[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

说明书

本发明涉及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，所述轴承隔圈的外隔圈设计为分离的左半隔圈和右半隔圈，左半隔圈的右端设有一圈外圆弧面，右半隔圈的左端设有一圈内圆弧面，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，生产时，在外圆弧面和内圆弧面上镀多层膜改善其力学性能，当机床主轴组件热膨胀时，左半隔圈和右半隔圈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供下次使用。

技术领域

本发明涉及高速精密机床主轴单元热误差控制技术领域，具体涉及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。

背景技术

电主轴单元因具备高转速、高加减角速度、快速准停等特性而被广泛应用于机械加工领域。主轴轴承作为高速精密机床主轴单元的核心零部件，其运行状态直接决定了主轴单元的工作性能；其中，角接触球轴承作为机床主轴轴承最常用的类型，预紧力是影响其运行状态的关键因素之一，预紧力大小直接影响了轴承的滚动体打滑、温升及疲劳寿命等关键性能指标。

轴承的预紧方式一般可分为定位预紧、定压预紧及调压预紧三种。但在主轴单元实际工作中，由于定压预紧所用弹簧的刚度难以确定，调压预紧结构过于复杂、操作繁琐等问题，这两种预紧方式几乎都没有被采用。目前较常见的轴承预紧方式是螺栓与定位预紧结合使用，即通过调节螺栓旋合长度施加初始预紧力；但在转速、切削力以及初始预紧力等因素作用下轴承摩擦引起功率损耗，进而导致主轴单元组件大幅温升，轴承产生较大的热诱导预紧力，进一步加大轴承温升，同时也造成螺栓与定位预紧结合使用的预紧方式施加的初始预紧力未知，主轴单元工作中实际预紧力难以调控，难以补偿产生的热诱导预紧力，影响主轴单元服役特性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的一个目的在于提供一种自补偿机床主轴轴承热诱导预紧力的轴承隔圈，能够降低现有技术中由于热膨胀给主轴轴承预紧力调控带来的不确定性；另一个目的在于提供一种该轴承隔圈的生产方法，以便隔圈在受热膨胀后能够自动复位，更好地解决此类问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

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，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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，所述外圆弧面或内圆弧面均设置在邻近隔圈内壁处的台阶上。

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，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；