主轴和加工设备的制作方法

1.本实用新型涉及电主轴技术领域，具体地说，是涉及一种主轴和加工设备。


背景技术：

2.现有的主轴轴心绝大部分采用的是通过螺母锁紧轴承的形式，对轴承组件的内圈进行轴向限位，因主轴是高精密部件，对轴心上的螺纹的加工精度要求高，一般为了保证轴心上螺纹的旋合精度需要通过螺母对轴心上的螺纹进行配磨或配车加工，加工较为繁琐，成本较贵。此外，主轴在高速旋转，或在急速的加减速过程中，螺母易出现松脱的风险，造成主轴振动异常，且精密的螺纹配合对装配要求较高，当螺纹中存在微小的杂质，在旋合过程中就易出现损坏螺纹，造成螺母卡死的情况。另外，现在另一种主轴的轴承由预紧螺钉和预紧盖压紧轴承外圈，同时由预紧螺母对轴承内圈施加预紧力，同样也存在主轴正转或反转时预紧螺母易松脱的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的第一目的是提供一种主轴，该主轴的轴心无螺纹，可以减少螺母在锁紧过程中倾斜而造成的轴承受力不均匀，以及主轴在高速逆时针或顺时针旋转时，螺母松脱的风险，降低主轴成本。
4.本实用新型的第二目的是提供一种具有上述主轴的加工设备。
5.为实现上述第一目的，本实用新型提供一种主轴，包括轴心、轴承组件和端盖，轴心上靠近端部设置有限位台阶和定位部，轴承组件包括轴承内圈，端盖安装在定位部上并与限位台阶配合可沿轴心的轴向压紧轴承内圈。端盖朝向轴承组件的一侧设置有压紧凸台和定位槽，压紧凸台在轴向上与轴承内圈相对设置并与轴承组件抵接；定位部伸入定位槽内，定位部设置有连接面，定位槽设置有配合面，连接面和配合面沿着轴向相对设置，连接面与配合面之间设置有预紧间隙；主轴还包括固定件，端盖通过固定件固定在轴心上，固定件沿着轴向依次穿过连接面和配合面。
6.由上述方案可见，该主轴的轴心无螺纹，轴承组件通过端盖上均布的螺钉锁在轴心端面上对轴承组件的轴承内圈进行预紧，并通过端盖留有预压量达到锁紧螺母限位的效果，螺钉提供的锁紧力矩可等效为螺母的锁紧力矩。相对于现有技术采用螺纹旋合紧固的方式对轴承内圈进行固定，该主轴可以减少螺母在锁紧过程中倾斜而造成的轴承组件受力不均匀，以及主轴在高速逆时针或顺时针旋转时，螺母松脱的风险，同时，由于轴心无需加工螺纹，降低主轴成本，增加轴心的强度，主轴在高速运转时动平衡更好，振动更低。
7.一个优选的方案是，连接面和配合面均垂直于轴心的轴线。
8.由此可见，保证端盖施加于轴承内圈上的预紧力均匀。
9.一个优选的方案是，预紧间隙的宽度在0.01毫米至0.05毫米范围内。
10.由此可见，通过保证合适的预紧间隙，从而保证端盖施加于轴承组件的预紧力。
11.一个优选的方案是，固定件的数量为两个以上，多个固定件沿着端盖的周向布置。
12.进一步的方案是，固定件为螺钉，单个螺钉需要的锁紧力矩mt＝kpa/nb；其中，k为扭矩力矩系数；nb为螺钉的数量；pa为轴承组件的轴向锁紧力。
13.一个优选的方案是，压紧凸台呈环状，压紧凸台围成定位槽。
14.一个优选的方案是，定位部的外周壁光滑，定位部与定位槽间隙配合。
15.一个优选的方案是，轴承组件、端盖、限位台阶和定位部的数量均为两个；两个端盖分别通过固定件固定在轴心的两端对应的安装部上；两个轴承组件分别设置在两个端盖与对应的限位台阶之间。
16.由此可见，因现有的螺纹结构不是完全对称结构，而该主轴两端可以均采用端盖压紧固定的方式，可以减少主轴高速运转过程中的动不平衡量，主轴在高速运转时动平衡更好，振动更低。
17.一个优选的方案是，轴心还包括刀柄安装部，刀柄安装部沿着轴向自连接面向远离轴承组件的方向延伸，刀柄安装部的端面与连接面之间的距离大于端盖的外端面与连接面之间的距离。
18.由此可见，刀柄安装部的端面伸出至端盖外，从而保证刀柄与轴心的前端面贴合或留有小的间隙。
19.一个优选的方案是，轴承组件包括轴承和隔环，轴承的数量为二个以上和/或隔环的数量为二个以上，轴承和隔环沿着轴向交替布置，隔环与轴承内圈抵接。
20.为实现上述第二目的，本实用新型提供一种加工设备，包括上述的主轴。
附图说明
21.图1是本实用新型主轴实施例的剖视图。
22.图2是图1中a处的局部放大图。
23.图3是本实用新型主轴实施例中位于轴心前端的端盖的剖视图。
24.图4是本实用新型主轴实施例中位于轴心前端的端盖的立体图。
25.图5是图1中b处的局部放大图。
26.图6是本实用新型主轴实施例中位于轴心后端的端盖的剖视图。
27.图7是本实用新型主轴实施例中位于轴心后端的端盖的立体图。
28.以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
29.参见图1和图2，本实施例的加工设备为车床等用于机械加工的设备。加工设备包括主轴、刀具和电机转子4。
30.主轴包括轴心1、两个轴承组件2和两个端盖3，电机转子4通过过盈配合的方式套接固定在轴心1上。两个轴承组件2分别设置在轴心1的两端，两个端盖3也分别设置在轴心1的两端。轴心1靠近两端处均设置有限位台阶11和定位部12，每个轴承组件2均被限制在对应的限位台阶11与端盖3之间。
31.位于轴心1前端的轴承组件2包括四个轴承21和五个隔环22，轴承21和隔环22沿着轴向交替布置，轴承21包括沿着径向布置的轴承外圈211和轴承内圈212，轴承内圈212通过过盈配合的方式套接在轴心1上，隔环22套接在轴心1上并与轴心1间隙配合，隔环22与轴承
内圈212沿着轴向抵接。
32.位于轴心1后端的轴承组件2包括两个轴承21和三个隔环22，轴承21和隔环22也是沿着轴向交替布置。
33.每个端盖3安装在对应的定位部12上并与对应的限位台阶11配合沿轴心1的轴向压紧对应的轴承内圈212。每个端盖3朝向对应的轴承组件2的一侧均设置有压紧凸台31和定位槽32，压紧凸台31呈环状，压紧凸台31围成定位槽32，压紧凸台31在轴向上与对应的轴承内圈212相对设置并与对应的轴承组件2抵接。
34.如图2至4所示，定位部12伸入对应的定位槽32内，定位部12的外周壁光滑，没有设置螺纹，定位部12与定位槽32间隙配合。定位部12设置有连接面121，定位槽32设置有配合面321，连接面121和配合面321沿着轴向相对设置，连接面121和配合面321均垂直于轴心1的轴线，连接面121与配合面321之间设置有预紧间隙5，预紧间隙5的宽度d在0.01毫米至0.05毫米范围内，优选地，预紧间隙5的宽度为0.02毫米，为保证预紧间隙，需要对端盖3的压紧凸台31进行打磨。位于轴心1的前端的配合面321与对应的压紧凸台31的端面之间的距离为l1，轴心1的连接面121与轴承组件2与压紧凸台31抵接的面之间的距离为l2，l1＝l2+d。参见图5至7，位于轴心的后端的配合面321与对应的压紧凸台31的端面之间的距离为l3，轴心1的连接面121与轴承组件2与压紧凸台31抵接的面之间的距离为l4，l3＝l4+d。
35.另外，主轴还包括多个固定件，两个端盖3均通过固定件固定在轴心1的两端对应的安装部上，固定件沿着轴向依次穿过对应的连接面121和配合面321。多个固定件沿着对应的端盖3的周向均匀布置，固定件为螺钉。位于轴心1前端的端盖3上设置有六个规格为m5的螺钉沉孔33，轴心1对应的配合面321上设置有六个规格为m5的螺纹孔13，可以根据轴心1的壁厚选取合适的螺钉大小，轴承组件2所需的锁紧力矩通过端盖3上均布的六个规格为m5的螺钉的锁紧力矩提供。单个螺钉需要的锁紧力矩mt＝kpa/nb；其中，k是一个扭矩力矩系数，该扭矩力矩系数的值取决于螺钉的规格以及摩擦表面状态等；nb为螺钉的数量；pa为轴承组件2的轴向锁紧力，可通过查找轴承21样本取得。端盖3上的螺钉在锁紧过程中要使用力矩扳手，在对称方向依次对螺钉进行锁紧，确保轴承组件2受力均匀。轴心1后端的端盖3的紧固方式与轴心1前端的端盖3的紧固方式相同，不再赘述。
36.轴心1还包括刀柄安装部14，刀柄安装部14沿着轴向自连接面121向远离轴承组件2的方向延伸，刀柄安装部14的端面141与连接面121之间的距离d1大于端盖3的外端面34与连接面121之间的距离d2。这样，刀柄安装部14的端面141伸出至端盖3外，从而保证刀具的刀柄与刀柄安装部14的端面141贴合或留有小的间隙。
37.由上可见，本实用新型通过端盖压紧轴承内圈的方式，可以取消轴心上的螺纹，降低了轴心的加工难度，也降低了主轴成本，因螺纹结构不是完全对称结构，可以减少主轴高速运转过程中的动不平衡量，主轴在高速运转时动平衡更好，振动更低。同时可以保持轴承组件的轴向固定，轴心无需加工螺纹，达到锁紧螺母的效果，且可以减少锁紧螺母在锁紧过程中倾斜而造成的轴承受力不均匀，以及主轴在高速正/反转时，螺母松脱的风险。降低轴心加工难度和主轴的成本，高速运转下主轴动不平衡量最小。
38.此外，端盖上螺钉的数量也可以根据实际需要进行变化。前轴承组件和后轴承组件中轴承和隔环的数量均可以根据需要进行改变。前轴承组件和/或后轴承组件中轴承的数量也可以均为一个；或者前轴承组件和/或后轴承组件仅包括多个沿着轴向布置的轴承，
相邻两个轴承内圈抵接，端盖直接抵接在最外侧的轴承的内圈上。预紧间隙的宽度和压紧凸台的高度均可根据需要进行改变。位于轴心前端的连接面与配合面之间的预紧间隙与位于轴心后端的预紧间隙的宽度也可以不等。上述改变也能实现本实用新型的目的。
39.最后需要强调的是，以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。