CN112517933A - 主轴结构及具有其的机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种主轴结构及具有其的机床，主轴结构包括轴芯、轴承结构和轴承座，轴承座具有连通通道，轴芯穿设在连通通道上，轴承结构设置在连通通道内，轴承结构套设在轴芯上；隔环定位结构，包括母隔环和子隔环，子隔环套设在轴芯上，子隔环上设置有外螺纹，母隔环的内圈上设置有与外螺纹相适配的内螺纹，母隔环可转动地设置在子隔环上，以带动子隔环移动；驱动件包括连接设置的操作段和驱动段，驱动段上设置有第一齿形部，母隔环上设置有与第一齿形部相适配的第二齿形部，驱动段可活动地设置在轴承座的连通通道内并与母隔环配合，操作段穿出轴承座并位于轴承座的外侧。以解决现有技术中的不便于调节主轴结构的轴承预紧力的技术问题。

Description

主轴结构及具有其的机床

技术领域

本发明涉及机床技术领域，具体而言，涉及一种主轴结构及具有其的机床。

背景技术

目前，现有技术中的主轴轴承预紧方式主要有定压预紧与定位预紧，定压预紧是在轴承上施加预定的压力以实现预紧，定位预紧是是轴承定位在固定的位置以实现预紧，两种预紧方式的预紧力在主轴设计阶段已经被固定好。

然而，采用上述两种预紧方式，在主轴整体装配好后无法再对预紧进行调节。如果需要调节定压预紧的预紧力，则需要先拆卸主轴，随后调节轴承座上的螺柱高度来调节预紧弹簧的压缩量。如果需要调节定位预紧的预紧力，则需要先拆卸主轴，随后重新装配好处于轴承组之间内隔圈与外隔圈的宽度，使轴承组之间的游隙发生变化，从而改变预紧力大小。上述调节预紧力的调节方式复杂，不便于进行操作。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种主轴结构及具有其的机床，以解决现有技术中的不便于调节主轴结构的轴承预紧力的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种主轴结构，包括：轴芯、轴承结构和轴承座，轴承座具有连通通道，轴芯穿设在连通通道上，轴承结构设置在连通通道内，轴承结构套设在轴芯上；隔环定位结构，包括母隔环和子隔环，子隔环套设在轴芯上，子隔环上设置有外螺纹，母隔环的内圈上设置有与外螺纹相适配的内螺纹，母隔环可转动地设置在子隔环上，以带动子隔环移动；驱动件，驱动件包括连接设置的操作段和驱动段，驱动段上设置有第一齿形部，母隔环上设置有与第一齿形部相适配的第二齿形部，驱动段可活动地设置在轴承座的连通通道内并与母隔环配合，操作段穿出轴承座并位于轴承座的外侧。

进一步地，轴承结构包括间隔设置的第一轴承和第二轴承，隔环定位结构设置在第一轴承和第二轴承之间，母隔环上设置有第一内螺纹段和第二内螺纹段，第一内螺纹段和第二内螺纹段的旋向相反，子隔环包括：第一子隔环和第二子隔环，第一子隔环上设置有与第一内螺纹段相适配的第一外螺纹段，第二子隔环上设置有与第二内螺纹段相适配的第二外螺纹段。

进一步地，驱动件可移动地穿设在轴承座上。

进一步地，驱动件还包括避让段，避让段用于避让第二齿形部，避让段设置在驱动段和操作段之间。

进一步地，避让段为圆柱段。

进一步地，操作段的横截面积为多边形。

进一步地，母隔环的外圈为内凹面，第二齿形部设置在内凹面上。

进一步地，轴承座上设置有第一定位槽，第一定位槽具有相对设置的第一定位台阶和第二定位台阶，第一轴承抵接在第一定位台阶处，第二轴承抵接在第二定位台阶处。

进一步地，轴承座上还设置有第二定位槽，第二定位槽设置在第一定位槽内，母隔环可转动地设置在第二定位槽内。

进一步地，主轴结构还包括：第一隔环，套设在轴芯上，第一隔环设置在第一轴承和第一子隔环之间；和/或，第二隔环，套设在轴芯上，第二隔环设置在第二轴承和第二子隔环之间。

根据本发明的另一方面，提供了一种机床，机床包括主轴结构，主轴结构为上述提供的主轴结构。

应用本发明的技术方案，工作人员通过操作操作段即可带动驱动段运动，并在驱动段的第一齿形部与母隔环的第二齿形部的啮合时带动母隔环转动，以在母隔环与子隔环的螺纹配合下带动子隔环沿轴芯的轴向移动，以带动子隔环运动至与轴承结构的至少部分抵接的位置处，以实现对轴承结构的定位，从而通过调整子隔环的位置能够调节预紧力的大小。上述结构简单，便于实现，操作简便。因此，通过本发明提供的主轴结构，能够解决现有技术中不便于调节主轴结构的轴承预紧力的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的实施例提供的隔环定位结构的结构示意图；

图2示出了本发明的实施例提供的隔环定位结构的***图；

图3示出了本发明的实施例提供的隔环定位结构和驱动件的作用示意图；

图4示出了本发明的实施例提供的主轴结构的剖视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、轴芯；20、轴承结构；21、第一轴承；22、第二轴承；30、轴承座；40、隔环定位结构；41、母隔环；42、子隔环；421、第一子隔环；422、第二子隔环；43、第二齿形部；44、第一外螺纹段；45、第二外螺纹段；50、驱动件；51、操作段；52、驱动段；53、第一齿形部；54、避让段；61、第一定位台阶；62、第二定位台阶；70、第二定位槽；81、第一隔环；82、第二隔环；90、电机组件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图4所示，本发明的实施例提供了一种主轴结构，该主轴结构包括轴芯10、轴承结构20、轴承座30、隔环定位结构40、驱动件50和电机组件90，电机组件90套设在轴芯10上。轴承座30具有连通通道，轴芯10穿设在连通通道上，轴承结构20设置在连通通道内，轴承结构20套设在轴芯10上。隔环定位结构40包括母隔环41和子隔环42，子隔环42套设在轴芯10上，子隔环42上设置有外螺纹，母隔环41的内圈上设置有与外螺纹相适配的内螺纹，母隔环41可转动地设置在子隔环42上，以带动子隔环42在轴芯10上移动，子隔环42与轴承结构20抵接，并通过移动子隔环42的位置改变轴承结构20内的游隙。驱动件50包括连接设置的操作段51和驱动段52，驱动段52上设置有第一齿形部53，母隔环41上设置有与第一齿形部53相适配的第二齿形部43，驱动段52可活动地设置在轴承座30的连通通道内并与母隔环41配合，操作段51穿出轴承座30并位于轴承座30的外侧。

采用本实施例提供的主轴结构，工作人员通过操作操作段51即可带动驱动段52运动，并在驱动段52的第一齿形部53与母隔环41的第二齿形部43的啮合时带动母隔环41转动，以在母隔环41与子隔环42的螺纹配合下带动子隔环42沿轴芯10的轴向移动，以带动子隔环42运动至与轴承结构20的至少部分抵接的位置处，以实现对轴承结构20的定位，从而通过调整子隔环42的位置能够调节预紧力的大小。上述结构简单，便于实现，操作简便。因此，通过本实施例提供的主轴结构，能够解决现有技术中不便于调节主轴结构的轴承预紧力的技术问题，从而从根本上解决了控制轴承刚度不足与发热较大的问题。

具体的，当主轴结构出现故障需维修时，导致轴承结构20发热过大、刚度过小等问题无法通过轴承结构20的预紧来调节改善，本发明的技术方案可以给主轴结构的维修工作带来较大的便利，可在不拆卸主轴结构的情况下就能改善轴承结构20的预紧状态，从而改进主轴结构的刚度与发热情况。

具体的，母隔环41可以为涡轮结构，相应的，驱动件50的驱动段52为蜗杆结构，驱动件50可移动地穿设在轴承座30上。或者，母隔环41可以为齿轮结构，相应的，驱动件50的驱动段52也为齿轮结构，驱动件50可转动地穿设在轴承座30上。或者，母隔环41可以涡轮结构，子隔环42可以为环面蜗杆、或锥面蜗杆等结构。本实施例中的母隔环41的结构和驱动件50的结构不限于上述实施例，只要能够实现驱动件50带动母隔环41的转动即可。

具体的，本实施例中的轴承座30上设置有第一通孔和第二通孔，第一通孔和第二通孔均与连通通道连通，驱动件50穿设在第一通孔和第二通孔上，第一通孔和第二通孔对称设置在轴承座30上。采用上述结构，能够便于通过第一通孔和第二通孔限制并引导驱动件50的运动，以使驱动件50能够稳定地移动，并驱动母隔环41转动。

在本实施例中，轴承结构20包括间隔设置的第一轴承21和第二轴承22，隔环定位结构40设置在第一轴承21和第二轴承22之间，母隔环41上设置有第一内螺纹段和第二内螺纹段，第一内螺纹段和第二内螺纹段的旋向相反。子隔环42包括第一子隔环421和第二子隔环422，第一子隔环421上设置有与第一内螺纹段相适配的第一外螺纹段44，第二子隔环422上设置有与第二内螺纹段相适配的第二外螺纹段45。采用这样的结构设置，当母隔环41转动时，第一子隔环421和第二子隔环422将相互靠近或相互远离，通过改变第一子隔环421和第二子隔环422之间的距离改变第一轴承21和第二轴承22之间的间距，从而能够调整轴承结构20之间的游隙，从而对轴承结构20的预紧力进行调节。上述结构布局紧凑，作用可靠，能够稳定地对轴承结构20的预紧力进行调节。

具体的，采用本实施提供的主轴结构，可在不拆卸主轴结构的情况下通过改变调节蜗杆与涡轮啮合位置而改变轴承结构20内圈相对位移量，通过蜗杆来调节母隔环41发生圆周方向的旋转，来达到调节轴承结构20预紧力的目的。本发明相对于传统轴承定位预紧方式，可以在主轴结构装配后进行预紧力的微调，省去了主轴结构拆卸工作，降低了主轴结构的维修难度，同时使轴承结构20的发热情况与主轴的轴芯10的刚度变得可控。

具体的，通过母隔环41的左旋螺纹和右旋螺纹分别与第一子隔环421和第二子隔环422的配合，通过旋转母隔环41能够使第一子隔环421和第二子隔环422同步轴向位于增加或减少，以调节轴承结构20之间(第一轴承21和第二轴承22之间的距离)的距离，从而实现了预紧力的调节。

具体的，本实施例中的母隔环41为涡轮结构，驱动件50的驱动段52为蜗杆结构。驱动件50可移动地穿设在轴承座30上，以通过驱动件50的驱动段52与母隔环41的配合带动母隔环41转动，并通过母隔环41的转动带动子隔环42在轴芯10上移动，具体的，通过母隔环41的转动带动第一子隔环421和第二子隔环422相互靠近或远离。采用这样的结构设置，工作人员只需要通过移动驱动件50即可实现对轴承结构20的预紧力的调节，操作简便可靠。

在本实施例中，驱动件50还包括避让段54，避让段54用于避让第二齿形部43，避让段54设置在驱动段52和操作段51之间。采用这样的结构设置，当驱动件50移动至驱动段52与母隔环41相对应的位置时，驱动段52带动母隔环41转动；当驱动件50移动至避让段54与母隔环41相对应的位置时，避让段54避让母隔环41设置，具体的，避让段54的外壁面与第二齿形部43部位配合关系，以使避让段54的外壁面避让第二齿形部43，这样，避让段54不能够带动母隔环41转动，以使轴承结构20保持在当前的预紧力状态。采用这样的结构设置，当驱动件50运动至避让段54与第二齿形部43相对的位置处时，能够维持当前的预紧力状态，并且能够避免在误操作推动驱动件50时，发生对预紧力的调节作用。

具体的，本实施例中的避让段54为圆柱段，这样能够有效避让第二齿形部43，圆柱段无法与第二齿形部43啮合，使得避让段54能够稳定地对第二齿形部43进行避让，母隔环41不发生转动，以使轴承结构20能够稳定维持在当前的游隙。

在本实施例中，操作段51的横截面积为多边形，以便于工作人员进行操作。具体的，操作段51的横截面积为六边形，即使操作段51为外六角形式，以方便使用工具来精细、省力地将外力传递至母隔环41上，以便于根据使用需求对游隙进行调整，从而调整轴承结构20的预紧力。

具体的，本实施例中的母隔环41的外圈为内凹面，第二齿形部43设置在内凹面上。具体的，沿母隔环41的轴向母隔环41具有相对设置的第一端和第二端，母隔环41的中部低于第一端和第二端，以使母隔环41呈现内凹的结构。采用这样的结构设置，通过设置内凹面能够为驱动件50提供一定的容纳空间，相比于正常的圆环结构而言，节省了驱动件50占用的内部空间，便于提高轴承座30的内部空间的紧凑性，优化结构布局。

在本实施例中，轴承座30上设置有第一定位槽，第一定位槽具有相对设置的第一定位台阶61和第二定位台阶62，第一轴承21抵接在第一定位台阶61处，第二轴承22抵接在第二定位台阶62处。采用这样的结构设置，通过第一定位台阶61和第二定位台阶62能够便于对第一轴承21和第二轴承22进行稳定的限位，提高结构的稳定性。

具体的，本实施例中的轴承座30上还设置有第二定位槽70，第二定位槽70设置在第一定位槽内(第一定位槽和第二定位槽70均为环形槽)，母隔环41可转动地设置在第二定位槽70内。采用这样的结构设置，能够便于提高对母隔环41的限位稳定性，以使母隔环41稳定地在第二定位槽70内转动，同时通过将第二定位槽70设置在第一定位槽内，能够提高轴承座30内部的结构的设置紧凑性，优化结构布局。

具体的，主轴结构还包括第一隔环81，第一隔环81套设在轴芯10上，第一隔环81设置在第一轴承21和第一子隔环421之间。或者，主轴结构还包括第二隔环82，第二隔环82套设在轴芯10上，第二隔环82设置在第二轴承22和第二子隔环422之间。或者，主轴结构还包括第一隔环81和第二隔环82，第一隔环81套设在轴芯10上，第一隔环81设置在第一轴承21和第一子隔环421之间，第二隔环82套设在轴芯10上，第二隔环82设置在第二轴承22和第二子隔环422之间。

优选的，本实施例中的主轴结构还包括第一隔环81和第二隔环82，第一隔环81套设在轴芯10上，第一隔环81设置在第一轴承21和第一子隔环421之间，第二隔环82套设在轴芯10上，第二隔环82设置在第二轴承22和第二子隔环422之间。采用这样的结构，一方面能够通过第一隔环81和第二隔环82使得第一轴承21和第二轴承22之间具有一定的间隙，并在第一隔环81和第二隔环82的间隙基础上对轴承结构20的游隙进行调整；另一方面能够避免子隔环42直接作用于轴承结构20上出现作用不可靠的情况或者减小轴承结构20的直接受到子隔环42的作用而导致磨损严重的情况。

在本实施例中，外螺纹和内螺纹可以选用细牙并采用螺距较小的螺纹结构，淬火工艺上保证不易变形。预紧力微调节的量按实际齿数按加工能力来定，第一齿形部53和第二齿形部43可以均为矩形齿，理论上矩形齿齿数越多越好。在精密级调节理论中传动比在80以上，工艺上保证蜗杆涡轮传动比越高，越高精密调节实现越好。母隔环41主要有三个特征：与驱动件50(调节蜗杆)相啮合的矩形齿、内部一半左旋螺纹以及一半右旋螺纹。

具体的，本实施例中的预紧操作过程：预紧前需装配好隔环定位结构40：首先，将加工好的第一子隔环421、第二子隔环422以及母隔环41按照旋向拧合，使得第一子隔环421以及第二子隔环422接触，此时隔环定位结构40的宽度最小。按照轴芯10定位安装隔环定位结构40及其他零部件，同时从预先打的孔安装蜗杆，保证啮合并固定。按照设计的轴承结构20的预紧力，调节驱动件50(可以为蜗杆)，保证设计的预紧力，锁紧螺母，此时，锁紧螺母完全锁死，隔环定位结构40的一侧与之接触，另一侧与隔环定位结构40(包括第一隔环81和/或第二隔环82)接触，保证预紧传递有效。主轴结构在装配好后如若发现轴承刚度不足或轴承发热量过大，则需进行预紧力调节，方法如下：

在预紧力需要调节时，旋转蜗杆使啮合部位分离；调节蜗杆相位改变后释放径向压力，使蜗杆涡轮啮合暂时分离，接着继续旋转使母隔环41与驱动件50的矩形齿再次相互啮合，完成预紧力调节。根据刚度与发热量需要，扭转蜗杆带动隔环定位结构40旋转实现轴承预紧力的改变。

本发明的实施例二提供了一种机床，机床包括主轴结构，主轴结构为上述实施例提供的主轴结构。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：结构简单，便于操作实现，提高了操作的便捷性。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种主轴结构，其特征在于，包括：

轴芯(10)、轴承结构(20)和轴承座(30)，所述轴承座(30)具有连通通道，所述轴芯(10)穿设在所述连通通道上，所述轴承结构(20)设置在所述连通通道内，所述轴承结构(20)套设在所述轴芯(10)上；

隔环定位结构(40)，包括母隔环(41)和子隔环(42)，所述子隔环(42)套设在所述轴芯(10)上，所述子隔环(42)上设置有外螺纹，所述母隔环(41)的内圈上设置有与所述外螺纹相适配的内螺纹，所述母隔环(41)可转动地设置在所述子隔环(42)上，以带动所述子隔环(42)移动；

驱动件(50)，所述驱动件(50)包括连接设置的操作段(51)和驱动段(52)，所述驱动段(52)上设置有第一齿形部(53)，所述母隔环(41)上设置有与所述第一齿形部(53)相适配的第二齿形部(43)，所述驱动段(52)可活动地设置在所述轴承座(30)的连通通道内并与所述母隔环(41)配合，所述操作段(51)穿出所述轴承座(30)并位于所述轴承座(30)的外侧。

2.根据权利要求1所述的主轴结构，其特征在于，所述轴承结构(20)包括间隔设置的第一轴承(21)和第二轴承(22)，所述隔环定位结构(40)设置在所述第一轴承(21)和所述第二轴承(22)之间，所述母隔环(41)上设置有第一内螺纹段和第二内螺纹段，所述第一内螺纹段和所述第二内螺纹段的旋向相反，所述子隔环(42)包括：

第一子隔环(421)和第二子隔环(422)，所述第一子隔环(421)上设置有与所述第一内螺纹段相适配的第一外螺纹段(44)，所述第二子隔环(422)上设置有与所述第二内螺纹段相适配的第二外螺纹段(45)。

3.根据权利要求1或2中所述的主轴结构，其特征在于，所述驱动件(50)可移动地穿设在所述轴承座(30)上。

4.根据权利要求1或2所述的主轴结构，其特征在于，所述驱动件(50)还包括避让段(54)，所述避让段(54)用于避让所述第二齿形部(43)，所述避让段(54)设置在所述驱动段(52)和所述操作段(51)之间。

5.根据权利要求4所述的主轴结构，其特征在于，所述避让段(54)为圆柱段。

6.根据权利要求1或2所述的主轴结构，其特征在于，所述操作段(51)的横截面积为多边形。

7.根据权利要求1或2所述的主轴结构，其特征在于，所述母隔环(41)的外圈为内凹面，所述第二齿形部(43)设置在所述内凹面上。

8.根据权利要求2所述的主轴结构，其特征在于，所述轴承座(30)上设置有第一定位槽，所述第一定位槽具有相对设置的第一定位台阶(61)和第二定位台阶(62)，所述第一轴承(21)抵接在所述第一定位台阶(61)处，所述第二轴承(22)抵接在所述第二定位台阶(62)处。

9.根据权利要求8所述的主轴结构，其特征在于，所述轴承座(30)上还设置有第二定位槽(70)，所述第二定位槽(70)设置在所述第一定位槽内，所述母隔环(41)可转动地设置在所述第二定位槽(70)内。

10.根据权利要求2所述的主轴结构，其特征在于，所述主轴结构还包括：

第一隔环(81)，套设在所述轴芯(10)上，所述第一隔环(81)设置在所述第一轴承(21)和所述第一子隔环(421)之间；和/或，

第二隔环(82)，套设在所述轴芯(10)上，所述第二隔环(82)设置在所述第二轴承(22)和所述第二子隔环(422)之间。

11.一种机床，其特征在于，所述机床包括主轴结构，所述主轴结构为权利要求1至10中任一项所述的主轴结构。

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