[实用新型]机床用高速电主轴轴承

说明书

技术领域

本实用新型涉及轴承领域。

背景技术

电主轴是高速机床的“心脏”部件,电主轴轴承应满足高速运动的要求, 具有较高的回转精度和较低的温升, 同时具有尽可能高的轴向和径向精度、足够的承载能力等。目前在高速主轴单元采用较多的支承轴承主要有: 钢质角接触球轴承、陶瓷轴承, 动静压轴承和磁浮轴承。

陶瓷轴承和同规格、同一精度等级的钢质角接触轴承相比, 虽然速度、寿命可提高，温升可降低,但价格约为钢质球轴承的2～3倍, 更主要的是我国陶瓷球和陶瓷套圈的加工精度还不能满足机床精度的要求，所以实际上国产的陶瓷轴承用于机床电主轴的还不是太多。

动静压轴承是一种综合了动压轴承和静压轴承优点的新型多油楔油膜轴承, 避免了静压轴承高速下发热严重和供油系统庞大复杂, 克服了动压轴承启动和停止时可能发生的干摩擦的弱点, 有很好的高速性能, 而且调速范围宽。它结构紧凑, 动、静态刚度较高, 但其价格较高, 使用维护较为复杂, 标准化程度低, 在超高速主轴单元中应用较少。

磁浮轴承是利用多副在圆周上互为180°可控电磁铁产生径向方向相反的吸力, 将主轴悬浮于空间, 使轴颈与轴承之间没有机械接触的一种新型高性能轴承。由于不存在机械接触, 转轴可达到极高的回转精度、较高的转速和较大的功率, 同时具有温升低、无需润滑、无油污染、寿命长等优点。又由于磁浮轴承轴心的位置通过电子反馈控制系统进行自动调节, 故主轴刚度和阻尼可调, 并可自动动平衡, 从而将振动降至很低, 使其噪声小。由于磁浮轴承价格昂贵, 控制系统复杂, 长期以来没有在超高速主轴单元上大面积推广。

随着机械加工的技术进步，要求机械零件的加工越来越精密，而精密与高速是连在一起的，高速磨削才有低的磨削力和磨削热，国外用普通砂轮就能做到80m/s，而我国60m/s还不到，所以要进行精密机械加工就要有高速主轴轴承作支承。但在目前的情况下，这种高速化又需要一定的性价比，速度很高但价格过高也很难推广应用（比如以上所说的陶瓷轴承, 动静压轴承和磁浮轴承），从而拥有市场。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种性能可靠成本低的机床用高速电主轴轴承。为此，本实用新型采用以下技术方案：它包括内圈、外圈、保持架和钢球，所述钢球的直径Φ为7.144mm，钢球的数量为18粒，外圈的沟深为0.2Dw，内圈的沟道曲率半径为0.550Dw，内圈2的锁口高度为0.3mm～0.6mm。

本实用新型的保持架的外引导面上还开设油槽。

钢质电主轴轴承大多用压力角为15°或25°的角接触球轴承，以中等型号（轴承内孔直径40mm）的电主轴轴承为例，通常的轴承转速为18000r/min～24000r/min，转速再要提高就很难了。通过研究和试验发现，影响钢质角接触球轴承高速性能的主要原因是高速下作用在滚动体上的离心力和陀螺力矩增大。离心力增大会增加滚动体与滚道间的摩擦，而陀螺力矩增大则会使滚动体与滚道间产生滑动摩擦，使轴承摩擦发热加剧。通过试验研究得出结论，滚动体的离心力和陀螺力矩与滚动体直径密切相关，滚动体直径大离心力和陀螺力矩就增大。为了提高轴承的高速性能，就要采取技术措施减小滚动体的离心力和陀螺力矩。因此本实用新型采用减小钢球直径、增加钢球数量，提高沟深比系数，改进内、外沟曲率半径等技术手段来实现轴承更高的转速。

由于采用本实用新型的技术方案，本实用新型具有以下技术效果：

（1）、减小钢球直径（从标准设计的Φ7.938减小为Φ7.144mm），增加钢球数量（从标准设计的16粒增加到18粒），这样能减小滚动体上的离心力和陀螺力矩，

（2）、将外圈的沟深从标准设计的0.15Dw增加为0.2Dw，可增强轴承轴向刚性；

（3）、将内圈的沟道曲率半径由标准设计的0.515Dw增大为0.550Dw，可减小钢球的弥合度，提高钢球与沟道间散热性，有利于高速性能；

（4）增加锁口高度：将锁口高度从通常的0.1mm左右增加大0.3mm～0.6mm，有利于轴承的高速旋转；

（5）在保持架的外引导面上开设油槽，便于油膜的贮存，有利于进一步保持高速状况下良好的润滑。

通过以上技术改进，本实用新型可以将钢质角接触球轴承的工作转速从24000 r/min提高30000 r/min，额定动载荷从19.0kN增加到22.99kN，从而提高了一种具备高速性能且成本低的性价比高的机床用高速电主轴轴承。

附图说明

图1为本实用新型所提供的实施例的剖视图。

图2为显示外圈沟深比的示意图。