[实用新型]一种机床或加工中心的主轴轴承配置结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机床或加工中心的主轴轴承配置结构，属于机床领域。

背景技术

主轴是机床的核心部件之一，针对不同的使用要求，有的场合强调主轴转速要高，有的场合强调主轴刚度要高。加工中心的主轴既强调速度又强调刚度，并且分别可以居于速度和刚度极端要求之间。在此，列举四种以往的设计中经常采用的主轴轴承配置方式。在图1结构中，采用3个轴承，轴承型式均为精密角接触球轴承，接触角1a和2a相等，均为15°。前端两个轴承1为同向组合，后端一个轴承2与前端两个形成整体背靠背关系，前后端轴承之间用精密内外隔套3隔离，并提供预紧力。主轴4与轴承组整体以轴承孔及后端端面定位，以前端盖压紧。前后端轴承规格相同。在图2结构中，采用4个轴承，轴承型式均为精密角接触球轴承，接触角3a和4a相等，均为15°。前端两个轴承5为同向组合，后端两个轴承6也为同向组合，并与前端两个轴承形成整体背靠背关系，前后端轴承之间用精密内外隔套隔离，并提供预紧力。主轴与轴承组整体以轴承孔及后端端面定位，以前端盖压紧。前后端轴承规格相同。在图3结构中，采用5个轴承，轴承型式均为精密角接触球轴承，接触角均为15°。前端一组3个轴承中的前两个轴承7为同向组合，与第三个轴承8形成背靠背关系。后端两个轴承9和10为背靠背组合并单独成组，可在轴承孔内轴向游动。前后两组轴承分别以圆螺母直接压紧并产生预紧力。主轴与轴承组整体以前端轴承孔及其端面定位，以前端盖压紧。后一组轴承只起径向支承作用，不参与轴向定位，且规格比前端轴承组小。在图4结构中，采用6个轴承，轴承型式均为精密角接触球轴承，接触角均为15°。前端一组4个轴承中的前两个轴承11为同向组合，后两个轴承12也为同向组合并与前两个形成背靠背关系。后端两个轴承13和14的组合形式及作用与图3结构中后端轴承组相同，前后端轴承组预紧方式、主轴与轴承组定位安装方式也与图3相同。后端轴承组比前端规格小。在以上几种配置方案中，综合起来看，存在这样一些不足：(1)制约转速提高，降低轴向刚度。在图1和图3结构中，承受向后轴向载荷(这是主轴轴向载荷的主要表现形式)的为前两个轴承，承受向前轴向载荷的为第三个轴承，前两个轴承的预紧力均由第三个提供。在这两种结构中，一方面，造成第三个轴承的预紧力大于前两个中的任一个，另一方面，前两个轴承的预紧力又相对不足。从使用效果看，这两种结构均由于第三个轴承预紧力相对偏大而制约了转速提高，以轻度预紧为例(以下同)，这种情况下轴承转速系数为0.7左右。同时，由于前两个轴承预紧力相对偏小而降低了轴向刚度。即使轴承出厂时按成组销售，预紧力经过认真分配也是如此。(2)影响轴承寿命。加工中心主轴后部均有一套松打刀装置，提供向前的推力以打下主轴上的刀具。在图1和图3结构中，若主轴后部没有轴向卸荷装置，则打刀推力完全作用在第三个轴承上，对该轴承的精度、使用寿命及主轴整体轴向刚度均会产生明显的影响。另外，在图1中，若主电机与主轴之间采用皮带或齿轮传动，则传动带来的径向载荷均由后端一个轴承承担，同样会影响它的寿命。(3)长形隔套的存在降低了主轴轴向综合刚度。在图1和图2的结构中，长形内外隔套3会在轴向载荷作用下产生弹性变形，直接降低了轴向刚度。若因此而将隔套变短则缩短了轴承跨距，会影响到主轴径向刚度。在图2结构中，轴承转速系数稍高一些，一般为0.8。(4)在图4的结构中，无论是轴向刚度还是径向刚度都可以认为是相对最好的。但由于前端四个轴承排列在一起，散热条件相对差一些，会导致不必要的温升过高，往往需专门配置冷却装置。且这种配置本身就相对昂贵一些。在此例中，轴承转速系数与图2相同，也为0.8。(5)轴承浪费，在图3结构中，后端一组两个轴承仅承受径向载荷，在轴向承载能力上则是浪费；在图4结构中，后端一组两个轴承与图3结构是同样的浪费。前端一组四个轴承，从主轴悬伸弯曲特性看，径向载荷的分布是由前向后逐渐衰减，至少第4个轴承承受的径向载荷已衰减到可以忽略的地步，所以存在径向承载能力的浪费。

发明内容

为了克服现有技术结构的不足，本实用新型提供一种机床或加工中心的主轴轴承配置结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

主轴前后端各有一组轴承，每组轴承由单个角接触轴承组成，前端一组轴承为同向组合，后端一组轴承也为同向组合，前后两组轴承形成整体背靠背关系，后端轴承组接触角大于前端轴承组接触角。