为了调整预压而利用冲程间隙及密封材料的弹性变形的轴承可变预压系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种轴承的可变预压系统，更详细而言，涉及一种向支撑可高速旋转的心轴的轴承外轮施加定压及可变预压的为了调整预压而利用冲程间隙及密封材料的弹性变形的轴承的可变预压系统。
【背景技术】
[0002]机床主轴系统的性能和轴承的寿命受施加到轴承的预压的影响，根据转数及使用条件适当改变预压时，能够减小心轴的振动。而且，当向机床的心轴施加预压时，不仅能够提高制成品的表面照度，还能抑制心轴的发热，并延长寿命。因此，根据机床的使用条件，需要向轴承施加合适的预压。
[0003]在机床中，当心轴低速旋转时，通常是需要强力切削制成品。因此需要强大的预压，当心轴高速旋转时，是轻微的切削，因此需要微小的预压，但是因为始终施加相同的预压，因此效果不佳。
[0004]通常，轴承结合体为了确保符合使用条件的心轴的硬性，需要施加适当的预压，因此，当心轴高速旋转及低速旋转时，需要施加符合使用条件的预压。
[0005]虽然了解可变预压构造的心轴具有很多优点，但是该构造需要大空间，构造复杂，为了体现可变预压构造也需要很多费用，而且难以准确发挥功能，因此难以使用。
[0006]通常，随着在轴承的内轮和球体中产生的离心力而球体施加在外轮的压力急速增加，此时高速旋转(DN值100万以上)的机床的心轴因球体的离心力而朝外侧移动，从而改变施加在心轴的预压。当为固定预压方式时，为了解决所述问题也需要定压或可变预压。
[0007]向机床主轴系统的轴承施加预压的目的是，使心轴的心轴方向(轴向)及半径方向(径向)的位置变准确，同时抑制心轴的振动，提高轴承的硬性，防止心轴方向的振动、共振及抑制振动体的旋回滑移、共振滑移、自传滑移，使振动体相对于轨道轮保持准确位置。即，轴承的预压根据其方法和预压条件影响着心轴的硬性、振动、噪音、发热、产品的加工精密度等，定压预压主要是心轴高速旋转时使用，定位置预压是心轴低速或转速变化小时使用。施加在轴承的预压应设置为高速时低而低速时高。
[0008]在大韩民国授权专利第0246309号中公开了加工中心的主轴轴承预压改变装置。所述预压改变装置包括:气缸，一侧固定在固定组装体上，另一侧与加压体保持细微间隔，在内侧形成有活塞，所述活塞在主轴低速旋转时与所述加压体面接触而进行加压，同时增大轴承的预压；轴承预压弹簧，在主轴高速旋转时，在所述固定组装体的一端挤压所述加压体以向轴承施加预压；供应油路，形成在固定组装体内以便所述主轴低速旋转时加压所述活塞；以及弹簧，始终朝加压相反侧加压活塞以便经加压的活塞在主轴高速旋转时回到原位置。
[0009]在公开实用新型第96-29232号中公开了利用压电元件调整预压的装置，在公开实用新型第94-27675号、公开实用新型第91-14403号、EP0097657号和US4611934号中公开了轴承预压可变装置。
[0010]在现有可变预压结构中，利用压电元件的结构虽然反应速度快，但需要大空间而且费用昂贵，因此难以使用。利用弹簧自动调整预压的装置只能是向轴承施加相同的定压。通常的加工中心主轴轴承的预压改变装置利用空压或液压调整轴承的预压，因此反映速度快，但因具有活塞、气缸、加压体、弹簧及轴承预压弹簧等结构，因此结构复杂，制作费用高，需要大空间，而且因前后轴承的规格之差，实际上难以使用。
[0011]在大韩民国授权专利第0925919号公开了利用压缩空气的轴承可变预压装置。所述可变预压在位于可高速旋转的心轴外部的轴承形成可施加预压的轴承套管，所述轴承套管可与通过压缩空气移动的活塞一起移动。
[0012]所述轴承可变预压装置具有如下问题。
[0013]第一，具有在轴承的外轮和壳体之间设置轴承套管的结构，因此为了调整轴承的预压，作用在轴承外轮的作用点会朝外侧倾斜，从而难以向轴承的外轮准确施加预压。
[0014]第二，因为在轴承的外轮和壳体之间设置有套管，因此主轴相对变大或支撑心轴的轴承变小。所述轴承减小时，虽然轴承的容许转速增加，但作用的预压变小，因上下部轴承的规格差异，按预压考虑时，小的轴承的寿命变短。
【发明内容】
[0015]本发明是为解决所述问题而提出的，其目的在于，提供一种为了调整预压而利用冲程间隙及密封材料的弹性变形的轴承的可变预压系统，其无需为了加压轴承的可变预压而增加空间，能够使构造变简单，提高设计的自由度。
[0016]本发明的其他目的在于，提供一种为了调整预压而利用冲程间隙及密封材料的弹性变形的轴承的可变预压系统，其容易调整施加于位于机床的轴向系统上的轴承的预压，能够延长轴承的寿命，提高加工面的照度，抑制心轴的振动。
[0017]本发明的其他另一目的在于，提供一种为了调整预压而利用冲程间隙及密封材料的弹性变形的轴承的可变预压系统，其在加压轴承外轮的加压部件和壳体之间的冲程(stroke:间距)为零(zero)的状态下能够调整预压。
[0018]本发明的其他另一目的在于，提供一种为了调整预压而利用冲程间隙及密封材料的弹性变形的轴承的可变预压系统，其能够加大轴承的用于加压外轮的压力作用截面积，因此能够利用空压。
[0019]本发明的其他另一目的在于，提供一种为了调整预压而利用冲程间隙及密封材料的弹性变形的轴承的可变预压系统，其在心轴的高速旋转和低速旋转时容易随着旋转速度改变预压而容易进行控制，无需增加空间，能够降低成本。
[0020]为达成所述目的，本发明的为了调整预压而利用冲程间隙及密封材料的弹性变形的轴承的可变预压系统，包括:壳体，具备支撑轴承的轴承壳体部；多个轴承，位于所述轴承壳体部；心轴，与所述多个轴承的内轮结合进行旋转；以及可变预压单元，位于所述轴承壳体部，向轴承的外轮施加可变预压，所述可变预压在与所述轴承的外轮接触的加压部件和轴承壳体部之间形成有通过密封部件保持气密性的腔体，并形成有压力供应单元，所述压力供应单元通过位于所述轴承壳体部的供应管道向腔体提供空压或液压，从而改变施加于轴承外轮的预压。
[0021]在本发明中，所述腔体可在所述加压部件和轴承壳体部之间通过密封部件划分，所述腔体在由密封部件划分的加压部件和轴承壳体部的相对面分别形成有引入部。
[0022]在所述腔体进一步形成有弹簧以向轴承的外轮供应定压。
[0023]根据本发明的其他实施例的为了调整预压而利用冲程间隙及密封材料的弹性变形的轴承的可变预压系统，包括:壳体，具备支撑轴承的轴承壳体部；多个轴承，位于所述轴承壳体部；心轴，与所述多个轴承的内轮结合进行旋转；以及可变预压单元，位于所述轴承壳体部，向轴承的外轮施加可变预压，所述可变预压单元包括设置在所述多个轴承之间并与各个轴承的外轮接触的第一加压部件及第二加压部件和通过设置在所述第一加压部件和第二加压部件之间的密封部件保持气密性的腔体，并形成有压力供应单元，所述压力供应单元通过位于所述轴承壳体部的供应管道向腔体提供空压或液压，从而改变施加于轴承外轮的预压。
[0024]在本发明中，在所述腔体进一步形成有弹簧以向轴承的外轮供应定压。
[0025]本发明的为了调整预压而利用冲程间隙及密封材料的弹性变形的轴承的可变预压系统具有如下效果。
[0026]第一，容易确保轴承可变预压系统的设置空间，无需另外的设置空间。
[0027]第二，在低速和高速中容易调整施加到轴承外轮的预压，能够施加与变化的转速或情况相适合的预压，延长轴承的寿命，提高通过所述机床加工的产品的加工面的照度，抑制心轴的振动及发热。
[0028]第三，本发明为了预压可将作用于轴承外轮的作用点位于外轮的移动方向和同轴线上或同轴线上的外侧，因此能够提高由空压或液压的预压作用效率，无需为了调整施加到支撑心轴的轴承的预压而调整轴承的规格。因为可以使用单一规格的轴承，因此能够从根本上解决因支撑心轴的轴承的规格差异而转速增加，由此预压减小而导致寿命缩短的问题。
[0029]第四，本发明通过向轴承的外轮施加基于弹簧的固定预压和基于空压或液压的可变预压，从而能够使心轴保持最佳状态。
[0030]第五，在支撑心轴的轴承中，将位于上部侧的轴承和位于下部侧的轴承以相同规格设置，或将位于上部的轴承和位于下部的轴承设置为在轴承的规格集(KS、JIS或ASM)中相差一个阶段或低