[发明专利]一种电主轴轴承的预紧装置及其控制方法

说明书

本公开提供一种电主轴轴承的预紧装置及其控制方法，电主轴轴承的预紧装置包括：电主轴、轴承、第一轴承座和第二轴承座以及热胀性合金，轴承套设在电主轴的外周，第一轴承座设置在轴承的轴向一端，第二轴承座的一端能与轴承的轴向另一端相接，第二轴承座的另一端能与第一轴承座相接，轴承的外圈、第一轴承座和第二轴承座围成空腔，热胀性合金设置于空腔中，当电主轴转动时轴承会发热并传递给热胀性合金，热胀性合金受热会发生膨胀而挤压轴承的外圈。根据本公开及时响应轴承的温度变化并对其及时提供预紧力，减小电主轴的变形，从而提高电主轴的刚度，最终提高零件加工的精度和表面质量。

技术领域

本公开涉及智能装备技术领域，具体涉及一种电主轴轴承的预紧装置及其控制方法。

背景技术

随着国家科技的进步，各行各业都陆续采用机械设备代替人工。近些年来，每年进口的机床和工业机器人的数量越来越多，其中以电主轴为核心的机床在加工零件中起着重要的作用。电主轴因其多功能和高效而广泛被使用，但是电主轴在加工过程中会发生变形，从而导致加工的零件出现误差，当前对零件的精度要求越来越高，很多都要求误差在1μm左右，所以如何尽可能减小电主轴的变形成为了研究的热点。其中，在加工过程中提高轴承的预紧力能较好地减小电主轴的变形，从而提高加工零件的精度。许多的国内院校和厂家都对电主轴旋转时轴承的预紧进行了研究，主要集中在控制压电陶瓷制动器提供相应的预紧力。这样的控制结构需要使用多个部件搭配从而实现所设置的功能，在结构上相对复杂，而对于高速电主轴，应当尽可能地保证结构的相对简单，呈对称分布，这样有利于提高整个电主轴的刚度，减小电主轴运行时的变形，从而提高电主轴的加工精度。另一方面，机床的高级功能需求也逐渐变热门，其中实时监控能及时地反映电主轴的状态，主要以振动加速度传感器和位移传感器等进行实时地监测，从而提高电主轴的可靠性。但是振动加速度传感器和位移传感器基本都是间接地监测，比如测试轴承座位置的加速度等，检测精度有限。

由于现有技术中的电主轴在加工过程中无法及时提供预紧力而导致电主轴的刚度降低而发生变形，导致其加工精度和表面质量较差；电主轴在装配好后，无法调节轴承预紧力，从而在切削力大的工况下，电主轴变形过大导致加工精度变差的问题等技术问题，因此本公开研究设计出一种电主轴轴承的预紧装置及其控制方法。

公开内容

因此，本公开要解决的技术问题在于克服现有技术中的电主轴在装配好后，无法调节轴承预紧力，从而在切削力大的工况下，电主轴变形过大导致加工精度变差的问题的缺陷，从而提供一种电主轴轴承的预紧装置及其控制方法。

为了解决上述问题，本公开提供一种电主轴轴承的预紧装置，其包括：

电主轴、轴承、第一轴承座和第二轴承座以及热胀性合金，所述轴承套设在所述电主轴的外周，所述第一轴承座设置在所述轴承的轴向一端，所述第二轴承座的一端能与所述轴承的轴向另一端相接，所述第二轴承座的另一端能与所述第一轴承座相接，所述轴承的外圈、所述第一轴承座和所述第二轴承座围成空腔，所述热胀性合金设置于所述空腔中，当所述电主轴转动时所述轴承会发热并传递给所述热胀性合金，所述热胀性合金受热会发生膨胀而挤压所述轴承的外圈。

在一些实施方式中，所述第一轴承座能够阻止所述热胀性合金朝所述第一轴承座的方向膨胀；所述第二轴承座能够阻止所述热胀性合金朝所述第二轴承座的方向膨胀。

在一些实施方式中，所述第一轴承座为圆环盘状结构，且位于所述轴承的轴向第一端，所述第二轴承座为圆环筒状结构，在过所述电主轴的轴线的截面内，所述第二轴承座包括第一段和第二段，所述第一段位于所述轴承的轴向第二端，所述第二段位于所述热胀性合金的径向外周，且所述第二段的轴向一端与所述第一段连接、另一端与所述第二轴承座相接。

在一些实施方式中，所述第一轴承座能够阻止所述热胀性合金朝所述轴向第一端的方向膨胀；所述第二轴承座能够阻止所述热胀性合金朝所述轴向第二端的方向和径向外侧的方向膨胀。