[实用新型]油脂润滑空心圆柱滚子轴承主轴系

说明书

本实用新型系一种用于机床主轴的功能部件，特别适用于内圆磨床、加工中心、立式镗床等的主轴系统。

传统高速机床主轴一般采用高精度角接触球轴承作为支承，通过弹簧或隔环给轴承施加预载，球轴承所能承担的预载较小，主轴整体刚度较差，且主轴的回转精度及寿命较低。随着空心圆柱滚子轴承的发明和相应的套筒主轴系的问世（中国专利86206678、92209920），使主轴的回转精度、系统刚度及寿命等均获得了显著的提高。但86206678、92209920两种专利仅适用于外圆磨床主轴，而且一是砂轮轴转速较低，一般在        n＝1500转／分，其二是砂轮轴装在主轴箱体内，箱体内可贮存的油量较大，主轴单元中空心圆柱滚子轴承靠浸油润滑。而在内圆磨床磨头或数控机床，加工中心的主轴中，上述结构已明显不适用。由于加工零件的孔很小，为保持一定的切削线速度，则要求主轴有较高的转速，一般n＝3000转／分以上，有的甚至每分钟高达几万转。因此，如采用浸油润滑存在以下缺点和困难：

1、搅油引起的损耗大，特别是空心滚子搅油比实心的更大，搅油产生的热量导至轴承温升的升高。

2、橡胶密封环承受不了高速工作条件，且摩擦生热也很大。不仅使主轴系统温升升高，而且在轴的密封处磨损加剧，漏油严重。

3、随着轴承转速的提高，而产生较大的气漩，在浸油润滑时将阻止油进入轴承。

4、此外由于主轴结构一般比较紧凑，设计中不希望有进出油管等存在。

近年来，高速滚动轴承主轴单元采用的油脂润滑方式，成功地解决了上述问题。但对空心圆柱滚子轴承来说，采用油脂润滑有以下困难：

1、空心圆柱滚子轴承为满装滚子，无保持器，与实心滚子轴承相比，不仅滚子间贮存油脂空间少，而且没有保持器携带着油脂以滚子公转转速旋转，得以保证滚道的润滑。

2、与球轴承相比，油脂返回滚道率极低。在球轴承中，球挤压油脂时油脂大部份从球的两侧返回到圆弧滚道中。而线接触的滚子轴承，油脂全部被滚子挤出滚道之外。

3、与一般滚子轴承相比，空心滚子是360°范围内预负荷下装配，不存在滚子负荷区与非负荷区（在非负荷区内滚子与滚道有间隙，润滑油脂易进入滚道和滚子处）。

4、与一般滚子轴承相比，由于无保持器，不存在实体保持架的密封油脂作用。

因此，在空心滚子轴承中采用油脂润滑常常由于缺油而失败。这可由附图1中看出：空心滚子与内外滚道之间的空间充满油脂，当内圈1以n₁转速旋转时，腔3中的油脂在内滚道及双侧挡边带动下，也以n₁转速旋转，而滚子的公转转速远低于n₁（接近为n₁的一半）。因此，腔3中的油脂受挤压并在离心力作用下逐渐进入腔4。4中油脂支撑在外滚道上，其转速为零。当滚子公转时挤压油脂，并逐渐将腔4中油脂挤压出滚道之外，当腔3中油脂通过腔4逐渐被排出轴承外后，随着油脂的流失，整个轴承就处于缺油状态，产生烧伤，直至失败。

本实用新型的目的，就是在于提供一种克服上述缺点，在保证空心圆柱滚子轴承的回转精度、支承刚度和精度寿命的前提下，采用油脂润滑方式，提高主轴回转精度、降低轴承温升，扩大高速空心圆柱滚子轴承的使用范围，进而提供一种新的主轴系。

本实用新型的目的是这样实现的，如附图2及3所示两种结构，为内圈带挡边的空心圆柱滚子轴承的密封环结构，附图4及5为外圈带挡边的空心圆柱滚子轴承密封环结构。轴承外圈两侧的密封环称为静环，轴承内圈两侧的称为动环。动环与静环之间的间隙量为0.1～0.6毫米。现以附图2结构为例作进一步说明：

1、当滚道中的油脂被挤压出滚道外之后，被封存于两侧动环与静环之间的空间内而不流失。封存的油脂的表观粘度随滚子边缘距离的增大而增大，靠近静环边缘的油脂表观粘度最大，这样，一是对轴承润滑提供可靠的油况，二是使靠近滚道的低粘度油脂始终处于高粘度油脂所形成的“油壳”中，随着油脂粘度的降低，基础油的渗出增多。

2、由于动环的外表面为一锥面（锥面顶角为0°～45°）或为螺纹面，故动环的高速转动使靠近动环的油脂受到剪切力作用，油脂表观粘度降低，油脂呈流体状并沿锥面或螺纹面向外滚道面移动，并对油脂的移动起到了密封作用。（螺纹面的螺纹方向与采用主轴之旋转方向有关，以在旋转时不松为准）。