[发明专利]用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置及方法

说明书

用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置，包括：轴承座(1)、弹簧(2)、轴承(4)、外套筒(5)、内套筒(6)、预紧螺母(7)、电主轴(9)；电主轴的左侧具有轴肩(3)，弹簧套在电主轴上，弹簧的左端连接轴肩且右端连接内套筒，外套筒的左端固定到轴肩；内套筒的内侧壁为圆柱形侧壁且在电主轴上滑动，外侧壁为圆锥形侧壁且尖头朝左；外套筒的外侧壁是圆柱形侧壁且与轴承连接，轴承固定在轴承座上，外套筒的内侧壁是圆锥形侧壁且尖头朝左，内侧壁套在弹簧外，内套筒与外套筒锥度相同，外套筒的内侧壁与内套筒的外侧壁滑动配合；预紧螺母设置在内套筒的右端，通过预紧螺母来调节内套筒的左右位移量。以及该装置的工作方法。

技术领域

本发明涉及高速电主轴系统的技术领域，尤其涉及一种用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置，以及该用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置的工作方法。

背景技术

高速电主轴是高速机床的核心部件，其性能好坏在很大程度上决定了整台机床的加工精度和生产效率。主轴组件中，滚动轴承内圈与主轴通常以过盈配合连接，过盈量的大小会影响轴承工作游隙，继而影响主轴的刚度、旋转精度以及主轴和轴承的使用寿命。特别是当主轴高速旋转时，由于离心力和发热作用的影响，使得主轴外径膨胀和轴承内圈扩张，导致主轴-轴承结合界面过盈量增大。随着转速增加，二者间由过盈配合转变为间隙配合，轴承内圈与结合界面的相对运动还会加剧结合界面磨损，导致电主轴和轴承的寿命及可靠性降低。若转速过高，主轴与轴承连接可能松脱，连接失效。

在实际生产加工中，为保证较高的加工效率和精度，要求高速电主轴需要同时具有高刚性和高速旋转的特性。但是，由于过盈连接的初始过盈量为恒定值，无法改变和调整，很难同时满足电主轴高刚性和高速旋转特性的要求。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置，其采用可变初始过盈量技术来确定不同工况下及不同转速下机床主轴-轴承结合界面所需的初始过盈量，能够施加较大的结合界面过盈量来提升高速主轴的刚度以及减小离心膨胀产生的磨损和温升，还能够施加较小的结合界面过盈量来减少过盈连接对配合表面的破坏，结构简单合理、易于维护、控制精度高。

本发明的技术方案是：这种用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置，其包括：轴承座(1)、弹簧(2)、轴承(4)、外套筒(5)、内套筒(6)、预紧螺母(7)、电主轴(9)；

电主轴的左侧具有轴肩(3)，弹簧套在电主轴上，弹簧的左端连接轴肩且右端连接内套筒，外套筒的左端固定到轴肩；

内套筒的内侧壁为圆柱形侧壁且在电主轴上滑动，外侧壁为圆锥形侧壁且尖头朝左；

外套筒的外侧壁是圆柱形侧壁且与轴承连接，轴承固定在轴承座上，外套筒的内侧壁是圆锥形侧壁且尖头朝左，外套筒的内侧壁套在弹簧外，内套筒与外套筒锥度相同，外套筒的内侧壁与内套筒的外侧壁滑动配合；

预紧螺母设置在内套筒的右端，通过预紧螺母来调节内套筒的左右位移量。

本发明的弹簧套在电主轴上，弹簧的左端连接轴肩且右端连接内套筒，外套筒的左端固定到轴肩；内套筒的内侧壁为圆柱形侧壁且在电主轴上滑动，外侧壁为圆锥形侧壁且尖头朝左；外套筒的外侧壁是圆柱形侧壁且与轴承连接，轴承固定在轴承座上，外套筒的内侧壁是圆锥形侧壁且尖头朝左，外套筒的内侧壁套在弹簧外，内套筒与外套筒锥度相同，外套筒的内侧壁与内套筒的外侧壁滑动配合；预紧螺母设置在内套筒的右端，通过预紧螺母来调节内套筒的左右位移量，从而采用可变初始过盈量技术来确定不同工况下及不同转速下机床主轴-轴承结合界面所需的初始过盈量，能够施加较大的结合界面过盈量来提升高速主轴的刚度以及减小离心膨胀产生的磨损和温升，还能够施加较小的结合界面过盈量来减少过盈连接对配合表面的破坏，结构简单合理、易于维护、控制精度高。

还提供了一种用于高速电主轴与轴承过盈连接的过盈量调控装置的方法，其包括以下步骤：