專利名稱：一種用于調(diào)節(jié)電主軸的預緊力的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電主軸軸承預載荷調(diào)整技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著高速切削技術(shù)的飛速發(fā)展，作為機床核心功能部件的電主軸得到越來越廣泛的應用。電主軸一般采用精密混合陶瓷角接觸球軸承來應對高速運轉(zhuǎn)的要求，軸承必須在有預載荷情況下才能正常工作。預載荷不僅可消除軸承的軸向游隙，降低噪聲和振動，還可以提高軸承剛度、主軸的旋轉(zhuǎn)精度，抑制鋼球自轉(zhuǎn)時的滑動摩擦，從而提高主軸的使用壽命O一般說來，預載荷越大，提高剛度和旋轉(zhuǎn)精度的效果就越好；但是另一方面，預載荷越大，摩擦力就越大，溫升就越高,可能會造成軸承的燒傷,引起電主軸的故障停機。目前，對于中低轉(zhuǎn)速的電主軸，往往采用剛性預載荷，即利用軸承內(nèi)外隔圈的寬度尺寸差來施加預載荷。這種方式軸系剛度較強，結(jié)構(gòu)簡單，但當軸系零件發(fā)熱而使長度尺寸變化時，預載荷大小也會相應發(fā)生變化。對于高速電主軸為了避免由于高速離心力以及溫升變化使預載荷過大，往往應采用彈性預載荷的方式，即用適當?shù)膹椈闪碜鳛轭A緊力。由于彈簧的剛度遠小于軸承剛度，因此在運轉(zhuǎn)中預緊力幾乎始終保持不變，但缺點就是剛性相對較差。以上兩種方法，在電主軸裝配完成以后，其預載荷大小就無法改變和調(diào)整。對于使用速度范圍較廣的電主軸，如對其使用性能和使用壽命有較高要求，既要滿足低速狀態(tài)的高剛性、高承載，又能在高速狀態(tài)時避免預緊力過大，以往的兩種預緊方式就不能完全勝任。因此，亟需一種電主軸可調(diào)預緊的技術(shù)方案。

實用新型內(nèi)容為了實現(xiàn)電主軸可調(diào)預緊，尤其是針對電主軸處于高速和低速兩種截然不同的狀態(tài)下的可調(diào)預緊，本實用新型提供了一種用于調(diào)節(jié)電主軸的預緊力的裝置。在一個實施例中，本實用新型提供了一種用于調(diào)節(jié)電主軸的預緊力的裝置。該裝置包括:預緊油缸，所述預緊油缸位于所述電主軸的軸承的邊側(cè)；彈簧，所述彈簧產(chǎn)生的彈簧力作用于所述軸承的外圈，其中所述軸承的預載荷由所述預緊油缸的液壓力和所述彈簧的彈簧力共同作用產(chǎn)生；比例調(diào)壓裝置，所述比例調(diào)壓裝置位于所述電主軸的尾端殼體，并與所述預緊油缸率禹接；控制系統(tǒng)，所述比例調(diào)壓裝置接收所述控制系統(tǒng)的控制信號，所述控制信號與所述軸承當前的狀態(tài)參數(shù)相關(guān)聯(lián)。在一個實施例中，所述控制系統(tǒng)包括狀態(tài)參數(shù)采集裝置，用于采集所述軸承的轉(zhuǎn)速和溫度中的至少一者。在一個實施例中，當所述軸承的轉(zhuǎn)速低于一閾值時，所述控制系統(tǒng)控制所述比例調(diào)壓裝置的輸出，以便調(diào)節(jié)所述預緊油缸所產(chǎn)生的液壓力，以獲得與轉(zhuǎn)速相適應的最佳預載荷值；當所述軸承的轉(zhuǎn)速高于一閾值時，所述控制系統(tǒng)控制所述比例調(diào)壓裝置的輸出壓力為零，使得所述軸承的預載荷全部由所述彈簧的彈簧力產(chǎn)生。在一個實施例中，所述預緊油缸是多點分布的油缸。在一個實施例中，所述預緊油缸是整體的環(huán)形油缸。在一個實施例中，所述裝置還包括拉桿松刀油缸，所述比例調(diào)壓裝置與所述拉桿松刀油缸并聯(lián)。本實用新型的有益效果是經(jīng)過本技術(shù)調(diào)整的電主軸轉(zhuǎn)速適用范圍更廣，既能滿足低速高剛性，又能滿足高速恒定預緊力的要求，相對于原有技術(shù)狀態(tài)的電主軸，性能提升，主軸系統(tǒng)的剛性和加工精度得到改善，同電主軸的使用壽命更長。

本實用新型的以上實用新型內(nèi)容以及下面的具體實施方式
在結(jié)合附圖閱讀時會得到更好的理解。需要說明的是，附圖僅作為所請求保護的實用新型的示例。在附圖中，相同的附圖標記代表相同或類似的元素。圖1示出根據(jù)本實用新型的實施例的用于調(diào)節(jié)電主軸的預緊力的裝置；圖2示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的采用簡易數(shù)控系統(tǒng)控制比例調(diào)壓裝置的輸出的示意圖；圖3示出示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的采用變頻器控制系統(tǒng)來控制比例調(diào)壓裝置的輸出的示意圖；圖4示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的采用配置電主軸軸承預緊力專用控制模塊來控制比例調(diào)壓裝置的輸出的示意圖；以及圖5示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的大型數(shù)控系統(tǒng)來控制比例調(diào)壓裝置的輸出的示意圖。
具體實施方式
以下在具體實施方式
中詳細敘述本實用新型的詳細特征以及優(yōu)點，其內(nèi)容足以使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員了解本實用新型的技術(shù)內(nèi)容并據(jù)以實施，且根據(jù)本說明書所揭露的說明書、權(quán)利要求及附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員可輕易地理解本實用新型相關(guān)的目的及優(yōu)點。圖1示出根據(jù)本實用新型的一實施例的用于調(diào)節(jié)電主軸的預緊力的裝置。軸承1、預緊油缸2和彈簧3位于電主軸前端軸承座內(nèi)。預緊油缸2和彈簧3布置在軸承I的左側(cè)，其作用力作用在軸承I的外圈。在一個實施例中，預緊油缸2可以是多點分布的小油缸。在另一個實施例中，預緊油缸2可以是整體結(jié)構(gòu)的環(huán)形油缸。軸承I的預載荷由預緊油缸2的液壓力和彈簧力共同作用產(chǎn)生。比例調(diào)壓裝置6和松刀油缸5安裝于電主軸尾端殼體。預緊油缸液壓力的大小由比例調(diào)壓裝置(例如:比例調(diào)壓閥)實現(xiàn)。在一個實施例中，可以在原有的拉桿松刀油缸液壓回路的換向閥7后并聯(lián)該比例調(diào)壓裝置6。當主軸停止，進行換刀時，拉桿松刀油缸5進行放松動作，預緊油缸2處于非工作卸荷狀態(tài)。當?shù)毒邐A緊時，換向閥7換向，拉桿松刀油缸5退回，由碟型彈簧組夾緊刀具，同時預緊油缸2加載，刀具夾緊到位后主軸開始旋轉(zhuǎn)加工。該裝置還可包括控制系統(tǒng)。比例調(diào)壓裝置6接收控制系統(tǒng)的控制信號，控制系統(tǒng)采集比例調(diào)壓裝置6及軸承I當前的狀態(tài)參數(shù)，通過智能運算將控制信號與軸承當前的狀態(tài)參數(shù)相匹配。在一個實施例中，該控制系統(tǒng)采集轉(zhuǎn)速、溫度等狀態(tài)參數(shù)，并根據(jù)該狀態(tài)參數(shù)來調(diào)節(jié)輸出至比例調(diào)壓裝置6的控制信號。例如，該控制系統(tǒng)可包括一轉(zhuǎn)速采集裝置，用于采集軸承的轉(zhuǎn)速。當轉(zhuǎn)速低于一閾值(中低轉(zhuǎn)速，例如小于8000rpm)，則控制系統(tǒng)根據(jù)轉(zhuǎn)速，輸出相應的控制信號，控制比例調(diào)壓裝置6的輸出，以使得預緊油缸2產(chǎn)生不同壓力的油壓，施加于預緊油缸的活塞上從而加大軸承的預載荷，以便達到與轉(zhuǎn)速相適應的最佳預載荷值。當轉(zhuǎn)速高于一閾值(高轉(zhuǎn)速，例如大于IOOOOrpm)時，所述控制系統(tǒng)控制比例調(diào)壓裝置6的輸出壓力為零，軸承預載荷全部由彈簧力產(chǎn)生。該控制系統(tǒng)可以采用多種方案實現(xiàn)。例如，可以采用簡易數(shù)控系統(tǒng)、變頻器控制系統(tǒng)、配置電主軸軸承預緊力專用控制模塊、大型數(shù)控系統(tǒng)。圖2示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的采用簡易數(shù)控系統(tǒng)控制比例調(diào)壓裝置的輸出的示意圖。如圖所示，該方案主要采用以下步驟:1.編制工件加工程序時，在電主軸運行的轉(zhuǎn)速語句中，編此轉(zhuǎn)速運行的電主軸軸承預緊力輸出語句。2.通過加裝PID輸出板，輸出預緊力值。3.通過電控調(diào)壓閥、比例閥、溢流閥，調(diào)節(jié)控制電主軸軸承的預緊力。4.預緊力實時顯示，并對異常情況進行監(jiān)控報警。圖3示出示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的采用變頻器控制系統(tǒng)來控制比例調(diào)壓裝置的輸出的示意圖。如圖所示，該方案主要采用以下步驟:1.從變頻器的速度監(jiān)控端采集電主軸轉(zhuǎn)速控信號。2.設(shè)計專用的控制模塊或PLC控制，通過預緊力特征曲線的設(shè)定等，產(chǎn)生預緊力設(shè)定值的輸出。3.預緊力設(shè)定值一通過控制電控調(diào)壓閥、比例閥、溢流閥等，調(diào)節(jié)控制電主軸軸承的預緊力。4.預緊力實時顯示，并對異常情況進行監(jiān)控報警。圖4示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的采用配置電主軸軸承預緊力專用控制模塊來控制比例調(diào)壓裝置的輸出的示意圖。如圖所示，該方案主要采用以下步驟:1.從電主軸編碼器端采集轉(zhuǎn)速信號，無編碼器的可加裝測速發(fā)電機脈沖測速電路
坐寸ο2.軸承預緊力專用控制模塊采集轉(zhuǎn)速信號，并進行數(shù)據(jù)處理輸出預緊力控制信號。3.控制信號一控制電控調(diào)壓閥、比例閥、溢流閥，調(diào)節(jié)控制電主軸軸承的預緊力。4.預緊力實時顯示，并對異常情況進行監(jiān)控報警。圖5示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的大型數(shù)控系統(tǒng)來控制比例調(diào)壓裝置的輸出的示意圖。如圖所示，該方案主要采用以下步驟:[0047]1.由數(shù)控系統(tǒng)采集電主軸運行轉(zhuǎn)速。2.在數(shù)控系統(tǒng)中預置電主軸軸承預緊力特征曲線。3.在系統(tǒng)嵌入電主軸軸承預緊力函數(shù)發(fā)生器。4.系統(tǒng)P I D板輸出電主軸軸承預緊力值信號。5.控制信號一控制電控調(diào)壓閥、比例閥、溢流閥，調(diào)節(jié)控制電主軸軸承的預緊力。6.數(shù)控系統(tǒng)實時顯示預緊力，并對異常情況進行監(jiān)控報警。這里采用的術(shù)語和表述方式只是用于描述，本實用新型并不應局限于這些術(shù)語和表述。使用這些術(shù)語和表述并不意味著排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，應認識到可能存在的各種修改也應包含在權(quán)利要求范圍內(nèi)。其他修改、變化和替換也可能存在。相應的，權(quán)利要求應視為覆蓋所有這些等效物。同樣，需要指出的是，雖然本實用新型已參照當前的具體實施例來描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本實用新型，在沒有脫離本實用新型精神的情況下還可做出各種等效的變化或替換，因此，只要在本實用新型的實質(zhì)精神范圍內(nèi)對上述實施例的變化、變型都將落在本申請的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于調(diào)節(jié)電主軸的預緊力的裝置，其特征在于，所述裝置包括: 預緊油缸，所述預緊油缸位于所述電主軸的軸承的邊側(cè)； 彈簧，所述彈簧產(chǎn)生的彈簧力作用于所述軸承的外圈，其中所述軸承的預載荷由所述預緊油缸的液壓力和所述彈簧的彈簧力共同作用產(chǎn)生； 比例調(diào)壓裝置，所述比例調(diào)壓裝置位于所述電主軸的尾端殼體，并與所述預緊油缸耦接； 控制系統(tǒng)，所述比例調(diào)壓裝置接收所述控制系統(tǒng)的控制信號，所述控制信號與所述軸承當前的狀態(tài)參數(shù)相關(guān)聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括狀態(tài)參數(shù)采集裝置，所述狀態(tài)參數(shù)采集裝置的輸入為所述軸承的轉(zhuǎn)速和溫度中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述預緊油缸是多點分布的油缸。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述預緊油缸是整體的環(huán)形油缸。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括拉桿松刀油缸，所述比例調(diào)壓裝置與所述拉桿松刀油缸并聯(lián)。
專利摘要本實用新型提供了一種用于調(diào)節(jié)電主軸的預緊力的裝置。所述裝置包括預緊油缸，所述預緊油缸位于所述電主軸的軸承的邊側(cè)；彈簧，所述彈簧產(chǎn)生的彈簧力作用于所述軸承的外圈，其中所述軸承的預載荷由所述預緊油缸的液壓力和所述彈簧的彈簧力共同作用產(chǎn)生；比例調(diào)壓裝置，所述比例調(diào)壓裝置位于所述電主軸的尾端殼體，并與所述預緊油缸耦接；控制系統(tǒng)，所述比例調(diào)壓裝置接收所述控制系統(tǒng)的控制信號，所述控制信號與所述軸承當前的狀態(tài)參數(shù)相關(guān)聯(lián)。
文檔編號B23B19/02GK203156063SQ20132005737
公開日2013年8月28日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者徐小平, 周維綱, 嚴海橋, 甘紅旗, 闞楊生 申請人:上海大眾祥易機電技術(shù)有限公司