一种电主轴用双列浮动变位混合轴承的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及轴承技术领域，具体地说涉及一种电主轴用双列浮动变位混合轴承。
【背景技术】
[0002] 轴承（Bearing)是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋 转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动 体和保持架四部分组成。按滚动体的形状，滚动轴承分为球轴承和滚子轴承两大类。
[0003] 浮动变位轴承是一种特殊的轴承，它具有内圈和外圈之间可以进行自由变位的特 点，并且其可以达到高速角接触球轴承的转速。这个速度比普通圆柱滚子轴承转速的两倍 还要高。由于浮动变位轴承具有高转速和自由变位的特点，使之特别适用于电主轴。
[0004] 图1是传统的浮动变位轴承的侧面剖视图。如图1所示，该浮动变位轴承包括由 外圈1、内圈2、钢球3、保持架4组成。其中外圈为球轴承的外圈，内圈是圆柱滚子轴承的 内圈，钢球为标准的滚动体。这种设计保证了在运转时内圈相对外圈能自由浮动，且钢球的 存在使其转速能够达到电主轴的使用要求。受其结构设计制约（主要是轴承中采用钢球结 构），这种浮动变位轴承存在承载能力低的缺陷，在浮动变位轴承领域，低承载是难以克服 的缺陷。而若将钢球替换为圆柱滚子，虽然可以显著提高这种浮动变位轴承的承载能力。但 是在解决了承载能力缺陷的同时，会带来新的问题，即采用圆柱滚子结构，会使得轴承的极 限转速降低，这种浮动变位轴承就达不到电主轴所要求的转速，因此，不是通过直接将钢球 更换为圆柱滚子就能够实现优化，所以，目前电主轴中使用的浮动变位轴承都是钢球结构。
[0005] 因此，现有急需一种既具有较大的承载能力，又具有较高转速的浮动变位轴承。
【发明内容】
[0006] 针对现有的浮动变位轴承存在的缺陷，本发明提供一种电主轴用双列浮动变位混 合轴承。
[0007] 根据本发明的一个方面，提供一种电主轴用双列浮动变位混合轴承，所述双列浮 动变位混合轴承包括：内圈、外圈、圆柱滚子、钢球和保持架；
[0008] 所述内圈、所述外圈以及所述保持架均为环形结构，且所述内圈、外圈和所述保持 架同心设置；
[0009] 所述内圈滚道上具有朝向所述外圈方向的凸起，所述凸起与所述内圈组成两个U 型卡槽结构，分别为第一 U型卡槽和第二U型卡槽；
[0010] 所述保持架设置于所述外圈和所述内圈之间；所述保持架的内边缘与所述内圈同 侦牝所述保持架的外边缘与所述外圈同侧；
[0011] 所述保持架上设置有两列滚动体安装孔，分别为第一列滚动体安装孔和第二列滚 动体安装孔；
[0012] 所述第一列滚动体安装孔与第一 U型卡槽结构相对应，所述第二列滚动体安装孔 与第二U型卡槽结构相对应；
[0013] 所述的滚动体安装孔由多个交替分布的长方形兜孔和球形兜孔组成，所述长方形 兜孔的长边垂直于所述保持架所在回转平面；
[0014] 所述的第一列滚动体安装孔与所述的第二列滚动体安装孔错位布置；
[0015] 所述圆柱滚子设置于所述长方形兜孔中，所述圆柱滚子转动轴线与所述双列浮动 变位混合轴承轴线平行，所述钢球设置于所述球形兜孔中；
[0016] 所述滚动体安装孔的球形兜孔和长方形兜孔的中心分布于同一圆周面上，所述圆 周面称为第一中心圆面。
[0017] 根据本发明的一个【具体实施方式】，所述钢球和/或所述圆柱滚子采用轴承钢或氮 化硅材料制备。
[0018] 根据本发明的另一个【具体实施方式】，所述圆柱滚子两底面分别为对称凸起的鼓型 或锥形圆柱滚子。
[0019] 根据本发明的又一个【具体实施方式】，所述保持架采用黄铜或PEEK工程塑料（聚醚 醚酮树脂）制备而成。
[0020] 根据本发明的又一个【具体实施方式】，所述保持架的内边缘的直径等于所述第一中 心圆面的直径与〇. 48~0. 53倍所述钢球直径之差。
[0021] 根据本发明的又一个【具体实施方式】，所述保持架的外边缘的直径等于所述第一中 心圆面的直径与〇. 48~0. 53倍所述圆柱滚子直径之和。
[0022] 根据本发明的又一个【具体实施方式】，所述保持架的外边缘的两侧朝向所述外圈方 向设置有凸台结构。
[0023] 根据本发明的又一个【具体实施方式】，所述凸台直径为所述第一中心圆面的直径与 0. 70~0. 74倍所述钢球的直径之和。
[0024] 根据本发明的又一个【具体实施方式】，所述凸台与保持架的外边缘组成的第三U型 卡槽的宽度为所述圆柱滚子的长度的2. 12~2. 2倍。
[0025] 根据本发明的又一个【具体实施方式】，所述保持架的宽度是所述圆柱滚子长度的 2. 6~3倍。
[0026] 根据本发明的又一个【具体实施方式】，所述保持架的外边缘上的圆形孔的直径比所 述钢球的直径小0. 2mm~0. 4mm。
[0027] 根据本发明的又一个【具体实施方式】，所述保持架的外边缘上的长方形孔的周向宽 度比所述圆柱滚子的直径小0. 2mm~0. 3mm。
[0028] 根据本发明的又一个【具体实施方式】，所述保持架的内边缘上的长方形孔的轴向宽 度为所述圆柱滚子的直径的〇. 87~0. 92倍。
[0029] 根据本发明的又一个【具体实施方式】，所述球形兜孔与所述长方形兜孔数量相等且 均为偶数。
[0030] 根据本发明的又一个【具体实施方式】，所述外滚道为圆柱面。
[0031] 根据本发明的又一个【具体实施方式】，所述所述钢球直径和所述圆柱滚子直径相 等。
[0032] 本发明提供的双列浮动变位混合轴承将圆柱滚子与钢球相结合，使圆柱滚子和钢 球对轴承进行共同引导；同时，通过优化钢球、圆柱滚子和滚道、保持架的关系，使得本发明 提供的电主轴用双列浮动变位混合轴承不但提高了传统浮动变位轴承的承载能力、使用寿 命和安全性，而且该浮动变位混合轴承的极限速度仍可与传统的浮动变位轴承相当。
【附图说明】
[0033] 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它 特征、目的和优点将会变得更明显：
[0034] 图1所示为传统的浮动变位轴承的侧面剖视图；
[0035] 图2所示为本发明提供的电主轴用双列浮动变位混合轴承的侧面剖视图；
[0036] 图3所示为本发明提供的电主轴用双列浮动变位混合轴承的保持架的正面剖视 图；
[0037] 图4所示为本发明提供的电主轴用双列浮动变位混合轴承的保持架的侧面剖视 图；
[0038] 图5所示为本发明提供的电主轴用双列浮动变位混合轴承的结构示意图。
[0039] 附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
[0040] 附图标记如以下表格中所示：
[0041 ]
【具体实施方式】
[0043] 下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简 化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子 中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各 种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本 发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
[0044] 参考图2和图5,本发明提供的电主轴用双列浮动变位混合轴承包括：内圈2、外圈 1、圆柱滚子3、钢球5和保持架4。所述内圈2、所述外圈1以及所述保持架4均为环形结 构，且所述内圈2、外圈1和所述保持架4同心设置。
[0045] 所述内圈2滚道上具有朝向所述外圈1方向的凸起，所述凸起与所述内圈组成两 个U型卡槽结构，分别为第一 U型卡槽和第二U型卡槽，所述第一 U型卡槽21和第二U型 卡槽22如图2所示。参考图2,所述外圈的外滚道11采用圆柱面，这种结构可以同时为圆 柱滚子和钢球提供引导面，进而降低了加工难度，改变了传统浮动变位轴承的外圈设置钢 球滚道的设计理念，如图1。
[0046] 相对于图1中的结构，本实施例中的钢球与内外圈的接触方式、引导方式都有了 很明显的改进，且能够同时适应钢球和圆柱滚子引导的需要。
[0047] 所述保持架4设置于所述外圈1和所述内圈2之间；所述保持架4的内边缘与所 述内圈2同侧，所述保持架4的外边缘与所述外圈1同侧，即外圈位于外侧，内圈位于内侧， 保持架位于中间。可选的，所述保持架4采用黄铜或PEEK工程塑料制备而成。由于PEEK 工程塑料的密度远远小于黄铜的密度，可有效减小轴承高速运转的离心力，使浮动变位混 合轴承的极限转速进一步提升，达到采用单列钢球设计的浮动变动轴承极限转速。因此，优 选的，采用PEEK工程塑料制备制备保持架4。
[0048] 参考图3和图4,在所述保持架4上设置有两列滚动体安装孔，分别为第一列滚动 体安装孔和第二列滚动体安装孔。所述第一列滚动体安装孔与第一 U型卡槽相对应，所述 第二列滚动体安装孔与第二U型卡槽相对应。所述的滚动体安装孔由多个交替分布的长方 形兜孔44和球形兜孔45组成，且所述的第一列滚动体安装孔与所述的第二列滚动体安装 孔错位布置。为便于描述，将长方形兜孔中与圆柱滚子转动轴线方向