對滾動體的擠壓力變小，從而使預緊力在高速時減小，軸承發(fā)熱減小，延長軸承的使用壽命。該裝置簡單實用，能在基本不改變主軸結構的情況下，有效地調節(jié)軸承的預緊力。
【專利說明】一種新型的高速電主軸軸承預載荷調節(jié)裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型的高速電主軸軸承預載荷調節(jié)裝置，屬于機電工程領域。
【背景技術】
[0002]角接觸球軸承是機床高速電主軸常用的支承部件，為了提高主軸剛度、降低運行噪聲、提高軸的加工精度、補償軸承配置在運行中的磨損和沉降產(chǎn)生的游隙，必須對軸承施加預緊力。對精密機床來說，主軸軸承的預緊力應該是可調節(jié)的，使之在不同的工況條件下，能接近相應的最佳狀態(tài)。
[0003]機床主軸軸承的最佳預緊力與軸承的轉速、溫升等因素有關。軸承在運轉過程中，隨著轉速升高，作用在軸承滾動體上的離心力和陀螺力矩增加，使得滾珠與軸承內外圈間加劇摩擦，產(chǎn)生大量熱；同時溫度升高使軸承膨脹，預緊力加大，摩擦力矩增大，從而影響軸承的精度和使用壽命。
[0004]對電主軸上背對背安裝的角接觸球軸承，調節(jié)預緊力的方法是調節(jié)軸承內外圈的軸向相對位置，自動調節(jié)的原理是內外隔圈的材料通過感知溫度變化使自身長短發(fā)生變化推動內外圈間接改變軸承內外圈的軸向位置。目前已有的預緊力自調節(jié)方法可分為兩類:一類是通過改變軸承結構，采用預緊力補償原理來實現(xiàn)，如德國GMN公司的預緊力控制器借助油腔壓力變化來調節(jié)預緊力大?。涣硪活愂峭ㄟ^壓電元件控制預緊力，這兩種方法或要改變軸承結構、影響軸承自身的性能，或比較復雜，因此在實際應用中有很大局限性。而本發(fā)明利用內外隔圈材料線膨脹系數(shù)的差別達到軸承預緊力的自調節(jié)，不僅結構簡單，而且不改變主軸和軸承的結構，有利于提高軸承的性能和使用壽命。

【發(fā)明內容】

[0005]為了提高機床高速主軸軸承的精度、剛度、壽命，克服由于轉速升高，溫度
升高，軸承發(fā)熱膨脹加劇，導致預緊力增大，軸承摩擦力矩增大，軸承壽命降低的難題。本發(fā)明采用不同材料的內外隔圈對背對背安裝的高速電主軸軸承的預載荷進行自調節(jié)，具有方便實用、不改變主軸結構等優(yōu)點。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采用的構思是:
一種新型的高速電主軸軸承預載荷調節(jié)裝置，如圖2所示，利用兩種材料線膨脹系數(shù)差別大的特性，制成長度不同的外隔圈3、內隔圈4，布置在背對背安裝的前軸承2和后軸承5之間，軸承內圈依靠左側的軸肩I和右側的鎖緊螺母7定位，常溫時內隔圈的長度小于外隔圈，在電主軸低速運行時，軸向尺寸大的外隔圈頂住背對背安裝的軸承的外圈，擠壓滾動體，對軸承施加預緊力；隨著轉速增加，溫度升高，則線膨脹系數(shù)大的內隔圈的軸向伸長量必會大于線膨脹系數(shù)小的外隔圈的軸向伸長量，使得兩隔圈的長度差小于初始預緊時的δ，從而控制預緊力不會因軸承溫升過高而增大，實現(xiàn)對軸承預緊力的自調節(jié)。
[0007]根據(jù)上述發(fā)明構思，本發(fā)明采用下述技術方案:
一種新型的高速電主軸軸承預載荷調節(jié)裝置，包括軸肩、前軸承、外隔圈、內隔圈、后軸承、主軸和鎖緊螺母，前后軸承之間以內外隔圈隔離而套裝在主軸上，一端抵靠著軸肩，另一端以鎖緊螺母鎖緊，其特征在于內外隔圈采用線膨脹系數(shù)差別很大的材料制成，內隔圈的線膨脹系數(shù)大于外隔圈的線膨脹系數(shù)，常溫時內隔圈的軸向長度小于外隔圈，電主軸轉速高時，溫升高，內隔圈隨溫度升高的軸向伸長量大于外隔圈的軸向伸長量，使得兩隔圈的長度差小于初始預緊時的長度差S。
[0008]選擇兩種線膨脹系數(shù)相差很大的材料制成長度不同的內外隔圈，線膨脹系數(shù)大的內隔圈在常溫時軸向尺寸較小，在電主軸低速運行時，軸向尺寸大的外隔圈頂住背對背安裝的兩軸承的外圈，擠壓滾動體，對軸承施加預緊力；隨著轉速增加，溫度升高，則線膨脹系數(shù)大的內隔圈的軸向伸長量必會大于線膨脹系數(shù)小的外隔圈的軸向伸長量，使得兩隔圈的長度差小于初始預緊時的長度差δ，對滾動體的擠壓力減小，致使軸承預緊力減小，從而控制預緊力不會因軸承溫升過高而增大，實現(xiàn)對主軸軸承預緊力的自調節(jié)。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有方法相比較，具有以下突出實質性的特點和顯著技術進步:
(O克服了已有的軸承預緊力施加裝置的繁瑣、改變軸承結構的缺點；
(2)在電主軸轉速升高導致主軸軸承溫度升高時，利用兩種材料線脹系數(shù)差別大的特性，通過自動改變內外隔圈的軸向長度差來控制預緊力的大小，達到對軸承預緊力進行自調節(jié)的目的，整個裝置不僅結構簡單，而且基本不改變主軸的結構。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明中高速電主軸軸承未預緊時裝置的結構示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明中新型高速電主軸軸承預載荷調節(jié)裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]本發(fā)明的優(yōu)選實施例結合【專利附圖】

【附圖說明】如下:
實施例一:
參見圖1和圖2，本新型的高速電主軸軸承預載荷調節(jié)裝置，包括軸肩、前軸承、外隔圈、內隔圈、后軸承、主軸和鎖緊螺母，前后軸承之間以內外隔圈隔離而套裝在主軸上，一端抵靠著軸肩，另一端以鎖緊螺母鎖緊，其特征在于內外隔圈采用線膨脹系數(shù)差別很大的材料制成，內隔圈的線膨脹系數(shù)大于外隔圈的線膨脹系數(shù)，常溫時內隔圈的軸向長度小于外隔圈，電主軸轉速高時，溫升高，內隔圈隨溫度升高的軸向伸長量大于外隔圈的軸向伸長量，使得兩隔圈的長度差小于初始預緊時的長度差S。
[0013]實施例二:
如圖1所示，本新型的高速電主軸軸承預載荷調節(jié)裝置，利用不同材料制成的內外隔圈線膨脹系數(shù)差別大的特性來調節(jié)高速電主軸軸承預緊力的裝置:在初始安裝時，由于外隔圈3 (如材料為陶瓷，線膨脹系數(shù)為4X10_6/°C)線膨脹系數(shù)小，內隔圈4 (如材料為鋁合金，線膨脹系數(shù)為24X10_6/°C)線膨脹系數(shù)大，為了給軸承施加預緊力，則使外隔圈的長度大于內隔圈，此時兩個圈的軸向長度差為δ ;隨著轉速增加，溫度升高，內隔圈隨溫度升高的軸向伸長量比外隔圈大，使得兩隔圈的長度差小于δ，控制軸承預緊力不會因溫度升高發(fā)熱膨脹而增大。需要注意的是，兩種材料的線脹系數(shù)選擇要合適，即不可使伸長后內外隔圈長度差太小，或內隔圈比外隔圈長度大，而達不到所要求的最小預緊力或根本達不到預緊效果，要保證在溫度上升范圍內，內外隔圈因線膨脹系數(shù)差別，軸向伸長量不同而引起的二者長度差的變化量接近或等于相應的需要減小的軸承預緊力的大小，從而實現(xiàn)高速電主軸軸承在較大轉速范圍內預緊力的自調節(jié)。
【權利要求】
1.一種新型的高速電主軸軸承預載荷調節(jié)裝置，包括軸肩(I)、前軸承(2)、外隔圈(3)、內隔圈(4)、后軸承(5)、主軸(6)和鎖緊螺母(7)，前后軸承(2、5)之間以內外隔圈(4、3)隔離而套裝在主軸(6)上，一端抵靠著軸肩(1)，另一端以鎖緊螺母(7)鎖緊，其特征在于內外隔圈(4、3)采用線膨脹系數(shù)差別很大的材料制成，內隔圈(4)的線膨脹系數(shù)大于外隔圈(3)的線膨脹系數(shù)，常溫時內隔圈(4)的軸向長度小于外隔圈(3)，電主軸轉速高時，溫升高，內隔圈(4)隨溫度升高的軸向伸長量大于外隔圈(3)的軸向伸長量，使得兩隔圈(4、3)的長度差小于初始預緊時的長度差S。
2.根據(jù)權利要求書I所述的新型的高速電主軸軸承預載荷調節(jié)裝置，其特征在于選擇兩種線膨脹系數(shù)相差很大的材料制成長度不同的內外隔圈(4、3)，線膨脹系數(shù)大的內隔圈(4)在常溫時軸向尺寸較小，在電主軸低速運行時，軸向尺寸大的外隔圈(3)頂住背對背安裝的兩軸承(2、5)的外圈，擠壓滾動體，對軸承施加預緊力；隨著轉速增加，溫度升高，則線膨脹系數(shù)大的內隔圈(4)的軸向伸長量必會大于線膨脹系數(shù)小的外隔圈(3)的軸向伸長量，使得兩隔圈(4、3)的長度差小于初始預緊時的長度差δ，對滾動體的擠壓力減小，致使軸承預緊力減小，從而控制預緊力不會因軸承溫升過高而增大，實現(xiàn)對主軸軸承預緊力的自調節(jié)。
【文檔編號】F16C33/60GK103758870SQ201410000409
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權日:2014年1月2日
【發(fā)明者】李松生, 邵娟, 俞鋒, 尚曜華 申請人:上海大學