[发明专利]自补偿机床主轴轴承热诱导预紧力的轴承隔圈及生产方法

权利要求书

1.一种自补偿机床主轴轴承热诱导预紧力的轴承隔圈，所述轴承隔圈包括内隔圈和外隔圈，其特征在于，所述外隔圈设计为分离式隔圈，由左半隔圈和右半隔圈组成，所述左半隔圈的右端设有一圈从右端面向外壁过渡延伸的外圆弧面，所述右半隔圈的左端设有一圈从左端面向内壁过渡延伸的内圆弧面，所述外圆弧面和内圆弧面均为光滑的凸圆弧面，所述左半隔圈和右半隔圈以彼此的圆弧面相接组成外隔圈时，左半隔圈的外圆弧面位于右半隔圈的内圆弧面内，当机床主轴组件热膨胀时，所述左半隔圈和右半隔圈可以通过圆弧面的错动沿轴向发生相对位移来补偿热诱导预紧力产生的影响，当隔圈冷却时，左半隔圈和右半隔圈能够自动复位。

2.如权利要求1所述的一种自补偿机床主轴轴承热诱导预紧力的轴承隔圈，其特征在于，所述外圆弧面和内圆弧面均经过镀膜处理，所镀膜层为CrN/W₂N多层膜。

3.如权利要求1所述的一种自补偿机床主轴轴承热诱导预紧力的轴承隔圈，其特征在于，所述外圆弧面从左半隔圈的右端面上一点向左半隔圈外壁延伸，且外圆弧面在轴承隔圈的轴向上的长度大于所述外圆弧面在轴承隔圈径向上的高度；所述内圆弧面从右半隔圈的左端面上一点向右半隔圈内壁延伸，且内圆弧面在轴承隔圈的轴向上的长度大于所述内圆弧面在轴承隔圈径向上的高度。

4.如权利要求3所述的一种自补偿机床主轴轴承热诱导预紧力的轴承隔圈，其特征在于，所述外圆弧面和内圆弧面的高度不相同，所述外圆弧面和内圆弧面的长度不相同。

5.如权利要求1所述的一种自补偿机床主轴轴承热诱导预紧力的轴承隔圈，其特征在于，所述左半隔圈的右端面和右半隔圈的左端面均通过挖空一部分外壁后形成台阶面，所述外圆弧面和内圆弧面均设置在邻近隔圈内壁处的台阶上。

6.如权利要求1所述的一种自补偿机床主轴轴承热诱导预紧力的轴承隔圈的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：采用车床将毛坯原料加工成圆柱体；

步骤二：用铣床将圆柱体中间掏空，形成圆环形的左半隔圈和右半隔圈；

步骤三：将圆环形材料送入数控机床，在数控机床中进行精确加工；其中，左半隔圈以圆环轴线上一点为中心，选择合适的曲率半径，在圆环右端面和外壁处加工出一圈凸球面，形成所述外圆弧面；右半隔圈以圆环外一点为中心，选择合适的曲率半径，在右半隔圈的左端面和内壁处加工出一圈凸球面，形成所述内圆弧面；

步骤四：对加工后的初始毛坯进行抛光处理，得到轴承外隔圈样品。

7.如权利要求6所述的生产方法，其特征在于，所述生产方法还包括对外圆弧面和内圆弧面的镀膜处理步骤，使用磁控溅射方法进行镀膜，将已经清洗好的轴承外隔圈样品和单晶硅片放置在样品台上，然后调整靶材与样品台的间距，溅射时通入的气体是氩气和氮气的混合气体，关闭真空腔体进行溅射镀膜，具体过程如下：

（1）开机预热，通冷却水，开机械泵抽低真空至1Pa左右，打开分子泵抽高真空至5×10^-3Pa，同时将真空室加热至100℃；

（2）打开气瓶阀门和流量计，通入氩气，调整气压使靶材起辉；

（3）加基底偏压至-500V，用Ar⁺溅射基底表面30min，以去除表面杂质；

（4）通入氮气，调整工作气压至0.4Pa；调整基底偏压为-100V，设置基底温度为100℃；

（5）沉积一层金属Cr的过渡层，以提高薄膜和基底的结合力；

（6）调整工作气压为0.2Pa，设置Cr靶电流为3A，W靶电流为5A，四个靶材共同溅射2h，同时控制样台匀速转动，设置不同的转速，以得到具有不同的调制周期的CrN/W₂N多层膜；

（7）镀膜完毕，待冷却后充气并取出样品。