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申请/专利权人：薛超

摘要：本发明涉及数控机床技术领域，特别涉及一种双平面磨床的主轴组件。本发明的双平面磨床的主轴组件包括：主轴，主轴的第一端与砂轮连接，主轴的第二端设有旋转接头；主轴套，主轴套套设于主轴上；第一轴承组，第一轴承组设置于主轴的第一端，且设置于主轴套和主轴之间；第一轴承组包括第一向心轴承、第一推力轴承和第二推力轴承；其中，第一向心轴承与第一推力轴承之间设有第一内隔套，第一推力轴承与主轴套之间设有第一外隔套；第二推力轴承与第一推力轴承之间沿主轴的轴向设有弹性元件。本发明的双平面磨床的主轴组件，通过对轴承施加径向预紧和定压预紧，从而提高主轴在运行过程中的刚性和旋转精度。

主权项：1.一种双平面磨床的主轴组件，其特征在于，包括：主轴1，所述主轴1的第一端与砂轮25连接，所述主轴的第二端设有旋转接头26；主轴套20，所述主轴套20套设于所述主轴1上；第一轴承组，所述第一轴承组设置于所述主轴1的第一端，且设置于所述主轴套20和所述主轴1之间；所述第一轴承组包括第一向心轴承5、第一推力轴承8和第二推力轴承10，所述第一向心轴承5、所述第一推力轴承8和所述第二推力轴承10沿所述主轴1的第一端向所述主轴1的第二端依次套设于所述主轴1上；其中，所述第一向心轴承5与所述第一推力轴承8之间设有第一内隔套6，所述第一推力轴承8与所述主轴套20之间设有第一外隔套7；所述第二推力轴承10与所述第一推力轴承8之间设有推力轴承座9，所述推力轴承座9的两端分别设有用于容纳所述第一推力轴承8的第一凹槽和用于容纳所述第二推力轴承10的第二凹槽，所述第二凹槽的槽底沿所述推力轴承座9的轴向设有安装孔91，所述安装孔91内沿所述主轴的轴向设有弹性元件21；所述主轴1的第一端设有法兰，所述法兰通过法兰盘24与所述砂轮25连接；所述主轴套20与所述主轴1的法兰之间设有前压盖2，所述前压盖2与所述主轴套20之间设有调整垫片3和橡胶圈22；所述法兰与所述前压盖2相对的表面设有第一凹凸面，所述前压盖2与所述法兰相对的表面设有与所述第一凹凸面对应的第二凹凸面；所述前压盖2向所述主轴1延伸有延伸部，所述延伸部与所述第一向心轴承5相接触，所述延伸部、所述第一向心轴承5和所述法兰之间的空间内设有前隔套4，所述延伸部、所述前隔套4和所述法兰之间的空间内设有密封圈23；通过配置所述前隔套4的厚度尺寸，使所述第一向心轴承5的内圈与所述主轴1过盈配合，使所述主轴1形成径向定心并预紧，保证所述主轴1的径向刚性和旋转精度；通过所述第一推力轴承8和所述第二推力轴承10之间配置所述弹性元件21使所述主轴1形成轴向预紧，保证所述主轴1的轴向刚性；通过在所述推力轴承座9中设置的所述弹性元件21起到定压预紧作用，使得所述主轴1受热膨胀伸长时各个轴承能够保持设定预载；所述主轴1还套设有第一锁紧螺母12，所述第一锁紧螺母12设置于所述第二推力轴承10靠近所述主轴1的第二端的一侧，所述第一锁紧螺母12与所述第二推力轴承10之间设有第一螺母隔套11。

全文数据：一种双平面磨床的主轴组件技术领域本发明实施例涉及数控机床技术领域，特别涉及一种双平面磨床的主轴组件。背景技术立式双平面磨床用于磨削零件的上下两个端面，适用于大批量零件的加工。当零件的加工精度要求较高时，需要立式双平面磨床的主轴具有足够的刚性来承受径向和轴向的切削载荷以及具有较高的旋转精度，并且需要主轴能够在长时间内连续稳定地运行。因此，需要对主轴的轴承结构进行合理地设计，以提高主轴在运行过程中的刚性和旋转精度，并使主轴能够承受较大的载荷。现有技术中的立式双平面磨床的主轴的轴承结构主要采用双向角接触球轴承和双列圆柱滚子轴承组合配对使用或者多组单向角接触球轴承和双列圆柱子轴承组合配对使用的结构。但是，使用这些轴承结构的主轴的轴向刚性有限，只能进行小吃刀量磨削，由于在重型磨削时轴向力较大，因此无法进行重型大吃刀量磨削。另外，在立式双平面磨床的运行过程中，由于主轴的温度通常比轴承座的温度变化快，因此，会在主轴和轴承座之间形成温差。当主轴长时间工作后，由于轴承内圈发热，主轴和轴承内圈的隔套会比轴承座和轴承外圈的隔圈膨胀得快，导致主轴伸长以及轴承承受预载降低，使得主轴刚度下降及旋转精度变差。发明内容本发明实施例提供了一种双平面磨床的主轴组件，通过对轴承施加径向预紧和定压预紧，从而提高主轴在运行过程中的刚性和旋转精度。为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：本发明提供了一种双平面磨床的主轴组件，包括：主轴，主轴的第一端与砂轮连接，主轴的第二端设有旋转接头；主轴套，主轴套套设于主轴上；第一轴承组，第一轴承组设置于主轴的第一端，且设置于主轴套和主轴之间；第一轴承组包括第一向心轴承、第一推力轴承和第二推力轴承，第一向心轴承、第一推力轴承和第二推力轴承沿主轴的第一端向主轴的第二端依次套设于主轴上；其中，第一向心轴承与第一推力轴承之间设有第一内隔套，第一推力轴承与主轴套之间设有第一外隔套；第二推力轴承与第一推力轴承之间设有推力轴承座，推力轴承座的两端分别设有用于容纳第一推力轴承的第一凹槽和用于容纳第二推力轴承的第二凹槽，第二凹槽的槽底沿推力轴承座的轴向设有安装孔，安装孔内沿主轴的轴向设有弹性元件。进一步地，主轴的第一端设有法兰，法兰通过法兰盘与砂轮连接。进一步地，主轴套与法兰之间设有前压盖，法兰与前压盖相对的表面设有第一凹凸面，前压盖与主轴套之间设有调整垫片和橡胶圈。进一步地，前压盖与法兰相对的表面设有与第一凹凸面对应的第二凹凸面。进一步地，前压盖向主轴延伸有延伸部，延伸部与第一向心轴承相接触，延伸部、第一向心轴承和法兰之间的空间内设有前隔套，延伸部、前隔套和法兰之间的空间内设有密封圈。进一步地，主轴还套设有第一锁紧螺母，第一锁紧螺母设置于第二推力轴承靠近主轴的第二端的一侧，第一锁紧螺母与第二推力轴承之间设有第一螺母隔套。进一步地，主轴上靠近主轴的第二端套设有第二向心轴承，且第二向心轴承设置于主轴与主轴套之间。进一步地，主轴上还套设有第二内隔套、第二外隔套、后压盖、第二螺母隔套和第二锁紧螺母，第二内隔套和第二外隔套设置于第二向心轴承靠近主轴的第一端的一侧，后压盖、第二螺母隔套和第二锁紧螺母依次设置于第二向心轴承靠近主轴的第二端的一侧。基于上述公开，本发明实施例的有益效果在于：本发明实施例的双平面磨床的主轴组件，其主轴上设置的第一轴承组包括第一向心轴承、第一推力轴承和第二推力轴承，能够通过第一内隔套、第一外隔套和第一锁紧螺母对第一向心轴承实施径向预紧，并且通过轴向设置的弹性元件对第一推力轴承和第二推力轴承实施轴向预紧，以在主轴受热膨胀伸长时各个轴承能够保持设定预载，从而保证主轴的刚度和旋转精度。附图说明图1为本发明实施例的双平面磨床的主轴组件的结构示意图；图2为图1中A部的局部放大图；图3为本发明实施例中的推力轴承座的结构示意图；图4为本发明一个实施例中的推力轴承座的截面图；图5为本发明另一个实施例中的推力轴承座的截面图；图6为本发明实施例的双平面磨床的主轴组件的轴侧图。附图标记：1、主轴；2、前压盖；3、调整垫片；4、前隔套；5、第一向心轴承；6、第一内隔套；7、第一外隔套；8、第一推力轴承；9、推力轴承座；10、第二推力轴承；11、第一螺母隔套；12、第一锁紧螺母；13、第二内隔套；14、第二外隔套；15、第二向心轴承；16、后压盖；17、第二螺母隔套；18、第二锁紧螺母；19、丝杆连接座；20、主轴套；21、弹性元件；22、橡胶圈；23、密封圈；24、法兰盘；25、砂轮；26、旋转接头；27、平衡连接座；91、安装孔。具体实施方式下面，结合附图对本发明的具体实施例进行详细的描述，但不作为本发明的限定。应理解的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。本领域技术人员可以知道，要满足主轴的刚度和旋转精度的要求，需要合理地为主轴配置轴承，以在主轴装配时对轴承施加合适的预紧。轴承的预紧是通过轴承的游隙调整来实现的，它是轴承在装配时，给轴承内圈或外圈施加一个轴向力，以消除轴承游隙，并使滚动体与内、外圈接触时产生预变形。主轴在运行过程中，由于轴承发热产生主轴伸长等因素影响，轴承的预负荷会不断变化：如果预负荷变大，会导致轴承内圈膨胀、外圈收缩，轴承的滚动体与滚道间摩擦力增加，加剧磨损，导致轴承的使用寿命缩短，严重时发生轴承卡死或烧伤；如果预负荷变小，会产生主轴刚度下降及旋转精度降低等影响。因此，需要根据磨床的工作方式和受力状态，选用合适的轴承配置与主轴构成主轴组件，从而提高主轴在工作状态下的刚性和旋转精度，并能承受较大载荷。本发明实施例提供了一种能够实现上述效果的双平面磨床的主轴组件。下面将结合附图对本发明实施例的双平面磨床的主轴组件进行详细描述。如图1-2所示，本发明实施例提供的双平面磨床的主轴组件包括主轴1、主轴套20和第一轴承组。主轴1的第一端与砂轮25连接，主轴1的第二端设有旋转接头26。主轴套20与主轴1同轴地套设于主轴1上。第一轴承组设置于主轴1的第一端，且设置于主轴套20和主轴1之间。具体地，第一轴承组包括第一向心轴承5、第一推力轴承8和第二推力轴承10，第一向心轴承5、第一推力轴承8和第二推力轴承10沿主轴1的第一端向主轴1的第二端依次套设于主轴1上。其中，第一向心轴承5与第一推力轴承8之间设有第一内隔套6，第一推力轴承8与主轴套20之间设有第一外隔套7；第二推力轴承10与第一推力轴承8之间沿主轴1的轴向设有弹性元件21。由于本发明实施例的主轴1上设置的第一轴承组包括第一向心轴承5、第一推力轴承8和第二推力轴承10，因此，本发明实施例能够通过第一内隔套6和第一外隔套7对第一向心轴承5实施径向预紧，并且通过轴向设置的弹性元件21对第一推力轴承8和第二推力轴承10实施轴向预紧，以在主轴1受热膨胀伸长时各个轴承能够保持设定预载，从而保证主轴1的刚度和旋转精度。在本发明实施例中，第一向心轴承5可以为锥孔双列圆柱滚子轴承，第一推力轴承8和第二推力轴承10可以为单向推力球轴承或单向推力圆柱滚子轴承。因此，本发明实施例通过采用锥孔双列圆柱滚子轴承和推力轴承配对使用可以使主轴轴向刚性增强，适用于大负荷磨削。如图1所示，主轴1具有中心孔，其中心孔可以通水，在磨削时起冷却作用。主轴1的第一端设有法兰，法兰通过法兰盘24与砂轮25连接。具体地，法兰盘24固定于砂轮25上，主轴1的法兰通过螺栓与法兰盘24固定连接。在本发明实施例中，为了保证主轴套20与主轴1以及法兰盘24之间的相对位置，主轴套20与主轴1的法兰之间设有前压盖2。具体地，可以在前压盖2与主轴套20之间设有调整垫片3和橡胶圈22，从而保证了前压盖2与主轴套20之间的密封性。为了使前压盖2与法兰之间具有良好的密封性，法兰与前压盖2相对的表面设有第一凹凸面，前压盖2与法兰相对的表面设有与第一凹凸面对应的第二凹凸面，从而通过第一凹凸面和第二凹凸面的配合形成非接触式间隙密封。为了进一步提高，前压盖2向主轴1即前压盖2向其轴线方向延伸有延伸部，延伸部与第一向心轴承5相接触。由于第一向心轴承5靠近砂轮25一端的端面位于主轴套20的内部，因此，延伸部与前压盖2形成了阶梯面，且延伸部的厚度小于前压盖2其它部位的厚度。由于延伸部并不与主轴1接触，因此，延伸部、第一向心轴承5和法兰之间会形成一个空间，需要在延伸部、第一向心轴承5和法兰之间的空间内设有前隔套4，以便增强密封性。由于延伸部与前压盖2形成了阶梯面，因此，延伸部、前隔套4和法兰之间也会形成一个空间，需要在延伸部、前隔套4和法兰之间的空间内设有密封圈23，以便提高其密封性。在本发明实施例中，密封圈23可以形成接触式密封。其中，密封圈23可以为V型密封圈，也可为Y型密封圈，也可为唇形密封圈。因此，本发明实施例能够将非接触式和接触式两种密封方式结合，从而防止磨削液进入主轴，污染轴承，造成轴承过早损坏。如图1和2所示，在本发明实施例中，第二推力轴承10与第一推力轴承8之间设有推力轴承座9，弹性元件21沿推力轴承座9的轴向设置于推力轴承座9内。如图3所示，推力轴承座9的两端分别设有用于容纳第一推力轴承8的第一凹槽和用于容纳第二推力轴承10的第二凹槽，第二凹槽的槽底设有安装孔91，弹性元件设置于安装孔91内。推力轴承座9用于容纳第二推力轴承10的第二凹槽的底面沿周向分布多个安装孔91，每个安装孔91沿推力轴承座的轴向设置，安装孔91的数量与弹性元件21的数量相同。弹性元件21设置于安装孔91内，其中，弹性元件21可以为螺旋弹簧或蝶形弹簧。如图4所示，在本发明的一个实施例中，安装孔91为盲孔，每个弹性元件21的一端抵住第二推力轴承10，另一端设置于所述安装孔91的底面。如图5所示，在本发明的另一个实施例中，安装孔91为通孔，每个弹性元件21的一端抵住第二推力轴承10，另一端抵住第一推力轴承8。在本发明实施例中，主轴1还套设有第一锁紧螺母12，第一锁紧螺母12设置于第二推力轴承10靠近主轴1的第二端的一侧，第一锁紧螺母12与第二推力轴承10之间设有第一螺母隔套11，第一锁紧螺母12对第一轴承组起到锁紧作用。本发明实施例的第一轴承组的预紧原理为，通过配置前隔套4的厚度尺寸，使第一向心轴承5的内圈与主轴1过盈配合，使主轴1形成径向定心并预紧，保证了主轴1的径向刚性和旋转精度；同时，由于各个安装孔91中的弹性元件21在自由无受力条件下略高于安装孔91的孔深，将第一锁紧螺母12锁紧时，弹性元件21受到略微压缩，使第二推力轴承10与推力轴承座9的第二凹槽的底面贴合，实现第一推力轴承8和第二推力轴承10的轴向预紧，使主轴1获得良好轴向刚度。在主轴1低速运转时，推力轴承座9起刚性隔套作用；在主轴1长时间运转或高速运转时，主轴1的轴承温度升高使主轴1发热，引起主轴1沿其轴向发生伸长变形，这时可以通过弹性元件21的伸长来补偿，通过在推力轴承座9中设置的弹性元件21起到定压预紧作用，使得主轴1在温度变化期间能够实现轴向浮动，并且不会明显增加或降低主轴1的初始轴向预载，即保证了主轴1的轴向刚性，使主轴1的性能更加稳定。在本发明实施例中，如图1所示，主轴1上靠近主轴1的第二端套设有第二向心轴承15，且第二向心轴承15设置于主轴1与主轴套20之间。其中，主轴1上还套设有第二内隔套13、第二外隔套14、后压盖16、第二螺母隔套17和第二锁紧螺母18，第二内隔套13和第二外隔套14设置于第二向心轴承15靠近主轴1的第一端的一侧，后压盖16、第二螺母隔套17和第二锁紧螺母18依次设置于第二向心轴承15靠近主轴1的第二端的一侧。具体地，主轴1和主轴套20容纳第二向心轴承15的位置别设有台阶面，主轴1的台阶面与第二向心轴承15之间还设有第二内隔套13，主轴套20的台阶面与第二向心轴承15之间还设有第二外隔套14，在主轴1上还套设有用于限制第二向心轴承15的轴向位置的后压盖16、第二螺母隔套17和第二锁紧螺母18。其中，第二锁紧螺母18轴向锁紧，使第二向心轴承15的外圈下端面通过第二外隔套14，和后压盖16轴向紧固。尽管主轴1的第二端的第二向心轴承15的内外圈都被固定，但由于第二向心轴承15采用的是锥孔双列圆柱滚子轴承，因此，可以通过设置第二内隔套14的厚度尺寸，使第二向心轴承15的内圈与主轴的台阶面过盈配合，使主轴1形成径向定心并预紧，当主轴1高速运转时，主轴1的轴承温度升高使主轴发热，引起主轴1沿其轴向发生伸长变形时，主轴1的第一端的位移伸缩可在向心轴承15内进行，不会造成预载过大和轴承发热严重等不良后果。如图6所示，本发明实施例中，主轴套20的中间段外侧还设置有丝杆连接座19和两个平衡连接座27。其中，丝杆连接座19用于连接进给部件图中未示，平衡连接座27用于连接进给中的平衡部件图中未示。本发明实施例所述的双平面磨床的主轴组件的安装方法如下：一、将所需外购件准备就绪，各加工零件按图纸加工到位，其中前隔套4、第二内隔套13、调整垫片3留余量待安装时配磨。二、第一向心轴承5在安装时须调整游隙，调整游隙的方法是通过调整前隔套4的厚度尺寸，使第一向心轴承5的径向游隙达到规定值,从而获得一定的预载荷。调整游隙的具体步骤如下：1将第一向心轴承5的内圈轻轻地安装在主轴1第一端靠近法兰的位置；2使用块规测定第一向心轴承5的内圈端面与主轴1的轴肩端面间的距离；3临时加工前隔套4宽度至所测值4在主轴1上装入临时加工的前隔套4，然后将第一向心轴承5的内圈安装在主轴1上；5将千分表靠住第一向心轴承5的外圈，沿第一向心轴承5的径向方向移动外圈，测定此时第一向心轴承5的径向游隙；6从轴1上拆卸第一向心轴承5和前隔套4；7根据预设的径向游隙值，根据锥度计算目标残余径向游隙的内圈挤入量，即可得出所需前隔套4的宽度尺寸；8将前隔套4的厚度尺寸配磨至所需的宽度尺寸；9将第一向心轴承5和前隔套4安装在主轴1上，充分压入第一向心轴承5内圈，使前隔套4的端面与第一向心轴承5的内圈端面、前隔套4的端面与主轴1的轴肩端面的各个配合面完全贴合；10以同样的方法配磨出第二内隔套13。三、先将前隔套4装在主轴1的第一端的轴肩上，将前端盖2、橡胶圈22、密封圈23放主轴1的第一端待安装，将第一向心轴承5装入主轴1，接着将第一内隔套6、第一外隔套7、第一推力轴承8、推力轴承座9、弹性元件21、第二向心轴承10、第一螺母隔套11和第一锁紧螺母12依次套装于主轴1上，用力矩扳手按预设的力矩拧紧第一锁紧螺母12。四、将上述装好的组件装入主轴套20中，测量主轴套20靠近砂轮25的端面与前端盖2的距离，根据此数值配磨调整垫片3的厚度，配磨后将调整垫片3装入主轴套20与前端盖2之间，然后锁紧前端盖2和主轴套20的螺钉，即完成主轴组件靠近砂轮25一端的安装。五、安装主轴组件远离砂轮25一端的组件：将配磨好的第二内隔套13、第二外隔套14、第二向心轴承15和第二螺母隔套17装入主轴1和主轴套20中，按规定力矩锁紧第二锁紧螺母18，使第二向心轴承15的内圈固定，安装后压盖16紧固住第二向心轴承15的外圈。需要说明的是，本发明实施例中，仅对砂轮的旋转轴沿着竖直方向的立式双平面磨床进行了说明，但本发明并限定于此，例如，也能够应用于砂轮的旋转轴沿水平方向的卧式双平面磨床。以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

权利要求：1.一种双平面磨床的主轴组件，其特征在于，包括：主轴1，所述主轴1的第一端与砂轮25连接，所述主轴的第二端设有旋转接头26；主轴套20，所述主轴套20套设于所述主轴1上；第一轴承组，所述第一轴承组设置于所述主轴1的第一端，且设置于所述主轴套20和所述主轴1之间；所述第一轴承组包括第一向心轴承5、第一推力轴承8和第二推力轴承10，所述第一向心轴承5、所述第一推力轴承8和所述第二推力轴承10沿所述主轴1的第一端向所述主轴1的第二端依次套设于所述主轴1上；其中，所述第一向心轴承5与所述第一推力轴承8之间设有第一内隔套6，所述第一推力轴承8与所述主轴套20之间设有第一外隔套7；所述第二推力轴承10与所述第一推力轴承8之间设有推力轴承座9，所述推力轴承座9的两端分别设有用于容纳所述第一推力轴承8的第一凹槽和用于容纳所述第二推力轴承10的第二凹槽，所述第二凹槽的槽底沿所述推力轴承座9的轴向设有安装孔91，所述安装孔91内沿所述主轴的轴向设有弹性元件21。2.根据权利要求1所述的双平面磨床的主轴组件，其特征在于，所述主轴1的第一端设有法兰，所述法兰通过法兰盘24与所述砂轮25连接。3.根据权利要求2所述的双平面磨床的主轴组件，其特征在于，所述主轴套20与所述主轴1的法兰之间设有前压盖2，所述前压盖2与所述主轴套20之间设有调整垫片3和橡胶圈22。4.根据权利要求3所述的双平面磨床的主轴组件，其特征在于，所述法兰与所述前压盖2相对的表面设有第一凹凸面，所述前压盖2与所述法兰相对的表面设有与所述第一凹凸面对应的第二凹凸面。5.根据权利要求4所述的双平面磨床的主轴组件，其特征在于，所述前压盖2向所述主轴1延伸有延伸部，所述延伸部与所述第一向心轴承5相接触，所述延伸部、所述第一向心轴承5和所述法兰之间的空间内设有前隔套4，所述延伸部、所述前隔套4和所述法兰之间的空间内设有密封圈23。6.根据权利要求1所述的双平面磨床的主轴组件，其特征在于，所述主轴1还套设有第一锁紧螺母12，所述第一锁紧螺母12设置于所述第二推力轴承10靠近所述主轴1的第二端的一侧，所述第一锁紧螺母12与所述第二推力轴承10之间设有第一螺母隔套11。7.根据权利要求1所述的双平面磨床的主轴组件，其特征在于，所述主轴1上靠近所述主轴1的第二端套设有第二向心轴承15，且所述第二向心轴承15设置于所述主轴1与所述主轴套20之间。8.根据权利要求7所述的双平面磨床的主轴组件，其特征在于，所述主轴1上还套设有第二内隔套13、第二外隔套14、后压盖16、第二螺母隔套17和第二锁紧螺母18，所述第二内隔套13和所述第二外隔套14设置于所述第二向心轴承15靠近所述主轴1的第一端的一侧，所述后压盖16、所述第二螺母隔套17和所述第二锁紧螺母18依次设置于所述第二向心轴承15靠近所述主轴1的第二端的一侧。

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