一种电磁式的主轴轴承可控预紧装置的制造方法
【技术领域】：
[0001] 本发明属于高速主轴滚动轴承的性能调控应用领域，具体涉及一种电磁式的主轴 轴承可控预紧装置。
【背景技术】：
[0002] 滚动轴承作为高速主轴内部的旋转支撑元件，其服役性能直接影响高速主轴动力 学性能。因此，实时调控滚动轴承刚度、温度、旋转精度、预紧力等服役性能，以适应主轴系 统的复杂工况至关重要。相关研究表明，轴承预紧力调控技术是轴承服役性能调整最有效 的方法之一。因而对精密机床来说，主轴轴承的预紧力应该是在线可控的，实现高速主轴 在低速大转矩和高速大功率整个服役范围内动力学品质全局兼顾的预紧力调控。
[0003] 传统轴承预紧技术多采用定位或者定压恒值预紧方式，这种恒定预紧方式已无法 满足复杂工况下高速主轴对轴承性能调控的要求。为此，国内外诸多研究和学术机构就轴 承预紧可控技术开展了大量的研究，并取得了一定的成果。在预紧力作用机理方面，提出了 基于主轴转速、轴承温度等多种预紧力调节方式，但它们都需要一个预紧力调节范围宽，精 度高的预紧力执行机构。在预紧力调控机构方面，有基于压电制动器、液压装置及电致伸缩 材料等主动调控机构，但存在结构复杂，制造和使用成本较高的问题。电磁式的预紧力加载 装置是一种非接触式加载机构，可以降低轴承的轴向装配精度；并具有较宽的动态性能，控 制精度高，预紧力幅值调节范围宽，结构简单，制造成本低，具有很好的工程应用价值。
【发明内容】
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[0004] 本发明的目的是为了解决以上技术问题，提供了一种电磁式的主轴轴承可控预紧 装置，通过电磁加载方式，对主轴轴承的预紧力进行在线调控，以获得在不同服役工况下高 速主轴的优异动态性能。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：
[0006] -种电磁式的主轴轴承可控预紧装置，包括套装在主轴上且一端开口的轴承座， 轴承座的开口端设置有预紧力盘；主轴上还套装有电磁加载盘，电磁加载盘的周向设置有 用于测量其与预紧力盘之间轴向距离的位移传感器，电磁加载盘靠近预紧力盘的端面上开 设有环形槽，该环形槽内设置有电磁线圈，与开设有环形槽相对的电磁加载盘端面上设置 有轴承端盖；轴承座内设置有滚动轴承。
[0007] 本发明进一步的改进在于：滚动轴承套装在轴承座内，其外圈与轴承座采用间隙 配合。
[0008] 本发明进一步的改进在于：滚动轴承的内圈与主轴之间过盈配合。
[0009] 本发明进一步的改进在于：预紧力盘与电磁加载盘均采用软磁材料制成，两者通 过电磁场親合作用，能够产生可控电磁力。
[0010] 本发明进一步的改进在于：预紧力盘与电磁加载盘之间的初始轴向距离小于 lmm〇
[0011] 本发明进一步的改进在于：电磁线圈由漆包线绕制而成。
[0012] 本发明进一步的改进在于：预紧力盘通过螺栓固定在轴承座上；电磁加载盘与轴 承端盖通过螺栓连接，且轴承端盖固定在主轴外的外壳上。
[0013]本发明进一步的改进在于：位移传感器通过螺纹孔固定在轴承端盖上。
[0014]本发明进一步的改进在于：使用时，电磁线圈中输入可控电流，在预紧力盘与电磁 加载盘之间产生电磁力，进而通过轴承座传递到滚动轴承外圈产生所需轴承预紧力；通过 控制电磁线圈的电流幅值，能够调整预紧力盘与加载盘之间距离，并得到所需的轴承预紧 力。
[0015]相对于现有技术，本发明一种电磁式的主轴轴承可控预紧装置具有以下优点：本 发明利用可控电磁力实现了主轴轴承进行预紧力在线调控，是一种非接触式加载机构，具 有较宽的动态性能，控制精度高，预紧力幅值调节范围宽的特点。适用于主轴轴承预紧力的 定位预紧和定压预紧，能实现预紧力的在线监测，精确施加、定量调节，满足主轴全工况范 围对轴承预紧力可控可调的需求，可以作为高速主轴的智能部件，具有结构简单，制造成本 低，有很好的工程应用价值。
【附图说明】：
[0016] 图1是本发明一种电磁式的主轴轴承可控预紧装置的整体结构示意图
[0017] 图中：1为主轴；2为滚动轴承；3为轴承座；4为轴承隔套；5为预紧力盘；6为位移 传感器；7为轴承端盖；8为电磁加载盘；9为电磁线圈。
【具体实施方式】：
[0018] 下面结合附图对本发明作进一步的介绍：
[0019] 如图1所示，本发明一种电磁式的主轴轴承可控预紧装置，包括套装在主轴1上且 一端开口的轴承座3,轴承座3的开口端设置有预紧力盘5,这样的话轴承座3与预紧力盘 5便可以整体进行轴向滑移；主轴1上还套装有电磁加载盘8,电磁加载盘8的周向设置有 用于测量其与预紧力盘5之间轴向距离的位移传感器6,电磁加载盘8靠近预紧力盘5的端 面上开设有环形槽，该环形槽内设置有电磁线圈9,与开设有环形槽相对的电磁加载盘8端 面上设置有轴承端盖7 ;轴承座内设置有滚动轴承。
[0020] 使用时，电磁线圈9中输入可控电流，在预紧力盘5与电磁加载盘8之间产生电磁 力，在电磁力作用下，预紧力盘5和轴承座3产生轴向滑移，对滚动轴承2外圈传递预紧力， 进而通过轴承座3传递到滚动轴承2外圈产生所需轴承预紧力；通过控制电磁线圈9的电 流幅值，能够调整预紧力盘5与加载盘8之间距离，并得到所需的轴承预紧力；其中，电磁线 圈9电流通过电流放大器进行调控；通过调整电磁线圈9的电流幅值和预紧力盘5与电磁 加载盘8的气隙大小，实现对滚动轴承2预紧力的可控调节，得到高速主轴特定工况下所需 的最优轴承预紧力。此外，位移传感器6实时测量预紧力盘5与电磁加载盘8之间的距离。
[0021]进一步的，轴承座3内设置有两个滚动轴承2,两个滚动轴承2之间设置有轴承隔 套4。且轴承座3套装在主轴1的轴肩处。此外，滚动轴承2的内圈与主轴1之间过盈配