专利名称：：高速高精度机床主轴轴承及其加工方法
技术领域：
：本发明涉及一种机械传动
技术领域：
内，特别是用于精密、高速数控机床主轴的轴承及其加工方法。
背景技术：
：轴承是机床的基础配套件，是机床加工精度指标保证的基石，其性能直接影响到机床的转速、回转精度、刚性、颤振动切削性能、噪声、温升及热变形等，进而影响到加工零件的精度、表面品质。在传统机械或一般机械中，转速主要在几百转到几千转/分钟。随着数控技术的快速发展，"复合、高速、智能、精密、环保"已成为当今机床工业技术发展的主要趋势，因为，高速加工可以有效地提高机床的加工效率、縮短工件的加工周期。现代高速加工机床，主轴速度要求达到几万转到十几万转/分钟。这就要求机床主轴及其相关部件要适应高速加工的需求，因此也对轴承的设计提出了全新的要求。如果轴承的高速适应性不好，主轴系统的温升会很严重，甚至会烧死失效。因此，高性能的机床必须配用高性能的轴承。轴承的精度可分为P0、P6、P5、P4和P2五个等级，主轴轴承的径向跳动、端面跳动、滚动体直径不一致等形位误差会严重影响主轴系统及其加工件的精度，用于现代机床主轴上的轴承精度应为P5及其以上，而对于数控机床、加工中心等高速、高精密机床的主轴轴承，则需选用P4及其以上级高精度精密轴承。由于现代机床主轴轴承高精度、高速、高可靠性要求，对滚动体、保持器及内外套圈均有一些特殊要求，传统轴承及其加工工艺已不能满足现代机床对主轴承轴承的高速、高精、高可靠性的要求。
发明内容为克服现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种高速高精度机床主轴轴承及其加工方法，通过对轴承内、外圈采用冷辗、表面增氮处理、等温回火、高速磨削技术，滚动体与内、外圈凸面接触，以及改变内圈档边形状、保持器材料等方法以实现轴承的高速、高精度化，提高机床的主轴转动精度及精密部件表面以及模具切削面的质量的目的。本发明的技术方案在于外圈与内圈之间有滚道，滚动体装在保持架的窗口内，并嵌入外圈与内圈之间的滚道中间，内圈的中心有孔，用于与机床主轴相连，实现力的传递，其特征在于外圈的内滚道、内圈的外滚道及滚动体都带有凸度，内圈大档边设计为圆弧型，实现滚动体与外圈、内圈之间的接触由线接触变为点接触。实施本发明的高速高精度机床主轴轴承的加工方法，其特征在于外圈与内圈经冷辗、调质、粗、精车后，进行表面增氮处理，再经等温回火、粗磨、精磨、超精磨削成形。本发明的所说的保持架的材料为高刚性工程塑料。本发明的内圈为两个，外径的中部带有凸台，由卡环连接为一体。本发明在外圈与内圈之间的两端面装有带凹槽的密封圈。本发明将保持架的材料改为高刚性工程塑料，内圈大档边形状改进为圆弧型，外圈的内滚道、内圈的外滚道及滚动体之间的接触由线接触改变为点接触，同时采用冷辗技术、表面增氮处理技术及高速磨削技术，通过轴承的高精度化，以达到提高机床的主轴转动精度及精密部件表面和模具切削面质量的目的。本发明与传统轴承相比，具有以下优点1、高精度精度等级达到P4级；2、高转速转速可达4200rpm以上；3、长寿命寿命为传统轴承的3倍以上，是设计寿命的十倍以上；4、阻力小磨擦力矩仅为0.01-0.02Nm，工作时产生的热量较小，大大降低了传统轴承中材料和润滑剂的应力。5、热膨胀系数小高刚性工程塑料随温度变化的尺寸变化量小，且产生的热预载较低，从而避免了过多的热量聚集造成滚子及滚道疲劳剥落失效。下面结合附图对本发明作进一步描述。图1是本发明的结构示意图；图2是图1的内、外圈与滚动体之间的凸度接触放大示意图。具体实施例方式如图1所示，本发明的外圈2的内径与内圈4的外径上，与滚动体6接触部位均为带有凸度的滚道，滚动体6带有凸度，内圈4的大档边设计为圆弧型，这样，外圈2的内滚道、内圈4的外滚道及滚动体6之间的接触由线接触改变为点接触，不但可以减少摩擦、增加灵活性，而且可以提高产品寿命；转矩经内圈4的滚道、滚动体6、外圈2的滚道进行传递；内圈4为两个，外径的中部带有凸台，由卡环1连接为一体，两内圈内径尺寸互差不得大于0.004mm;外圈2、内圈4用轴承钢制作，经精密冷辗形成、调质、粗车、精车后，进行表面增氮处理，再经等温回火、粗磨、精磨、超精磨削成形，内外滚道表面粗糙度能达到0.0220.05iim，经上述特殊工艺处理后，可有效增强内、外圈精度及强度；滚动体6装在保持架3的窗口内，滚动体6为两列，也可为单列或3列，并嵌入外圈2与内圈4之间的滚道中间；内圈4的中心有孔，用于与轴相连，实现力的传递；在外圈2与内圈4之间的两端面装有橡胶密封圈5，为带有凹槽结构，加入这个密封圈既能阻挡润滑脂从轴承两边外泄，又能阻挡污物从轴承的两边侵入。保持架3的材料为高刚性工程塑料，使得保持架3对油脂的劣化影响小、润滑更充分、耐热性更好。这样一来，不仅尺寸精度得到提高，而且转动时离心力导致的变形也得以减小，保持架3与外圈2的引导间隙也减小了一半。如图2所示，2为外圈，4为内圈，6为滚动体，外圈2的内径与内圈4的外径上，与滚动体6接触部位均为带有凸度的滚道，滚动体6也带有凸度，之间均为弧面接触，内圈4的大档边设计为圆弧型，由线接触改变为点接触。本发明通过上述结构及工艺改进后，达到的主要技术指标为1、精度等级P4;2、转速4200-10000rpm;3、刚度200-300N/um;4、寿命寿命为传统轴承的3倍以上，是设计寿命的十倍以上；5、噪音《26dB;6、摩擦力矩0.01-0.02Nm。下表是本发明与国内外现有产品主要性能的比较本发明与国内外现有产品主要性能对比表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>权利要求一种高速高精度机床主轴轴承，外圈(2)与内圈(4)之间有滚道，滚动体(6)装在保持架(3)的窗口内，并嵌入外圈(2)与内圈(4)之间的滚道中间，内圈(4)的中心有孔，用于与机床主轴相连，实现力的传递，其特征在于外圈(2)的内滚道、内圈(4)的外滚道及滚动体(6)都带有凸度，实现滚动体(6)与外圈(2)、内圈(4)之间为点接触。2.根据权利要求l所述的高速高精度机床主轴轴承，其特征在于内圈(4)大档边设计为圆弧型，实现滚动体(6)的大端面与内圈(4)为点接触。3.根据权利要求1所述的高速高精度机床主轴轴承，其特征在于保持架(3)的材料为高刚性工程塑料。4.根据权利要求l所述的高速高精度机床主轴轴承，其特征在于内圈(4)为两个，外径的中部带有凸台，由卡环(1)连接为一体。5.根据权利要求l所述的高速高精度机床主轴轴承，其特征在于在外圈(2)与内圈(4)之间的两端面装有橡胶密封圈(5)。6.根据权利要求5所述的高速高精度机床主轴轴承，其特征在于橡胶密封圈(5)为带凹槽的密封圈。7.—种权利要求l所述的高速高精度机床主轴轴承的加工方法，其特征在于外圈(2)与内圈(4)经冷辗、调质、粗、精车后，进行表面增氮处理，再经等温回火、粗磨、精磨、超精磨削成形。全文摘要一种高速高精度机床主轴轴承及其加工方法，用于精密、高速数控机床主轴。轴承外圈与内圈之间有滚道，滚动体装在保持架窗口内，并嵌入滚道中间，内圈中心有孔；外圈内滚道、内圈外滚道及滚动体都带有凸度，内圈大档边设计为圆弧型，保持架材料为高刚性工程塑料，内圈为两个，外径中部带有凸台，由卡环连接为一体；外圈与内圈之间的两端面装有带凹槽的橡胶密封圈。本发明通过对保持架材料、内外圈滚道及滚动体、内圈大档边形状进行改进，采用三凸技术接触，同时采用冷辗技术、表面增氮处理技术及高速磨削技术，精度等级、适应机床转速、刚度高、寿命长、噪音小，通过轴承的高精度化，可提高机床的主轴转动精度及精密部件表面和模具切削面的质量。文档编号F16C19/22GK101725633SQ20081019738公开日2010年6月9日申请日期2008年10月23日优先权日2008年10月23日发明者吴少伟,尹大友申请人:湖北新火炬科技股份有限公司