專利名稱：主軸單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機(jī)床的主軸單元，所述主軸單元包括主軸殼體和布置在該主軸殼體中的主軸馬達(dá)，所述主軸馬達(dá)具有布置在主軸上的轉(zhuǎn)子和借助定子支座相對(duì)于主軸殼體固定住的定子，以及具有首先是前方的、尤其是朝向工作腔的主軸軸承單元和后方的、 背離該工作腔的主軸軸承單元，所述主軸軸承單元將主軸以可圍繞著主軸軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的方式支承。
背景技術(shù)：
這種主軸單元由現(xiàn)有技術(shù)所公知。機(jī)床的主軸單元限定了主軸在機(jī)床的所有軸向上相對(duì)于其它加工單元的準(zhǔn)確幾何位置，并且因此，能以其制造工件的精準(zhǔn)度是至關(guān)重要的。因此，在公知的機(jī)床中，主軸單元與主軸馬達(dá)、前方的主軸軸承單元和后方的主軸軸承單元裝配為整體系統(tǒng)，并且得到檢查，從而使得主軸單元只能作為整體裝配在機(jī)床上或者拆下來。這需要主軸單元的相對(duì)于機(jī)床非常精準(zhǔn)的取向，尤其是對(duì)于機(jī)床的機(jī)架的取向， 因?yàn)橥ㄟ^主軸單元相對(duì)于機(jī)床尤其是相對(duì)于機(jī)床的機(jī)架取向，確定了機(jī)床在制造工件時(shí)的總體上的精準(zhǔn)度。但是如果主軸單元損壞，尤其是在主軸馬達(dá)的或者主軸軸承單元之一的區(qū)域內(nèi)損壞，那么就必須將整個(gè)主軸單元從機(jī)床上拆下來，并且?guī)У街圃鞆S進(jìn)行裝配，因?yàn)橹挥性谥圃鞆S中才能基于對(duì)精準(zhǔn)性的高要求而拆卸并重新裝配主軸單元。但這有以下缺點(diǎn)，S卩，將主軸單元從其正處于生產(chǎn)過程中的機(jī)床上拆下來并且對(duì)該主軸單元進(jìn)行修理通常需要大約一周的時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明基于以下任務(wù)，S卩，以如下方式改進(jìn)開頭所述類型的用于機(jī)床的主軸單元，即，使該主軸單元在維持精準(zhǔn)度要求的情況下更便于裝配和修理。該任務(wù)在開頭所述類型的主軸單元中依據(jù)本發(fā)明由以下方式來解決，S卩，在裝配狀態(tài)中，前方的主軸軸承單元和后方的主軸軸承單元能夠與定子支座相連接成一個(gè)單元， 該單元包括主軸馬達(dá)和主軸，并且可以作為整體置入到主軸殼體或者從該主軸殼體中取出，并且在運(yùn)行狀態(tài)中，至少前方的主軸軸承單元能夠通過配合面相對(duì)于主軸殼體精確地定位和固定。依據(jù)本發(fā)明的解決方案的優(yōu)點(diǎn)可由以下看出，S卩，在該解決方案中存在以下可能性，g卩，主軸軸承單元可以連同定子支座、主軸馬達(dá)和主軸一起從主軸殼體中取出，或者置入到主軸殼體中，從而使這種主軸殼體本身不必從機(jī)床上拆卸下來或者被更換，進(jìn)而該主軸殼體能夠保留在其相對(duì)于機(jī)床的一次性給定的取向上，而僅對(duì)帶有主軸馬達(dá)和主軸的主軸軸承單元進(jìn)行替換，這些僅由以下方式實(shí)現(xiàn)，即，能夠?qū)⒅鬏S軸承單元與定子支座連接成
4一個(gè)包括主軸馬達(dá)和主軸的單元，該單元可以作為整體從主軸殼體中取出。此外，通過配合面在運(yùn)行狀態(tài)中準(zhǔn)確地限定前方和后方的主軸軸承單元相對(duì)于主軸殼體的位置，從而使得在生產(chǎn)中設(shè)立的機(jī)床中存在以下可能性，即，將這樣的包括主軸軸承單元、定子支座、主軸馬達(dá)和主軸的單元以另一個(gè)相符的單元更換，在另一個(gè)單元中，再次將主軸軸承單元相對(duì)于主軸殼體借助配合面在同樣準(zhǔn)確的取向上相對(duì)于機(jī)床定位，因?yàn)樵撝鬏S殼體相對(duì)于機(jī)架保持不變。此外，這樣的主軸單元卻還提供了以下可能性，例如，可以通過高度精確的加工制造出與機(jī)床、尤其是與機(jī)床的機(jī)架在一起的主軸殼體，從而在這種情況下能通過主軸殼體和機(jī)架的共同的高度精確的加工而避免主軸殼體相對(duì)于機(jī)架取向的成本過高的過程。關(guān)于在運(yùn)行狀態(tài)中主軸軸承單元相對(duì)于主軸殼體的取向，至今還沒有更詳盡的說明。則有利的解決方案作如下設(shè)置，S卩，前方的主軸軸承單元在運(yùn)行狀態(tài)中可以通過起徑向定位作用的配合面而相對(duì)于主軸殼體定位。但因?yàn)榧兇庵挥衅饛较蚨ㄎ蛔饔玫呐浜厦娌蛔阋灶A(yù)定前方主軸軸承單元的準(zhǔn)確位置，所以優(yōu)選作如下設(shè)置，即，在運(yùn)行狀態(tài)中，前方主軸軸承單元可以通過起軸向定位作用的面而相對(duì)于主軸殼體定位。為能相對(duì)主軸殼體同樣準(zhǔn)確定位后方主軸軸承單元，后方主軸軸承單元同樣在運(yùn)行狀態(tài)中能夠通過起徑向定位作用的配合面而相對(duì)于主軸殼體定位和固定。此外，同樣聯(lián)系后方主軸軸承單元作如下設(shè)置，即，后方主軸軸承單元在運(yùn)行狀態(tài)中通過起軸向定位作用的面相對(duì)于主軸殼體定位和固定。為了在裝配狀態(tài)中能夠?qū)⒂芍鬏S軸承單元、定子支座、主軸馬達(dá)和主軸組成的所述單元以簡(jiǎn)單的方式并且作為整體置入到主軸殼體中，優(yōu)選作如下設(shè)置，即，與參照插入方向位于后方的主軸軸承單元的起徑向定位作用的配合面相比，參照插入方向位于前方的主軸軸承單元的起徑向定位作用的配合面以更小的與主軸軸線的徑向間距來布置。由此，由配合面的不同徑向間距提供了以下可能性，S卩，在插入方向上位于前方的主軸軸承單元的配合面不與在插入方向上位于后方的主軸軸承單元的配合面接觸，而是用于這兩個(gè)主軸軸承單元的兩個(gè)配合面能夠無接觸地向著彼此運(yùn)動(dòng)，直到各自的配合面相互碰觸，以便確定主軸軸承單元相對(duì)于主軸殼體的徑向定位。此外作如下設(shè)置，S卩，前方主軸軸承單元的和后方主軸軸承單元的起軸向定位作用的面可通過在相同方向上移動(dòng)而相互貼靠，也就是說，例如通過在插入方向上的移動(dòng)，不但前方主軸軸承單元的起軸向定位作用的面，而且后方主軸軸承單元的起軸向定位作用的面也能朝向彼此移動(dòng)，并能最終貼靠，或者在拆卸該單元時(shí)能夠相互分離地移動(dòng)。在依據(jù)本發(fā)明的解決方案的上下文中，至今還沒有關(guān)于運(yùn)行狀態(tài)中定子支座的定位做出詳細(xì)說明。原則上可以考慮的是，在運(yùn)行狀態(tài)中將定子支座通過這兩個(gè)主軸軸承單元來相對(duì)于主軸定位，以便能夠?qū)⒍ㄗ雍娃D(zhuǎn)子之間的間隙保持在必需的公差范圍內(nèi)。然而為了在運(yùn)行狀態(tài)中在定子支座的定位中具有更大的自由度，優(yōu)選作如下設(shè)置，即，能夠在運(yùn)行狀態(tài)中將定子支座通過起徑向定位作用的面相對(duì)于主軸殼體定位，所述起徑向定位作用的面不需要具有與用于前方的和后方的主軸軸承單元的在徑向上作用的配合面相同的精確度。因?yàn)槎ㄗ又ё谶\(yùn)行狀態(tài)中由于在定子中的熱生成而承受高的熱負(fù)荷，進(jìn)而至少暫時(shí)地遭受強(qiáng)烈的加熱，所以優(yōu)選作如下設(shè)置，即，定子支座在運(yùn)行狀態(tài)中以如下方式布置在主軸殼體中，即，使該定子支座在不形成機(jī)械應(yīng)力(Spanrumg)的情況下能夠在平行于主軸軸線的方向上熱膨脹。出于這個(gè)原因作如下設(shè)置，即，所述主軸軸承單元在運(yùn)行狀態(tài)中布置在一個(gè)相對(duì)于定子支座的位置上，其中該定子支座在不產(chǎn)生平行于主軸軸線地作用于主軸軸承單元上的力的情況下能夠熱膨脹。也就是說，定子支座在運(yùn)行狀態(tài)中以如下方式裝入，即，該定子支座尤其不產(chǎn)生作用于主軸軸承單元的力，因?yàn)橛纱藭?huì)顯著損害主軸引導(dǎo)的精確度。這在結(jié)構(gòu)上例如可通過以下方式實(shí)現(xiàn)，S卩，使定子支座在運(yùn)行狀態(tài)中能由于熱膨脹作用而相對(duì)于主軸軸承單元中的至少一個(gè)移動(dòng)。這可例如通過以下方式實(shí)現(xiàn)，S卩，定子支座與主軸單元中的至少一個(gè)通過能夠在平行于主軸軸線的方向上移動(dòng)的元件相連接。這樣的可移動(dòng)的元件可能例如是徑向于主軸軸線延伸的薄金屬壁或者金屬薄膜， 所述薄金屬壁或者金屬薄膜雖然在徑向上造成各個(gè)主軸軸承單元相對(duì)于定子支座不活動(dòng)地定位，然而在平行于主軸軸線的方向上允許了在定子支座和主軸軸承單元之間的移動(dòng)可能性。另一個(gè)有利的解決方案作如下設(shè)置，S卩，定子支座在運(yùn)行狀態(tài)中在軸向上能相對(duì)于主軸軸承單元中的至少一個(gè)自由移動(dòng)，也就是說，在運(yùn)行狀態(tài)中，不再進(jìn)行定子支座到主軸單元中的至少一個(gè)上的固定，而是在最簡(jiǎn)單的情況下在該主軸軸承單元和定子支座之間存在自由空間。例如可以考慮的是，以在運(yùn)行狀態(tài)中相對(duì)于兩個(gè)主軸軸承單元能夠自由活動(dòng)的方式布置定子支座，從而由此使定子支座的熱膨脹不可能會(huì)導(dǎo)致問題。但是這可能會(huì)導(dǎo)致關(guān)于定子支座在主軸殼體中的抗相對(duì)扭轉(zhuǎn)的固定的問題，并且此外還可能導(dǎo)致在從運(yùn)行狀態(tài)過渡到裝配狀態(tài)中時(shí)在構(gòu)成由定子支座和主軸軸承單元組成的單元的情況下造成問題，從而使定子支座和主軸軸承單元不能拆卸。出于這個(gè)原因，一種有利的解決方案作如下設(shè)置，S卩，定子支座在運(yùn)行狀態(tài)中相對(duì)于主軸軸承單元中的僅一個(gè)固定住，也就是說與該主軸軸承單元?jiǎng)傂缘鼗蛘卟换顒?dòng)地連接。通過將定子支座固定在主軸單元之一上使得以下相對(duì)簡(jiǎn)單，S卩，為了裝配或拆卸而制造由主軸軸承單元和定子支座組成的單元，但為了形成運(yùn)行狀態(tài)再次以同等程度拆分開。為了不讓定子支座的熱膨脹變的過大，并且尤其也是為了定子能夠充分冷卻，優(yōu)選作如下設(shè)置，即，定子支座構(gòu)造為用于定子的冷卻殼套。就此而言，定子支座具有雙重作用，S卩，一方面在裝配狀態(tài)中制造在主軸軸承單元之間的連接，并將這些主軸軸承單元相對(duì)彼此保持在限定的取向上，并且另一方面讓定子得到最優(yōu)的冷卻。在此，定子支座優(yōu)選以如下方式構(gòu)造，S卩，定子支座在背離定子的一側(cè)上具有延伸的冷卻流道。優(yōu)選地，最好通過以下方式實(shí)現(xiàn)冷卻，S卩，定子支座連同主軸殼體的朝向該定子支座的內(nèi)面構(gòu)成共同起作用的密封面，以便密封住冷卻流道，從而由此在主軸殼體的內(nèi)面和定子支座的背離定子的外側(cè)之間引導(dǎo)冷卻劑。此外，本發(fā)明還涉及一種帶有機(jī)架、刀具支架以及主軸單元的機(jī)床，其中，依據(jù)本發(fā)明，主軸單元根據(jù)一個(gè)或者多個(gè)前面介紹的實(shí)施例構(gòu)造成。最后，本發(fā)明還涉及一種將借助前方主軸軸承單元和后方主軸軸承單元支承住的主軸裝配在機(jī)床的主軸殼體中的方法，其中，依據(jù)本發(fā)明，所述主軸軸承單元為了形成裝配狀態(tài)而與定子支座連接，并且將這個(gè)單元裝入到主軸殼體中或者從該主軸殼體中拆下來， 并且為了形成運(yùn)行狀態(tài)，將主軸軸承單元借助配合面準(zhǔn)確地定位在主軸殼體上。在此特別有利的是，將包括主軸軸承單元、定子支座、主軸馬達(dá)和主軸的單元預(yù)裝配好隨時(shí)準(zhǔn)備運(yùn)行，從而使得主軸軸承單元相對(duì)彼此的準(zhǔn)確取向已經(jīng)得到提供。在此尤其有利的是，包括主軸軸承單元、定子支座、主軸馬達(dá)和主軸的單元在預(yù)裝配好的狀態(tài)中尤其是在檢驗(yàn)臺(tái)上行進(jìn)(einfahren)并且得到檢測(cè)，從而使得由此一方面這些單元能夠簡(jiǎn)單地夠到，另一方面也能夠簡(jiǎn)單地得到檢測(cè)和行進(jìn)。在此，一種特別有利的解決方案作如下設(shè)置，S卩，包括主軸軸承單元、定子支座、主軸馬達(dá)和主軸的單元在維持精準(zhǔn)度的情況下可以作為模塊可更換地裝配到一個(gè)且同一個(gè)主軸殼體中，從而使得由此存在以下可能性，即，在用于生產(chǎn)的機(jī)床中以簡(jiǎn)單的方式修理在主軸單元中的損壞，即通過以下方式在不拆卸下主軸殼體的情況下更換包括主軸軸承單元、定子支座、主軸馬達(dá)和主軸的單元。依據(jù)本發(fā)明的方法的另一種有利的解決方案作如下設(shè)置，S卩，將主軸殼體以所期望的精準(zhǔn)度設(shè)置在機(jī)床的機(jī)架上，并且然后置入包括主軸軸承單元、定子支座、主軸馬達(dá)和主軸的單元，從而使得由此不需要將主軸殼體相對(duì)于機(jī)架高度精確地取向。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)是以下描述以及實(shí)施例圖示的主題。在圖中圖1示出依據(jù)本發(fā)明的機(jī)床的第一實(shí)施例的透視的示意圖；圖2示出依據(jù)線2-2剖開圖1中的主軸單元的剖面圖；圖3示出圖2中的區(qū)域A的放大示圖；圖4示出沿著圖2中的線4-4的剖面圖；圖5示出圖2中的區(qū)域B的放大示圖；圖6示出沿著圖2中的線6-6的剖面圖；圖7示出依據(jù)本發(fā)明可以從裝配狀態(tài)中的主軸殼體中取出的單元的示圖，包括前方的主軸軸承單元、后方的主軸軸承單元、定子支座以及主軸馬達(dá)和主軸，以及圖8示出依據(jù)本發(fā)明的機(jī)床的第二實(shí)施例的類似于圖5的剖面圖。
具體實(shí)施例方式作為整體以10標(biāo)記的機(jī)床的在圖1中所示的第一實(shí)施例包括機(jī)架12，在該機(jī)架上
7布置有作為整體以14標(biāo)記的刀具支架，該刀具支架例如具有轉(zhuǎn)塔頭16，在該轉(zhuǎn)塔頭上可以裝配大量刀具18。所述轉(zhuǎn)塔頭16例如能夠在X軸線的方向上和Z軸線的方向上相對(duì)于機(jī)架12移動(dòng)，以便能夠加工工件W，該工件可圍繞著主軸軸線22轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在作為整體以20標(biāo)記的主軸單元中。如圖2中所示，所述主軸單元20包括主軸殼體30，該主軸殼體例如牢固地或者也以能相對(duì)于機(jī)架12移動(dòng)的方式布置，但是考慮到該主軸殼體相對(duì)于機(jī)床10的傳統(tǒng)軸向的布置方式，例如相對(duì)于機(jī)床10的X軸線和機(jī)床10的Z軸線的布置方式，該主軸殼體必須精確地參照機(jī)架10來布置和取向，因?yàn)橥ㄟ^所述主軸殼體30例如預(yù)先規(guī)定了主軸軸線22相對(duì)于機(jī)床10的已設(shè)置的X軸線和Z軸線的取向。在主軸殼體30上可以在運(yùn)行狀態(tài)中在精確的相對(duì)于主軸殼體30的取向上裝配作為整體以32標(biāo)記的前方主軸軸承單元以及作為整體以34標(biāo)記的后方主軸軸承單元，其中， 如圖3和圖4中所示，為此所述主軸殼體30為了定位前方主軸軸承單元32而在徑向于主軸軸線22地具有徑向的配合面42，該配合面例如布置為朝向主軸軸線22，并且與前方主軸軸承單元32的徑向配合面44共同起作用，其中，兩個(gè)配合面42和44優(yōu)選朝向主軸軸線22 分布為圓柱狀的。此外，前方主軸軸承單元32相對(duì)于主軸殼體30通過主軸殼體30的橫向于主軸軸線22分布的貼合面46和前方主軸軸承單元32的相應(yīng)的支撐面48而在軸向上參照主軸軸線22精確定位，從而使得整體上所述前方主軸軸承單元32相對(duì)于機(jī)架以與主軸殼體30相同的定位精準(zhǔn)度定位。如圖5和圖6中所示，在運(yùn)行狀態(tài)中，后方主軸軸承單元34也能夠相對(duì)于主軸殼體30精確地定位，即通過主軸殼體30的配合面52來定位，該配合面優(yōu)選為同樣朝向主軸軸線22分布為圓柱形的，并且與后方主軸軸承單元34的配合面M共同起作用，以便由此將后方的主軸軸承單元34徑向于主軸軸線22精確地相對(duì)于主軸殼體定位。 此外，所述主軸殼體30設(shè)有貼合面56，所述后方主軸軸承單元34可以利用支撐面 58貼靠到該貼合面上。貼合面56和與之共同起作用的支撐面58同樣橫向于主軸軸線22分布，優(yōu)選地與主軸軸線垂直地分布并且在與主軸殼體30的貼合面46和前方主軸軸承單元32的支撐面 48相同的方向上取向，從而使前方主軸軸承單元32和后方主軸軸承單元34通過相同的移動(dòng)在平行于主軸軸線22的相同方向上分別能夠利用支撐面48或58在貼合面46或56上進(jìn)行貼靠。與由現(xiàn)有技術(shù)公知的解決方案相反，前方主軸軸承單元32和后方主軸軸承單元 34不能單獨(dú)地裝配在主軸殼體30上，而是如圖7中所示作如下設(shè)置，即，在裝配狀態(tài)中，在裝配主軸軸承單元32和34之前和期間以主軸軸承單元32和34以及定子支座60構(gòu)成單元70，在該單元中，所述主軸軸承單元32和34通過定子支座60相對(duì)彼此精確定位，其中， 為此該定子支座60具有前方的和后方的貼合面62或64，主軸軸承單元32和34可以利用支撐面66或68貼靠在這些貼合面上，并且由此能夠相對(duì)于定子支座60固定。優(yōu)選地，為了達(dá)到裝配狀態(tài)，在前方主軸軸承單元32和后方主軸軸承單元34以及定子支座60之間通過利用旋擰元件72和74進(jìn)行的旋擰固定實(shí)現(xiàn)連接，所述旋擰元件穿通
8過相應(yīng)的主軸軸承單元32或34，并且能夠從貼合面62和64這側(cè)旋入到定子支座60中，從而使所述旋擰元件72和74在相互共同起作用的貼合面62和支撐面66的區(qū)域加載對(duì)前方主軸軸承單元32和定子支座60，并且旋擰元件74在相互貼靠的貼合面64以及支撐面68 的區(qū)域內(nèi)直接加載后方主軸軸承單元34和定子支座60，進(jìn)而將各個(gè)貼合面62、64以及支撐面66、68力鎖合地相對(duì)彼此固定住。所述定子支座60優(yōu)選呈殼罩狀地或者呈套筒狀地構(gòu)造，并且在背離主軸軸線22 的外側(cè)82上包圍著定子80，其中，定子80利用外側(cè)82貼靠在定子支座60的內(nèi)側(cè)84上， 并且利用外側(cè)82相對(duì)于該定子支座不僅在朝向主軸軸線22的徑向方向上支持在定子支座 60的內(nèi)側(cè)84上，而且還在軸向上固定住。在此，在定子80和定子支座60之間的固定可以力鎖合地、形狀鎖合地或者材料鎖合(stoffschlUssig)地實(shí)現(xiàn)，從而使定子80相對(duì)于定子支座60不僅抵抗徑向于主軸軸線 22的移動(dòng)而固定，也抵抗平行于主軸軸線22的移動(dòng)而固定。優(yōu)選地，定子80包括疊片組86，在該疊片組中纏裹了定子繞組88，并且該疊片組具有配屬于主軸軸線22的磁極面92。有效的是，定子80的外側(cè)82由疊片組86的外側(cè)構(gòu)成，所述疊片組也承載著定子繞組88，并且所述疊片組將在定子繞組88中產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出到定子支座60上，優(yōu)選平面地通過疊片組86的平坦地貼靠在定子支座60的內(nèi)側(cè)84上的外側(cè)82來導(dǎo)出，從而使定子支座60同樣用于導(dǎo)出在定子80中產(chǎn)生的熱量。此外，所述疊片組86還構(gòu)成朝向轉(zhuǎn)子90的磁極面92，其中，在磁極面92和轉(zhuǎn)子 90之間存在常規(guī)的間隙94，從而使轉(zhuǎn)子90能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)。所述轉(zhuǎn)子90坐落在作為整體以100標(biāo)記的主軸上，該主軸例如構(gòu)造為主軸管102， 進(jìn)而具有中央通道104。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子90利用內(nèi)面106力鎖合地貼靠在主軸100的罩面108上，并且由此力鎖合地與主軸100連接，從而明確地通過主軸100的轉(zhuǎn)動(dòng)位置和軸向位置來確定轉(zhuǎn)子90的位置。由此，定子80和轉(zhuǎn)子90構(gòu)成作為整體以110標(biāo)記的主軸馬達(dá)，用于驅(qū)動(dòng)主軸100， 其中，轉(zhuǎn)子對(duì)于定子80的相對(duì)定位通過將主軸100支承在主軸軸承單元32和34中來實(shí)現(xiàn)。為此，前方主軸軸承單元32包括軸承殼體122，該軸承殼體一方面構(gòu)成配合面44 和支撐面48，并且此外也構(gòu)成用于將軸承殼體122支持在定子支座60上的支撐面66。此外，所述軸承殼體122構(gòu)成軸承座124，作為整體以130標(biāo)記的前方軸承單元坐落在該軸承座中，該前方軸承單元例如包括三個(gè)主軸軸承132、134和136，其中，例如在主軸軸承134和主軸軸承136之間布置有中間環(huán)138，該中間環(huán)具有以下功能，即，容納過剩的軸承潤(rùn)滑脂并且在需要時(shí)再次輸送給軸承。此外，構(gòu)成前方軸承單元130并且包括主軸軸承132、134和136的軸承組可以通過作用于最前方的主軸軸承132的支撐環(huán)140而在主軸軸線22的方向上張緊，其中，所述支撐環(huán)140優(yōu)選作為迷宮環(huán)與主軸100的頭部142共同起作用，以便在主軸100的頭部142 和支撐環(huán)140之間實(shí)現(xiàn)盡可能良好的密封。由主軸軸承132、134和136構(gòu)成的軸承組本身卻坐落在布置在主軸100上尤其是主軸管102上的、布置在主軸頭142附近的軸承座144上，主軸軸承132、134和136優(yōu)選壓到該軸承座上。后方主軸軸承單元34同樣包括軸承殼體152，該軸承殼體設(shè)置有配合面M以及支撐面58，并且此外還設(shè)有用于將軸承殼體152相對(duì)于定子支座60固定住的支撐面68。此外，所述軸承殼體152設(shè)有軸承座154，后方軸承單元160坐落在該軸承座中，該后方軸承單元例如構(gòu)造為圓柱滾子軸承，在該圓柱滾子軸承中可以調(diào)設(shè)徑向的預(yù)應(yīng)力。通過支撐環(huán)170實(shí)現(xiàn)將后方軸承單元160固定在軸承座154中，該支撐環(huán)可以固定在軸承殼體152上，也就是在將背離主軸馬達(dá)110的一側(cè)裝配在軸承殼體152上時(shí)加以固定。在依據(jù)本發(fā)明的主軸單元20中，首要地通過帶有前方軸承單元130的前方主軸軸承單元32來相對(duì)于軸承殼體30限定主軸軸線122的位置和取向，而后方軸承單元160首要用于額外的支持住主軸100。在依據(jù)本發(fā)明的主軸單元20中現(xiàn)在存在以下可能性，即，包括了定子支座60、前方主軸軸承單元32和后方主軸軸承單元34以及布置在定子支座60內(nèi)的主軸馬達(dá)110和由主軸軸承單元32和34支承住的主軸100的單元70被預(yù)先裝配好隨時(shí)準(zhǔn)備運(yùn)行，并且進(jìn)入檢驗(yàn)臺(tái)上并得到測(cè)量，也就是在未將該單元置入到主軸殼體30中的情況下。在此例如以如下方式構(gòu)建所述單元70，即，首先將支撐環(huán)140在主軸100上推上， 并且定位在主軸頭142的附近，并且然后將包括有主軸軸承132、134、136和中間環(huán)138的軸承組壓到主軸100的軸承座144上。然后，將所述主軸100連同包括有主軸軸承132、134和136和中間環(huán)138的軸承組裝配在軸承殼體122中，并且所述軸承組通過將支撐環(huán)140固定在軸承殼體122上而張緊。接著，將主軸馬達(dá)110的轉(zhuǎn)子90以內(nèi)面106力鎖合地裝配在主軸100的罩面108 上，并且接著實(shí)現(xiàn)將轉(zhuǎn)子90推入到定子80中，所述定子已經(jīng)坐落在定子支座60中，并且通過旋擰元件72將軸承殼體122與定子支座60連接。接著，進(jìn)行后方主軸軸承單元34的裝配，所述裝配包括借助旋擰元件74將軸承殼體152裝配在定子支座60上，并且將后方軸承單元160置入到軸承殼體52中，以及在朝向主軸軸線的徑向方向上合適地預(yù)張緊后方軸承單元160，以及通過支撐環(huán)170固定后方軸承單元160。無論是在將前方主軸軸承單元32還是后方主軸軸承單元34裝配在定子支座60 上時(shí)，都要以所期望的精確度制造出主軸軸線22相對(duì)于配合面44和M以及支撐面48和 58的精確幾何位置，其中，包括了前方主軸軸承單元32和后方主軸軸承單元34以及定子支座60的單元70的組裝在裝配設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，所述裝配設(shè)備以與主軸殼體30相同的方式具有與配合面44和M共同起作用的配合面42和52，以及與支撐面48和58共同起作用的貼合面46和56，以便在裝配狀態(tài)中確保前方主軸軸承單元32和后方主軸軸承單元34相對(duì)彼此和相對(duì)于定子支座60的精確取向。所述預(yù)裝配好的并且進(jìn)入檢驗(yàn)臺(tái)的單元可根據(jù)圖7在該裝配狀態(tài)中作為整體被推入到圖2中所示的主軸殼體32中，也就是在與主軸軸線22平行的推入方向180上推入， 從主軸殼體30的前開口 182出發(fā)，其中，主軸殼體30的配合面42以及主軸殼體30的貼合面46直接連到前開口 182上。
1
在推入所述單元70時(shí)，在到達(dá)由主軸殼體30的貼合面46和56限定的最終姿態(tài)前不久，配合面42和44以及52和M相互進(jìn)行貼靠，其中，配合面52和M的徑向伸展比配合面42和44的徑向伸展小，從而尤其是配合面M在到達(dá)由貼合面46和56限定的最終姿態(tài)前不久才到達(dá)主軸殼體30，并且貼靠在這些貼合面上，以便一方面將后方主軸軸承單元34并且同時(shí)將前方主軸軸承單元32徑向于主軸軸線22精確地定位在主軸殼體30中。如圖2所示，在此以如下方式設(shè)定主軸殼體30，即，與在裝配狀態(tài)中完成裝配的單元70中的支撐面46和56的間距相比，由主軸殼體30構(gòu)成的貼合面46和56在主軸軸線 22的方向上相對(duì)彼此的間距稍微大一些，其中，前方主軸軸承單元32和后方主軸軸承單元 34牢固地與定子支座60連接，并且通過該定子支座相對(duì)彼此定位。在推入到主軸殼體30中的單元70中，首先前方主軸軸承單元32借助旋擰元件 184 (圖2、圖幻實(shí)現(xiàn)在主軸殼體30上的固定，其中，配合面42和44以及支撐面48保持貼靠在貼合面46上。由此，實(shí)現(xiàn)了第一主軸軸承單元32相對(duì)于主軸殼體30以前面已經(jīng)闡釋的精確度的精確取向，并且因?yàn)槭滓赝ㄟ^前方主軸軸承單元32給定了主軸軸線22相對(duì)于機(jī)架10 的取向和布置方式，所以已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了主軸軸線32相對(duì)于主軸殼體30進(jìn)而相對(duì)于機(jī)架12的精確取向。在此，首先后方主軸軸承單元34不相對(duì)于主軸殼體30固定，盡管配合面52和M 已經(jīng)預(yù)定了精確的徑向取向，但仍缺乏后方主軸軸承單元34相對(duì)于主軸殼體30的精確的軸向固定。出于這個(gè)原因，在相對(duì)于主軸殼體30固定住前方主軸軸承單元32之后，為了從裝配狀態(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)行狀態(tài)，后方主軸軸承單元34和定子支座60之間的連接通過松開旋擰元件 74來松開，從而使后方主軸軸承單元34在貼合面64和支撐面68之間構(gòu)造成間隙190的情況下能夠以如下程度以支撐面68在朝向貼合面56的方向上，也就是說在方向180上，朝向主軸殼體30移動(dòng)，即，使得后方主軸軸承單元34在運(yùn)行狀態(tài)中利用旋擰元件186精確地相對(duì)于主軸殼體30固定(圖5、圖6)。在這種情況下，后方軸承單元160允許軸承殼體152 的這種相對(duì)于主軸100在主軸軸線22的方向上的移動(dòng)經(jīng)過相符于間隙190的距離，其中， 為此例如所述后方軸承單元160構(gòu)造為圓柱滾子軸承。在運(yùn)行狀態(tài)中在貼合面64和支撐面68之間構(gòu)成的間隙100使定子支座60能夠由于通過定子80引起的升溫在主軸殼體30內(nèi)傳播，而不會(huì)前方主軸軸承單元32和后方主軸軸承單元34之間造成由于熱引起的機(jī)械應(yīng)力，進(jìn)而不會(huì)損害這些主軸軸承單元32、34相對(duì)于主軸殼體30的布置的精確度。在運(yùn)行狀態(tài)中優(yōu)選地通過設(shè)置在定子支座60上的支撐面192和194來實(shí)現(xiàn)定子支座60相對(duì)于主軸殼體30的支撐，所述支撐面可以貼靠在主軸殼體30的內(nèi)側(cè)上的貼合面 196和198上，進(jìn)而相對(duì)于主軸殼體30支撐并定位定子支座60進(jìn)而定子80，其中，用于在主軸殼體內(nèi)徑向地固定住定子支座60的支撐面192和194的和相應(yīng)的貼合面196和198 的精確度足夠高，以便以如下程度定位定子80，S卩，使在定子80和轉(zhuǎn)子90之間的間隙94保持在公差范圍內(nèi)。此外，定子支座60在軸向上的固位在運(yùn)行狀態(tài)中通過定子支座與前方主軸軸承單元32的仍然存在的連接來實(shí)現(xiàn)，以及同樣實(shí)現(xiàn)了定子支座在前方主軸軸承單元32上的抗相對(duì)扭轉(zhuǎn)的固位。單元70的拆卸以相反順序進(jìn)行，也就是說，首先松開后方主軸軸承單元34與主軸殼體30的固定，并且再次形成后方主軸軸承單元34相對(duì)于定子支座60的固定，并且接下來松開在前方主軸軸承單元32和主軸殼體30之間的連接，從而使所述單元70處在裝配狀態(tài)中，并且能夠再次作為整體去除，并且在這種情況下，前方主軸軸承單元32相對(duì)于后方主軸軸承單元34保持和在主軸殼體30中的情況一樣的取向。由此同樣存在如下可行性，即，將其中例如存在缺陷的這樣的單元70用另一個(gè)這樣的單元70替換，因?yàn)樗袉卧?0都預(yù)裝配好，并且已經(jīng)行進(jìn)，進(jìn)而在裝入到主軸殼體30 中后為主軸軸線22相對(duì)于機(jī)架12的取向和位置提供了相同的尺寸精度。為了能夠有效地從定子支座60導(dǎo)出熱量，該定子支座在其朝向主軸殼體30的側(cè) 202上設(shè)有冷卻流道204，這些冷卻流道處在支撐面192和194之間，并且朝向主軸殼體30 的內(nèi)面206敞開，然而在運(yùn)行狀態(tài)中由處于貼合面196和198之間的內(nèi)面206所遮蓋。為了密封由冷卻流道204構(gòu)成的用于冷卻劑的流動(dòng)腔210，這時(shí)在支撐面192和 194之間和在貼合面196和198必要時(shí)還有密封元件起作用。在圖8中所示的第二實(shí)施例中，主軸軸承單元34’包括帶有軸承殼體體212的軸承殼體152’，該軸承殼體體設(shè)有配合面討和支撐面58，其中，配合面M以與在第一實(shí)施例的主軸軸承單元34中相同的方式置入到主軸殼體30的配合面52中，并且支撐面58可以貼靠到主軸殼體30的貼合面56上。此外，軸承殼體體212包括承載著支撐面58的法蘭214， 所述旋擰元件186可以擰入到該法蘭中。此外，在軸承殼體152’上成型有在軸向上有彈性的、在平行于主軸軸線22的方向上實(shí)施為薄的圓環(huán)區(qū)域的壁216，該壁從在徑向上處于靠?jī)?nèi)的、容納后方軸承單元160的靠?jī)?nèi)區(qū)域218出發(fā)延伸到靠外的環(huán)形法蘭220，該環(huán)形法蘭可以借助旋擰元件74與定子支座 60牢固地連接。通過以下方式，即，徑向于主軸軸線22延伸的并且封閉地圍繞著主軸軸線22環(huán)繞的在軸向上有彈性的壁區(qū)域216基本上分布在垂直于主軸軸線22的平面上，則所述環(huán)形法蘭220能夠相對(duì)于軸承殼體體152’在平行于主軸軸線22的方向上移動(dòng)，但是基本上不能徑向于主軸軸線22移動(dòng)，從而同樣在軸承殼體體212不與主軸殼體30連接的情況下，該軸承殼體體212本身相對(duì)于定子支座60雖然能夠平行于主軸軸線22略微移動(dòng)，但是不能于主軸軸線22移動(dòng)。由此，在將所述單元70推入到主軸軸承殼體30中后，進(jìn)而同樣利用配合面M將軸承殼體體212導(dǎo)入到主軸殼體30的配合面52中后，能將該軸承殼體體212利用旋擰元件 186相對(duì)于主軸殼體30牢固地固定住，也就是在環(huán)形體220和法蘭240之間形成間隙190’， 該間隙使得定子支座60連同借助旋擰元件74固定在該定子支座上的環(huán)形法蘭220能夠在平行于主軸軸線22的方向上熱膨脹，而不會(huì)在這個(gè)方向上受約束，其中，所述環(huán)形法蘭220 仍然牢固地與定子支座60保持連接。此外，在主軸殼體30和軸承殼體體212之間的旋擰式連接的松開不會(huì)導(dǎo)致軸承殼體體212相對(duì)于定子支座60的位置的徑向錯(cuò)位，從而在松開旋擰元件186后，所述單元70 能夠以在第一實(shí)施例上下文中描述的方式方法從主軸殼體30中取出。
權(quán)利要求
1.用于機(jī)床(10)的主軸單元(20)，所述主軸單元包括主軸殼體(30)和布置在所述主軸殼體(30)中的主軸馬達(dá)(110)，所述主軸馬達(dá)具有布置在主軸(100)上的轉(zhuǎn)子(90)和借助定子支座(60)相對(duì)于所述主軸殼體(30)固定住的定子(80)，以及具有前方的主軸軸承單元(3 和后方的主軸軸承單元(34)，所述前方的主軸軸承單元和所述后方的主軸軸承單元將所述主軸(100)以圍繞著主軸軸線0 能轉(zhuǎn)動(dòng)的方式支承，其特征在于，在裝配狀態(tài)中，所述前方的主軸軸承單元(3 和所述后方的主軸軸承單元(34)能夠與所述定子支座(60)連接成為單元(70)，所述單元包括所述主軸馬達(dá)(110) 和所述主軸(100)，并且能夠作為整體置入到所述主軸殼體(30)中，或者能夠從所述主軸殼體中取出，并且在運(yùn)行狀態(tài)中，至少所述前方的主軸軸承單元(3 能夠通過配合面02、 44、52、54)相對(duì)于所述主軸殼體(30)精確地定位并固定住。
2.按照權(quán)利要求1所述的主軸單元，其特征在于，所述前方的主軸軸承單元(3 在運(yùn)行狀態(tài)中能夠通過起徑向定位作用的配合面(42、44)而相對(duì)于所述主軸殼體(30)定位并固定住。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的主軸單元，其特征在于，所述前方的主軸軸承單元(32) 在運(yùn)行狀態(tài)中能夠通過起軸向定位作用的面(46、48)而相對(duì)于所述主軸殼體(30)定位并固定。
4.按照以上權(quán)利要求之一所述的主軸單元，其特征在于，所述后方的主軸軸承單元 (34)在運(yùn)行狀態(tài)中能夠通過起徑向定位作用的配合面(52、54)而相對(duì)于所述主軸殼體 (30)定位并固定。
5.按照以上權(quán)利要求之一所述的主軸單元，其特征在于，所述后方的主軸軸承單元 (34)在運(yùn)行狀態(tài)中能夠通過起軸向定位作用的面(56、58)而相對(duì)于所述主軸殼體(30)定位并固定。
6.按照以上權(quán)利要求之一所述的主軸單元，其特征在于，與參照插入方向(180)位于后方的主軸軸承單元(3 的起徑向定位作用的配合面(42、44)相比，參照所述插入方向 (180)位于前方的主軸軸承單元(34)的起徑向定位作用的配合面(52、54)以更小的與所述主軸軸線02)的徑向間距來布置。
7.按照以上權(quán)利要求之一所述的主軸單元，其特征在于，所述前方的主軸軸承單元 (32)的和所述后方的主軸軸承單元(34)的起軸向定位作用的所述面06、48、56、58)能夠通過在同一個(gè)方向(180)上的移動(dòng)來相互貼靠。
8.按照以上權(quán)利要求之一所述的主軸單元，其特征在于，所述定子支座(60)在運(yùn)行狀態(tài)中能夠通過起徑向定位作用的面(192、194、196、198)而相對(duì)于所述主軸殼體(30)定位。
9.按照以上權(quán)利要求之一所述的主軸單元，其特征在于，所述定子支座(60)在運(yùn)行狀態(tài)中以如下方式布置在所述主軸殼體(30)中，即，所述定子支座在不形成機(jī)械應(yīng)力的情況下能夠在平行于所述主軸軸線02)的方向上熱膨脹。
10.按照權(quán)利要求9所述的主軸單元，其特征在于，所述主軸軸承單元(32、34)在運(yùn)行狀態(tài)中布置在相對(duì)于所述定子支座(60)的位置上，其中所述定子支座在不產(chǎn)生平行于所述主軸軸線02)地作用于所述主軸軸承單元(32、34)上的力的情況下能夠熱膨脹。
11.按照以上權(quán)利要求之一所述的主軸單元，其特征在于，所述定子支座(60)在運(yùn)行狀態(tài)中能夠通過熱膨脹相對(duì)于所述主軸軸承單元(32、34)中的至少一個(gè)移動(dòng)。
12.按照以上權(quán)利要求之一所述的主軸單元，其特征在于，所述定子支座(60)在運(yùn)行狀態(tài)中能夠在軸向上相對(duì)于所述主軸軸承單元(32、34)中的至少一個(gè)自由移動(dòng)。
13.按照以上權(quán)利要求之一所述的主軸單元，其特征在于，所述定子支座(60)在運(yùn)行狀態(tài)中相對(duì)于所述主軸軸承單元(3 中的僅一個(gè)固定住。
14.按照以上權(quán)利要求之一所述的主軸單元，其特征在于，所述定子支座(60)構(gòu)造為用于所述定子(80)的冷卻殼套。
15.按照權(quán)利要求14所述的主軸單元，其特征在于，所述定子支座(60)在背離所述定子(80)的一側(cè)上具有延伸的冷卻流道004)。
16.按照權(quán)利要求14或15所述的主軸單元，其特征在于，所述定子支座(60)以所述定子支座的支撐面(192、194)和所述主軸殼體(30)的貼合面(196、198)構(gòu)成共同起作用的密封面。
17.具有帶有刀具支架(14)的機(jī)架(12)以及具有主軸單元00)的機(jī)床，其特征在于， 所述主軸單元00)按照以上權(quán)利要求中的一個(gè)或者多個(gè)構(gòu)造成。
18.用于將借助前方的主軸軸承單元(3 和后方的主軸軸承單元(34)支承的主軸 (100)裝配在機(jī)床(10)的主軸殼體(30)中的方法，其特征在于，所述主軸軸承單元(32、 34)為了制造裝配狀態(tài)而與定子支座(60)連接，并且將這個(gè)單元(70)裝入到所述主軸殼體(30)中，或者從所述主軸殼體中拆下來，并且為了制造運(yùn)行狀態(tài)而至少將所述前方的主軸軸承單元(3 借助配合面(42、44)精確地定位在所述主軸殼體(30)上。
19.按照權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，包括所述主軸軸承單元(32、34)、所述定子支座(60)、主軸馬達(dá)(110)和所述主軸(100)的所述單元(70)已經(jīng)預(yù)裝配好，隨時(shí)準(zhǔn)備運(yùn)行。
20.按照權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，包括所述主軸軸承單元(32、34)、所述定子支座(60)、所述主軸馬達(dá)(110)和所述主軸(100)的所述單元(70)在已經(jīng)預(yù)裝配好的狀態(tài)中行進(jìn)并且得到檢測(cè)。
21.按照權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，包括所述主軸軸承單元(32、34)、所述定子支座(60)、所述主軸馬達(dá)(110)和所述主軸(100)的所述單元(70)能夠在保持精準(zhǔn)度的情況下作為模塊能更換地裝配到一個(gè)且同一個(gè)主軸殼體(30)中。
全文摘要
用于機(jī)床的主軸單元，主軸單元包括主軸殼體和布置在主軸殼體中的主軸馬達(dá)，主軸馬達(dá)具有布置在主軸上的轉(zhuǎn)子和借助定子支座相對(duì)于主軸殼體固定住的定子，以及具有前方的主軸軸承單元和后方的主軸軸承單元，前方的主軸軸承單元和后方的主軸軸承單元將主軸以圍繞著主軸軸線可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式支承，為了改進(jìn)該主軸單元，使主軸單元在維持精確度要求的情況下便于裝配和修理，建議，在裝配狀態(tài)中，前方的主軸軸承單元和后方的主軸軸承單元能夠與定子支座連接成一個(gè)單元，該單元包括主軸馬達(dá)和主軸，并且能夠作為整體置入到主軸殼體中，或者能夠從該主軸殼體取出，并且在運(yùn)行狀態(tài)中，至少前方的主軸軸承單元能夠通過配合面相對(duì)于主軸殼體精確地定位并固定住。
文檔編號(hào)B23Q11/12GK102389987SQ20111020107
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者岡特·施萊希 申請(qǐng)人:哈恩和特斯基工件指數(shù)有限商業(yè)兩合公司