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主轴双列圆柱滚子轴承的装配和调整

发布时间:2020-08-15 11:55:33


  圆锥孔双列圆柱滚子轴承属于线性接触轴承,其承载能力和刚度高于点接触的角接触轴承,常用于载荷较大、要求刚度较高,而转速相对来说不很高的中、大、重型机床主轴系统中。下面来给大家分享下有关用于主轴系统中的双列圆柱滚子轴承的装配调整方法。

  1、主轴滚动轴承的选配。

  主轴和轴承都存在制造误差,这必然要影响主轴组件的旋转精度。在主轴组件装配时,若使二者的误差影响相互抵消一部分,则可进一步提高其旋转精度。由于滚动轴承内圈随主轴旋转,它的径向跳动(或称振摆)对轴承旋转精度影响最大。因此,一般仅调整轴承内圈和主轴轴颈的相对位置。

  (1)前轴承选配:由于主轴在前支承处的径向跳动对其端部的旋转精度影响最大,因此首先应采用轴承选配法来减小前支承处的径向跳动。实际的操作过程是,装配前先将一批滚动轴承的内圈和主轴轴颈分别进行测量,并在各自的高点处打字标记(某些国家的轴承,高点处已有标记,近年来随着轴承精度的提高,又将标记去掉);然后按实际的径向跳动量分组,取其跳动量相近者进行装配,使二者高点异向,即完成前轴承的选配。

  (2)后轴承选配:前轴承选配之后再对后轴承进行选配,还可进一步提高 主轴组件的旋转精度。由于主轴是采用同一个基准来精磨各个轴颈的,因此前、后轴颈对主轴轴心跳动的高点,往往在同一个方向上。故而只要把后轴承与前轴承的高点,布置在同一轴向平面内且轴线同侧时,往往可得较好效果。如将前后轴承外圈的径跳高点装于同向,且与座孔的高点异向,还可进一步改善主轴的旋转精度。

  2、主轴滚动轴承的间隙(游隙)及其调整。

  主轴滚动轴承的间隙量(游隙量)大小对主轴组件工作性能及轴承寿命有重要影响。当轴承在较大间隙下工作时,会造成主轴位置(径向或轴向)的偏移而直接影响加工精度。这时,轴承的承载区域也较小,载荷集中作用于受力方向的一一个或几个滚动体,造成较大的应力集中,引起轴承发热和磨损的加剧而降低寿命。

  此外,主轴组件的刚度和抗振性也大为削弱。当轴承调整为零间隙时,承载区域随之增大,滚动体的受力状况趋于均匀,主轴的旋转精度得以提高。当轴承预紧(预加载荷)调整为负间隙时,滚动体产生弹性变形,与滚道的接触面积加大,使承载区扩大到360°,则主轴组件的刚度和抗振性都能得到明显提高。因此,滚动轴承保持合理间隙量,是提高主轴组件旋转精度,刚度和抗振性的一项重要措施。

  主轴组件的静态刚度是随轴承间隙量的减小而增加。轴承在零隙附近的刚度变化(曲线斜率)为最大,其后刚度的增加较缓慢。但是,轴承间隙量对主轴组件动态特性的影响却较复杂。主轴组件的阻尼值(实际阻尼值与临界阻尼值之比为阻尼比先是随轴承间隙的减小而增大,在零隙处的阻尼值为最大,其后随间隙量减小过盈量增大),阻尼值反而也减小。

  这是因为轴承逐渐趋向“刚体化”,使其结构阻尼下降,而较多地呈现材料内摩擦阻尼特性。静态刚度和阻尼特性共同影响着主轴组件总的动态响应,存在最佳间隙位置,这时主轴前端的共振幅值为最小,静态刚度和共振频率都较高,加工表面的圆度误差及粗糙度也较小。当间隙量过小时,刚度的提高已不显著,而轴承的磨损和发热量却大为增大,从而降低轴承寿命并恶化使用条件。由此可见,轴承最佳间隙量的选择,不应单纯考虑静态刚度,还应同时考虑阻尼值,以便得到最小的轴端共振幅值、较高的刚度、共振频率和加工精度。根据经验,一般中 、大型机床主轴的轴承间隙量应按-0.005 ~- 0.015mm调整。

  3、轴承内外圈安装端正的检测与调整。

  双列圆柱滚子轴承直径与宽度之比一般在4~7之间,由于双列圆柱滚子轴承的径宽比较大,导致在主轴箱孔中和主轴上安装时的导向性能较差。再者大型机床零件尺寸和质量较大,给装配工作带来一定的难度,容易造成安装轴承时的力量不均匀。以上的种种原因,导致主轴轴承的内外圈安装位置偏移,轴承滚动体与轴承的内外圈接触不良,致使主轴刚度和回转精度降低。检验主轴轴承的内外圈安装端正的方法如下:在预紧轴承内圈的过程中,不断的转动主轴,同时观察轴承滚动体的转动情况。

  如果主轴转动轻松,同时轴承各滚动体随主轴转动而转动,则轴承的内外圈应为安装端正;如果主轴已经有一定的预紧量,转动时感到有阻滞,而轴承个别滚动体未随主轴转动而转动,或用手搬动各别滚动体有松动的情况,则应为轴承的内圈或外圈安装偏而造成。

  可以将磁力表座分别安装在主轴箱体和主轴上,旋转主轴并观测百分表的示值变化(见图1,图2),调整轴承的内圈和外圈位置,使百分表的示值变化最小(一般应小于0.01 ~0.04mm, 与轴承大小有关)。此时轴承的内圈和外圈已经安装端正,图1检测轴承外圈安装是否端正图2检测轴承内圈安装是否端正如果仍存在而个别滚动体未随主轴转动而转1主轴,2主轴前轴承,3主轴箱,4百分表,5 磁力表座动的情况,则说明主轴箱体孔或主轴径不圆。

检测轴承内圈安装是否端正.png

检测轴承外圈安装是否端正.png

  注:1主轴,2主轴前轴承。3主轴箱,4百分表,5磁力表座