[其他]滾動軸承預緊力控制器

在審

• 申請號: 101987000005486
• 申請日: 1987-08-05
• 公開（公告）號: CN1003090B
• 公開（公告）日: 1989-01-18
• 發明（設計）人: 姜春
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 代理公司: 浙江大學專利代理事務所
• 代理人: 陳禎祥

精密主軸系統在工作時，應根據轉速和負荷的不同，將軸承預緊力控制在一特定的最佳值，使系統發熱盡可能的減少，并具有良好的剛性和抗振性。通過本發明的中空圓環構件內的壓力變化，使軸承外圈產生微量位移，從而實現對軸承預緊力的控制。本發明控制可靠，結構簡單，通用性強，便于在現有軸系中安裝。

本發明屬于滾動軸承預緊力控制技術。

對于轉速范圍較大的精密主軸，其軸承預緊力必需是可控的。例如，計算機數控加工中心的主軸，在銑削箱體平面時，轉速很低，切削力很大，為了提高加工精度，保證主軸系統有良好的剛性，以承受大的切削力，要求軸承的預緊力也很大;而在鉆削箱體上的螺釘孔，或銷孔時，為了達到一定的切削速度，主軸的轉速就要很高，這時為了防止軸承過熱，其預緊力必需及時降低。在這一類高級機床中，都帶有最佳預緊力的控制系統。在預緊力控制的執行部件已經有人作了許多研究，如德國GMN公司所用的是圖5所示的機構，該機構的后軸承裝在軸向可移動的活塞（4）中，借助油壓P的變化，就能實現活塞的前進和后退，使前后軸承中的預緊力得到控制。它的缺點是整個結構復雜，加工環節多、成本高;另外，增加了相對滑動部分（活塞和缸壁）。這些部位必需有間隙存在，因而使系統的精度降低。西德的UKF公司采用如圖6所示的特種軸承來控制預緊力。當油壓P變化時，外圈的變形程度也不同，這樣，預緊力就得到了調節。但是，它必須用該公司生產的薄壁帶溝特種軸承，通用性差、造價高，并且軸承座必需另加密封裝置，結構復雜，更重要的是軸承本身是易損件，它同時作為控制執行元件作用，這樣控制精度會隨著使用時間而發生變化，使控制失靈。

本發明的目的是在不改變原軸系結構的前提下，創造一種通用性強、結構簡單的滾動軸承預緊力控制元件，以實現精密軸系中滾動軸承預緊力的控制。

本發明的結構特點是一中空密閉的圓環形構件，如圖1和圖4（6）所示。圓環外徑ΦDa和滾動軸承外徑相同;內徑比滾動軸承外圈的內徑小5%至20%;寬度無嚴格要求，可與原軸系結構中的中間套寬度相同;圓環的兩個工作端面是通過焊接固定的，厚度在0.05～0.3毫米之間的金屬彈性薄膜（2）;密封的空腔（3）中充滿著中間介質，當中間介質壓力變化時，彈性薄膜將向外鼓脹或收縮，對軸承外圈，施加不同的軸向力，以達到控制軸承預緊力的目的。圓環的密閉空腔（3）與圓柱銷（1）的內孔連通，此內孔與壓力供給系統相接，通過圓柱銷的內孔填充中間介質并傳遞壓力至薄膜（2）。圓柱銷固定在軸承套（圖4（6））上，使圓環軸向定位。圓柱銷（1）與圓環的接合面上設置密封（5）。中間介質可為一般的液壓油，借助軸系所依附的機器的液壓回路對油壓實現控制。圖2所示的中間介質為膠凍狀的液性塑料（1）。通過彈簧壓柱（5）使彈簧（4）產生不同的壓縮量，從而在活塞（3）上產生不同的壓力，這壓力通過液性塑料（1）傳遞到兩側薄膜（2），使薄膜作不同程度的向外鼓脹，達到按要求控制預緊力的目的。而彈簧壓柱（5）的運動可以用凸輪，行程擋塊等機械或電氣的方法控制。液性塑料不易泄漏，制作比較方便。

本發明的優點在于把原軸系中已有的外中間套的位置用一個獨立的控制元件來代替，不改變原軸系的安裝尺寸，控制精度不受使用時間的影響，故可將一般的主軸系統改為軸承預緊力可控系統，而不必改動和增加別的構件。它可用于任何一種需要預緊的滾動軸承結構中，不論是“背對背”、“面對面”或平行布置都能運用，因而通用性強，控制力直接作用于軸承外圈，靈敏度高，結構簡單，造價低廉。

附圖說明：

圖1 用油壓的預緊力控制環：

1-中空柱銷;2-金屬薄膜;

3-壓力腔;4-壓力傳遞通道;

5-接合面密封;6-中空圓環。

圖2 用液性塑料的預緊力控制環：

7-液性塑料;2-金屬薄膜;

8-活塞;9-彈簧;10-彈簧壓柱。

圖3 金剛石滾輪修整器：

11-金剛石滾輪;12-后軸承;

13-角接觸球軸承;14-內套;

15-外套;16-軸承套筒。