CN103182534A - 一种电主轴角接触球轴承双向调压预紧装置 - Google Patents

一种电主轴角接触球轴承双向调压预紧装置 Download PDF

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Abstract

一种电主轴角接触球轴承双向调压预紧装置，属于机械设计与制造领域。该装置包括：（a）压力环、(b)加载套、（c）弹性单元、（d）双向力传感器；其中压力环由轴承外圈支撑套、轴承密封环、推力环构成；加载套由左旋螺柱、六棱套、右旋螺柱组成；弹性组件由左右两个固定板、两个对称分布的拉簧套、两个对称分布的拉杆、四个压缩弹簧、两个对称分布的压杆、两个对称分布的压套组成。本发明实现了对轴承组进行双向定量恒压预紧，在电主轴轴承发生轴向位移时，可确保轴承组的轴向预紧力恒定，保证了电主轴轴承在高速旋转时的旋转精度和刚度，同时可定量调节预紧力大小，避免轴承的生热量太大造成卡死烧毁现象。

Description

一种电主轴角接触球轴承双向调压预紧装置
技术领域
本发明公开了一种双向定量可调式预紧装置，主要用于主轴轴承定压预紧，该发明属于机械设计与制造领域。
背景技术
高速精密加工是机械制造领域的一个重要发展方向，电主轴是高速加工机床的核心功能部件。电主轴角接触球轴承采用定压预紧可以达到增加轴承刚度、减少轴承振动、提高轴的旋转精度和减少滚动体公转打滑等多种效果，定压预紧是指轴承的轴向预紧载荷在使用中保持不变的一种轴向预紧方式，通过调节弹簧的压缩量以获得一定的预紧量。
传统中采用的定压预紧方法只能实现单向预紧，适用范围有限，随着轴向位移的增大，预紧力变化显著，不能保持电主轴在高速运转时预紧力恒定，且在主轴运转中不能直接定量显示预紧力大小。也有采用液压预紧方式，但其结构复杂，制造和维护成本高。
发明内容
针对上述问题，基于轴承的多种配对方式，本发明提出了一种双向定量可调的轴承预紧装置，解决了不同轴承配对形式下，对电主轴角接触球轴承施加准确恒定的定压预紧力问题。
为实现上述目的，本发明的一种电主轴角接触球轴承双向调压预紧装置，其特征在于，其特征在于，该装置包括四部分：（a）压力环、(b)加载套、（c）弹性组件、（d）双向力传感器；
（a）压力环组成包括轴承外圈支撑套（1）、轴承密封环（2）、推力环（3）；轴承外圈支撑套（1）与轴承座之间可以轴向滑移，轴承外圈支撑套（1）套在电主轴角接触球轴承的外部，轴承外圈支撑套（1）的一端带有拐角边，拐角边顶住角接触球轴承，轴承外圈支撑套（1）腔内在内角接触球轴承的另一端为轴承密封环（2），轴承密封环（2）紧邻推力环（3），同时推力环（3）与轴承外圈支撑套（1）固定连接。
优选轴承外圈支撑套（1）与推力环3固定连接成一腔室，使电主轴的端部置于此腔室内。
优选轴承外圈支撑套（1）、推力环（3）通过圆周分布的6颗M6的螺栓连接。
（b）加载套的组成包括依次连接的左旋螺栓（4）、六棱套（5）和右旋螺栓（6）；左旋螺栓（4）与推力环（3）固定连接；
（c）弹性组件的组成包括左右两个固定板7（1）和7（2）、两个拉簧套（8）、两个拉杆（9）、四个弹簧（10）、两个压杆（12）和两个压套（13）；
与右旋螺栓（6）固定连接的左边固定板7（1）与两个拉簧套（8）和两个压套13固定连接；两个拉簧套（8）和两个压套（13）呈四方柱分布，两个拉簧套（8）位于四方柱的对角，两个压套（13）位于位于四方柱的另一对角；拉簧套（8）为端部开孔的直筒，压套（13）的内腔为两个不同内径的具有台阶的筒，压套（13）的内腔在靠近左边固定板7（1）的部分的内径小；
左边固定板7（2）与两个拉杆（9）、两个压杆（12）固定连接，拉杆（9）为T型拉杆，两个拉杆的“T”型部位分别位于两个拉簧套（8）腔内，在拉簧套（8）腔内两个拉杆（9）的轴上均套有一个弹簧，通过拉杆（9）实现弹簧的压缩；压杆（12）为T型压杆，两个压杆的轴端位于压套（13）的内腔，“T”型部位在压套（13）外，在压杆（12）的轴上套有弹簧，弹簧在压套（13）的直径较大内腔中，弹簧的直径大于压套（13）的较小内腔的直径，使得弹簧抵住压套（13）中的台阶。
优选右边固定板7（2）分别与两个对称分布的拉杆9、两个对称分布的压杆12通过四个M10螺栓固定连接。
（d）双向力传感器一端与右边固定板7（2）固定连接，双向力传感器另一端与机架连接。
优选（a）压力环与（b）加载套通过一组M12的左旋螺栓、垫片和螺母联接；(b)加载套与（c）弹性组件通过一组M12的右旋旋螺栓、垫片和螺母联接；（c）弹性组件与（d）双向力传感器通过一组M12的右旋旋螺栓、螺母联接；加载套通过单个左旋螺母4与压力环中心连接，加载套与弹性单元通过右旋螺柱6连接，弹性组件与双向力传感器通过螺柱连接，传感器通过螺柱与机架连接。
压力环可与壳体产生轴向滑移，对不同配对形式的轴承外圈传递预紧力；加载套可通过旋转六棱套5调节预紧力大小和方向；弹性单元通过两组对称分布的压簧组件和拉簧组件实现轴承在不同的配对形式下保持预紧力大小恒定；双向力传感器可时时显示预紧力大小和方向。
本发明通过弹性组件部分实现了对轴承组进行双向定量恒压预紧。在电主轴轴承发生轴向位移时，可确保轴承组的轴向预紧力恒定，保证了电主轴轴承在高速旋转时的旋转精度和刚度，同时可定量调节预紧力大小，避免轴承的生热量太大造成卡死烧毁现象。提高了电主轴运行的进度和使用寿命。
附图说明：
图1本发明的电主轴角接触球轴承双向调压预紧装置的总体结构原理图。
实施例1：
下面结合附图进行说明，但本发明不限于以下实施例。
该装置由四部分组成，其中包括：（a）压力环、(b)加载套、（c）弹性组件、（d）双向力传感器；
（a）压力环与（b）加载套通过一组M12的左旋螺栓、垫片和螺母联接；(b)加载套与（c）弹性单元通过一组M12的右旋旋螺栓、垫片和螺母联接；（c）弹性单元与（d）双向力传感器通过一组M12的右旋旋螺栓、螺母联接；
（a）压力环组成包括轴承外圈支撑套（1）、轴承密封环（2）、推力环（3）；轴承外圈支撑套（1）与轴承座之间可以轴向滑移，轴承外圈支撑套（1）套在电主轴角接触球轴承的外部，轴承外圈支撑套（1）的一端带有拐角边，拐角边顶住角接触球轴承，轴承外圈支撑套（1）腔内在内角接触球轴承的另一端为轴承密封环（2），轴承密封环（2）紧邻推力环（3）（也就是，沿电主轴的轴向，轴承外圈支撑套（1）抵住角接触球轴承，角接触球轴承和轴承密封环（2）夹在轴承外圈支撑套（1）的拐角边和推力环（3）之间），同时推力环（3）与轴承外圈支撑套（1）固定连接，轴承外圈支撑套（1）固定连接成一腔室，使电主轴的端部置于此腔室内。轴承外圈支撑套1、推力环3通过圆周分布的6颗M6的螺栓连接。
（b）加载套的组成包括依次连接的左旋螺栓（4）、六棱套（5）和右旋螺栓（6）；左旋螺栓（4）与推力环（3）固定连接；
（c）弹性组件的组成包括左右两个固定板7（1）和7（2）、两个拉簧套（8）、两个拉杆（9）、四个弹簧（10）、两个压杆（12）和两个压套（13）；
与右旋螺栓（6）固定连接的左边固定板7（1）与两个拉簧套（8）和两个压套13固定连接；两个拉簧套（8）和两个压套（13）呈四方柱分布，两个拉簧套（8）位于四方柱的对角，两个压套（13）位于位于四方柱的另一对角；拉簧套（8）为端部开孔的直筒，压套（13）的内腔为两个不同内径的具有台阶的筒，压套（13）的内腔在靠近左边固定板7（1）的部分的内径小；
左边固定板7（2）与两个拉杆（9）、两个压杆（12）固定连接，拉杆（9）为T型拉杆，两个拉杆的“T”型部位分别位于两个拉簧套（8）腔内，在拉簧套（8）腔内两个拉杆（9）的轴上均套有一个弹簧，通过拉杆（9）实现弹簧的压缩；压杆（12）为T型压杆，两个压杆的轴端位于压套（13）的内腔，“T”型部位在压套（13）外，在压杆（12）的轴上套有弹簧，弹簧在压套（13）的直径较大内腔中，弹簧的直径大于压套（13）的较小内腔的直径，使得弹簧抵住压套（13）中的台阶。
右边固定板7（2）分别与两个对称分布的拉杆9、两个对称分布的压杆12通过四个M10螺栓固定连接。
（d）双向力传感器两端带有M12的螺纹孔，其中一端与右边固定板7（2）固定连接，双向力传感器另一端与机架连接。
加载套通过单个左旋螺母4与压力环中心连接，加载套与弹性单元通过右旋螺柱6连接，弹性单元与双向力传感器通过螺柱连接。
对角接触球轴承组施加需要轴向拉预紧。根据图1所示的连接方法，旋转六棱套5拉近压力环与弹性单元，产生轴向拉预紧，根据传感器11显示的拉力值大小进行校对，对轴承进行准确预紧。
此时，（a）压力环中轴承外圈支撑套1，扣住轴承外圈并带动轴承外圈向轴端移动，外圈支撑套1与轴承支撑座之间产生轴向滑移。轴承密封环2、推力环3同步产生轴向向右的位移。弹性单元中压杆12与压力套13相离不承受轴向力，拉杆9与拉簧套8将一组弹簧压缩传递轴向拉力，在电主轴运转中，轴承外圈产生一定的轴向位移，受压弹簧通过一定变形可补偿轴向位移，保持预紧力恒定。
实施例2：
下面结合附图进行说明。
对角接触球轴承组施加需要轴向压预紧。根据图1所示的连接方法，旋转六棱套5拉近压力环与弹性单元，产生轴向压预紧，根据传感器11显示的压力值大小进行校对，对轴承进行准确预紧。
此时，（a）压力环中轴承轴承密封环2，顶住轴承外圈并带动轴承外圈远离轴端移动，外圈支撑套1与轴承支撑座之间产生轴向滑移。轴承密封环2、推力环3和外圈支撑套1同步产生轴向向左的位移。弹性单元中拉杆9与拉簧套8相近不承受轴向力，压杆12与压簧套13将一组弹簧压缩传递轴向压力。同上例，在电主轴运转中，轴承外圈产生一定的轴向位移，受压弹簧通过一定变形可补偿轴向位移，保持预紧力恒定。

Claims (7)

1.一种电主轴角接触球轴承双向调压预紧装置，其特征在于，该装置包括四部分：（a）压力环、(b)加载套、（c）弹性组件、（d）双向力传感器；
（a）压力环组成包括轴承外圈支撑套（1）、轴承密封环（2）、推力环（3）；轴承外圈支撑套（1）与轴承座之间可以轴向滑移，轴承外圈支撑套（1）套在电主轴角接触球轴承的外部，轴承外圈支撑套（1）的一端带有拐角边，拐角边顶住角接触球轴承，轴承外圈支撑套（1）腔内在内角接触球轴承的另一端为轴承密封环（2），轴承密封环（2）紧邻推力环（3），同时推力环（3）与轴承外圈支撑套（1）固定连接；
（b）加载套的组成包括依次连接的左旋螺栓（4）、六棱套（5）和右旋螺栓（6）；左旋螺栓（4）与推力环（3）固定连接；
（c）弹性组件的组成包括左右两个固定板7（1）和7（2）、两个拉簧套（8）、两个拉杆（9）、四个弹簧（10）、两个压杆（12）和两个压套（13）；
与右旋螺栓（6）固定连接的左边固定板7（1）与两个拉簧套（8）和两个压套13固定连接；两个拉簧套（8）和两个压套（13）呈四方柱分布，两个拉簧套（8）位于四方柱的对角，两个压套（13）位于位于四方柱的另一对角；拉簧套（8）为端部开孔的直筒，压套（13）的内腔为两个不同内径的具有台阶的筒，压套（13）的内腔在靠近左边固定板7（1）的部分的内径小；
左边固定板7（2）与两个拉杆（9）、两个压杆（12）固定连接，拉杆（9）为T型拉杆，两个拉杆的“T”型部位分别位于两个拉簧套（8）腔内，在拉簧套（8）腔内两个拉杆（9）的轴上均套有一个弹簧，通过拉杆（9）实现弹簧的压缩；压杆（12）为T型压杆，两个压杆的轴端位于压套（13）的内腔，“T”型部位在压套（13）外，在压杆（12）的轴上套有弹簧，弹簧在压套（13）的直径较大内腔中，弹簧的直径大于压套（13）的较小内腔的直径，使得弹簧抵住压套（13）中的台阶。
2.按照权利要求1的装置，其特征在于，轴承外圈支撑套（1）与推力环3固定连接成一腔室，使电主轴的端部置于此腔室内。
3.按照权利要求1的装置，其特征在于，轴承外圈支撑套（1）、推力环（3）通过圆周分布的6颗M6的螺栓连接。
4.按照权利要求1的装置，其特征在于，右边固定板7（2）分别与两个对称分布的拉杆（9）、两个对称分布的压杆（12）通过四个M10螺栓固定连接。
5.按照权利要求1的装置，其特征在于，（a）压力环与（b）加载套通过一组M12的左旋螺栓、垫片和螺母联接；(b)加载套与（c）弹性组件通过一组M12的右旋旋螺栓、垫片和螺母联接。
6.按照权利要求1的装置，其特征在于，（c）弹性组件与（d）双向力传感器通过一组M12的右旋旋螺栓、螺母联接。
7.按照权利要求1的装置，其特征在于，加载套通过单个左旋螺母（4）与压力环中心连接，加载套与弹性单元通过右旋螺柱（6）连接，弹性组件与双向力传感器通过螺柱连接，传感器通过螺柱与机架连接。
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