轴承装置和机床用主轴装置的制作方法

本发明涉及轴承装置以及机床用主轴装置，更详细而言，涉及适用于机床主轴、高速马达、或者离心分离机、涡轮制冷机等高速旋转的旋转设备中的轴承装置、以及具备该轴承装置的机床用主轴装置。

背景技术：

1、作为加工中心所使用的主轴装置，大多使用在刀具侧(负载侧)以背面组合方式排列有多个轴承的主轴装置，通常使用内外径、滚珠直径全部相同的轴承。

2、然而，内外径、滚珠直径全部相同的轴承的排列有时使用条件被限定。例如，滚珠直径大的轴承的组合能够得到高负载容量，但由于滚珠直径大，因此在高速旋转时作用于公转滚珠的离心力变大，轴承内部(预压)载荷增加。因此，滚动接触部的pv值(p：接触面压，v：滑动速度)增加，在高速范围引起高发热。其结果是，轴承内部(预压)载荷进一步增加，有可能导致烧死等早期损伤，因此，需要限制转速，以使得轴承不会由于高发热而变成异常的高温状态。

3、并且，在内置马达型的主轴装置的情况下，配置于马达附近的轴承受到来自马达的热的影响，因此轴承更容易成为高温状态，转速进一步受到限制。

4、另一方面，在滚珠直径小的轴承的情况下，作用于滚珠的离心力小，因此发热得到抑制，因此即使高速旋转也能够使用。但是，由于滚珠直径小，因此有时负载容量比滚珠直径大的轴承低。

5、在专利文献1所记载的主轴装置中，记载了如下内容：接触角的朝向相同的两列以上的角接触球轴承彼此被背面组合，使接触角的朝向不同的多个角接触球轴承的外径尺寸不同，在外径尺寸大的各角接触球轴承中，在滚珠直径以及接触角方面，使位于轴向外侧的角接触球轴承比位于轴向内侧的角接触球轴承大。由此，在负载切削载荷的刀具侧配置外径尺寸大的角接触球轴承，实现通过增加主轴刚性(力矩刚性及轴向刚性)而得到的高精度加工、轴承的疲劳寿命的增加、耐烧死性的提高。

6、另外，在专利文献1中记载了：在内置马达型的主轴装置中，通过将外径尺寸大的角接触球轴承(马达相反侧轴承)配置为比外径尺寸小的角接触球轴承(马达侧轴承)远离内置马达，从而即使在高速旋转时也能够防止容易因转子发热而受到热负载的马达侧的角接触球轴承烧死。

7、现有技术文献

8、专利文献

9、专利文献1：日本特开2017-030122号公报

技术实现思路

1、发明欲解决的技术问题

2、然而，近年来，削减co2排放的措施在全世界不断发展，预想今后以飞机低油耗化为目的的机体轻量化、ev、混合动力车进一步普及。

3、而且，认为它们中使用的铝合金、钛合金、复合材料的使用率也增加。这些材料被称为难切削材料，是在利用机床进行加工时会对主轴施加较大负载的材料，因此认为今后需要负载容量高的主轴。

4、进而，以生产的效率化为目的，在“工序汇集”这样的切削加工机上复合有激光加工、摩擦搅拌接合这样的切削以外的加工的机器也开始出现。特别是，摩擦搅拌接合是一边以非常大的轴向的载荷将主轴末端部按压于部件，一边以低速旋转使部件熔融而一体化的部件，在支承负载的轴承中，有时在轴向上施加1t以上的负载。

5、另外，为了进一步实现生产效率化，优选用一台机械完成从基于低速旋转的粗加工到基于高速旋转的精加工。特别是，关于使用率有可能增加的铝合金，已知越是以高速旋转进行加工，切削阻力、精加工面粗糙度越减少，加工精度越提高。这样，机床用的主轴也需要高速性能。

6、由此，认为在今后的主轴中，高负载容量和高速性能这两个性能变得重要，并且通过兼顾这些性能来应用于加工的复合化，有助于工序汇集。

7、本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够实现高负载容量和高速旋转这两者的轴承装置以及机床用主轴装置。

8、用于解决问题的技术手段

9、如上所述，本说明书中公开了如下内容。

10、(1)一种轴承装置，所述轴承装置由多个角接触球轴承以背面组合方式沿轴向排列而成，且从轴向一侧承受负载，

11、负载侧的所述角接触球轴承的滚珠直径大于负载相反侧的所述角接触球轴承的滚珠直径，所述负载侧的角接触球轴承的接触角的作用线与所述角接触球轴承的轴线的交点相对于所述角接触球轴承位于轴向一侧，所述负载相反侧的角接触球轴承的所述交点相对于所述角接触球轴承位于轴向另一侧。

12、(2)根据(1)所述的轴承装置，其中，所述负载侧的角接触球轴承的轴承截面高度大于所述负载相反侧的角接触球轴承的轴承截面高度。

13、(3)根据(1)或(2)所述的轴承装置，其中，在所述负载侧的角接触球轴承的外圈与所述负载相反侧的角接触球轴承的外圈之间配置有外圈间隔件。

14、(4)根据(1)或(2)所述的轴承装置，其中，所述负载侧的角接触球轴承的外圈与所述负载相反侧的角接触球轴承的外圈以彼此的轴向端面抵接的方式配置。

15、(5)根据(1)～(4)中任一项所述的轴承装置，其中，所述负载侧的角接触球轴承与所述负载相反侧的角接触球轴承中的至少一者具备两列以上的角接触球轴承，

16、所述两列以上的角接触球轴承的外圈彼此以彼此的轴向端面抵接的方式配置。

17、(6)一种机床用主轴装置，其中，所述机床用主轴装置的主轴经由前侧轴承及后侧轴承旋而转自如地支承于壳体，

18、所述前侧轴承由(1)～(5)中任一项所述的轴承装置构成。

19、(7)根据(6)所述的机床用主轴装置，其中，所述负载侧的角接触球轴承的外径尺寸大于所述负载相反侧的角接触球轴承的外径尺寸，

20、在所述壳体中，在所述负载侧的角接触球轴承的外圈所内嵌的大径内周面与所述负载相反侧的角接触球轴承的外圈所内嵌的小径内周面之间形成有轴向端面，

21、在使所述负载侧的角接触球轴承的外圈的轴向端面或者在所述负载侧的角接触球轴承的外圈与所述负载相反侧的角接触球轴承的外圈之间配置的外圈间隔件的轴向端面与所述壳体的轴向端面抵接的状态下，所述壳体相对于所述前侧轴承被定位并固定。

22、(8)根据(6)所述的机床用主轴装置，其中，所述负载侧的角接触球轴承的外径尺寸大于所述负载相反侧的角接触球轴承的外径尺寸，

23、在所述壳体中，在所述负载侧的角接触球轴承的外圈所内嵌的大径内周面与所述负载相反侧的角接触球轴承的外圈所内嵌的小径内周面之间形成有轴向端面，

24、在所述负载侧的角接触球轴承的外圈的轴向端面或者在所述负载侧的角接触球轴承的外圈与所述负载相反侧的角接触球轴承的外圈之间配置的外圈间隔件的轴向端面与所述壳体的轴向端面之间设置有轴向间隙的状态下，所述壳体相对于所述前侧轴承被定位并固定。

25、(9)根据(6)～(8)中任一项所述的机床用主轴装置，其中，所述主轴由内置马达旋转驱动，

26、与所述负载侧的角接触球轴承相比，所述负载相反侧的角接触球轴承位于靠近所述内置马达的位置。

27、发明效果

28、根据本发明的轴承装置及机床用主轴装置，能够实现高负载容量和高速旋转这两者。