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1、补充内容3 主轴系统介绍和维修调整,常见的卧式主轴布局,1)两支点,主轴由前后两个支点,布置 有滑动或滚动轴承,应用于 不长的主轴结构,2)三支点,除前后两个支承点外,在轴 中间增设一个支承,是一过 定位装置. 适用于长径比大的主轴系统 ,中间是辅助支承,能限止主 轴受载时产生的中间挠度,两支点,三支点,车床长主轴采用三支承, 前后轴承为主支承,中间 轴成间隙配合;卧铣主轴 长径比小时,前中轴承为主 ,后轴承为辅助,间隙配合.,1.卧式布局的滑动轴承主轴结构 1.1采用滑动轴承的主轴结构,使用滑动轴承的主轴结构一般都采用两支点布局,转动轴颈面与支承间是滑动摩擦,轴的转速高低、表面 平整度是关键
2、,决定油膜状态(液体润滑或半干摩擦) 很大程度由动压建立与否有关; 本处讲的不是一般非液体支承和支架式液体滑动轴承, 而是指有回转精度要求,转速在6001000以上的主轴 用滑动轴承.,支架式液体 滑动轴承,曲柄轴承铜衬套,属非液体滑动轴承,1.1.1滑动轴承的动压原理,几何条件 轴和轴承之间,因主轴自重引起的偏心,自然生成油隙,黏性油的剪切作用 轴在较高速度旋转时,因油的一定黏度顺着油隙大口流入,在内摩擦力的作用下产生油膜压力,转速越高和接触面越平整油压产生的作用力越大;,偏心建压 在建压过程中,主轴从上下偏心变两向偏心,不断建压,逐渐自动减偏求中心,整个过程轴心飘移(类似正反馈);,磨损
3、在启动建压与停车惯性过程的一段时间里,存在金属摩擦.,油楔效应产生的动压分布如图,1.1.2两种典型的主轴滑动轴承,(1)外锥内直径向滑动轴承,受力特点:只能承受径向力,布局特点:除了前后两个同类型的 这类轴承外,还要配有轴向定位轴 承,支承轴向力.,轴承结构特点:,1)外廓成锥度,常见为110、 120、130,承载大、转速 极满的也有15,该锥面与主 轴箱体锥孔接触配合;,2)外钢内面铜合金,整体剖缝 式结构, 缝间嵌磨配镶条,3)锥体两端各设一段方牙螺纹, 后螺纹用于收紧轴承内孔尺寸; 前螺纹用于将锥体拉出之用.,整体结构,双套式结构,4)内孔拉有两端不开穿的油槽,中心线下方开有毛毡圆通
4、槽. 剖缝应避开承载区,不使破坏油膜的生成.,更换制作工艺流程:,1)毛坯 粗车外圆放毛坯车余量5mm,内孔按合金层厚度车至 尺寸; 外送离心浇铸.(空内按量放轴承合金后,两端加焊端盖),离心 浇注,加焊端盖 车两顶尖,车毛 坯,2)成形,去盖 检查,准备 按主轴精修磨外圆尺寸 (小0.050刮余量)制做短心轴, 两端车研中心孔,上磨床精磨至尺寸,半精车轴承毛坯成形,螺纹 外尺寸放磨余量0.25mm,锥面 按锥度比放配磨余量;车时注意 合金层尺寸均分;,两端车研中心孔,按假轴车配轴承内孔,配合间隙0,01 0.015mm,装上假轴如左图,与主轴箱内锥孔配磨,边磨边刮内孔. 主轴箱配孔朝上,主轴
5、箱,(2)外直内锥向心推力滑动轴承,受力特点:,多油楔滑动轴承介绍,三块瓦主轴结构,A,A,3.主轴用滚动轴承,圆柱滚子轴承（N）,3.1滚动轴承的类型和结构,霍振生制作,圆锥推力滚子轴承既能承受径向力,又能 承受轴向力。与向心推力球轴承相比，它 能承更大的径向力和轴向力。 它与向心球轴承一样，摩擦小，额定转 速高。,向心推力球轴承既能承受径向力,又能 承受轴向力。其接触角有22、24 26三种, 越大受轴向力能力越大。 它与向心球轴承一样，摩擦小，额定转 速高。,单个不能应用，必须成对使用，以消除 双向轴向力。,数控机床主轴典型结构,主轴用滚动轴承,3.2轴承的游隙和消除,滚动轴承的滚动体和
6、内外圈的滚道之间存在着间隙,它的方位 随转动和受载不断改变着,被称为游隙。 游隙与制造精度有关，标准化规定，不同的精度等级有不同 的游隙。它的大小对轴承的温升，噪声和寿命有很大的影响。,游隙有原始游隙，工作游隙和失效游隙三种。,1）原始游隙 滚动轴承装配制造出 厂时，滚动体和内外圈 滚道之间的游隙。即内 外圈之间最大的位移量。,测量：固定外圈，轴向或径向推动内圈， 其最大的位移量即原始游隙,2）工作游隙 即将轴承装上过盈尺寸的轴和孔时的实际游隙。,由于采用过盈配合，滚动轴承内部滚动体和内外滚道发生 了变形，间隙变小。采用的过盈量越大，变形越大，游隙变 小。,工作游隙小于原始游隙。,过盈或 过渡
7、配 合,过渡配合,3）实际游隙 从轴承装配到失效一段时段里轴承实际存在 的游隙。,工作着的轴承由于长期使用，其滚动体和滚道都发生了磨损 ，三者之间位移量变大，直至大于原始游隙，轴承已经失效。,原始游隙,装配（工作）游隙,磨后游隙,使用,过盈,装配,3.2.轴承装配,1)外环转,内环固定 两件过盈,外配合紧于内配合,2)内环转,外环固定 两件过盈,内配合紧于外配合,内圈与轴基孔制,外圈与体壳孔基轴制,轴承的装配,以小于100MM尺寸的轴承为例,（1）冷装配 适应于装配小尺寸滚动轴承。,（2）温度装配,对较大尺寸的或精密滚动轴承在一定温度下装配是较好的方法。,热油槽 介质：可溶性油加（1015%）
8、水的混合液， 油温150,将轴承放入槽中加热，使内孔涨大，在轴上涂以轻油，然后迅速 从槽液中取出轴承装在轴上。,加热平板 将轴承放于平板上升温到指定温度，使用高温温 度计或试温笔测温来保证不过热，试验内孔涨大量。,使用温控烤炉 通过轴承在炉内经足够长时间,使其均匀加热, 但不过热.,冰冷处理 将轴承置于二氧化碳干冰中,使外圈缩小,放入体壳孔 至常温.注意用防冻手套,控制温度不能过大.,(1)相对于负荷方向旋转的套圈与轴或外壳孔,应选过渡配合或过盈配合,过盈 量的大小,以带负载工作时,套或壳体孔配陪合面不产生爬行为原则;,(2)相对于负载固定的套圈与轴或外壳孔应选择过渡或间隙配合,(3)相对于轴
9、或外壳孔需要轴向移动的套圈(游动圈)以及需要经常拆卸的 套圈与轴或外壳孔,应选择较松的过渡配合或间隙配合;,(4)承受重载的轴承,通常应比承受轻载或正常负载的选择较紧的过盈配合, 负荷大,过盈量应越大.,选择原则,3.4.配合尺寸精度,内圈与轴,外圈与孔的配合合理直接影响工作游隙的大小,从而决定运转精度和使用寿命.,轴公差 j5,k5.m5,m6,n6,松,紧,轴承内孔 精度为P4/P5(原标准C,D),轴承内孔与轴是基孔制配合,正常负载,通用机械,变速箱,电机,轴承外圈与体壳孔是基轴制,体壳孔公差,外圈相对负载静止 G7,H7,J7,松,紧,轴承的预紧,1)装配中游隙的减少,轴承在装配中由于
10、使用过渡或过盈配合,通常内圈向外涨大,外圈受体壳限制 而向轴方向涨大,使轴承游隙减小,即使过盈再大也不能完全消除,特别在受载 方向不能完全消除.据资料解绍,游隙0.06,寿命将降低50%。,通常装配时.其实滚子与滚道之间并未全部接触,如能全部接触,动件完全 参加受载,不仅回转精度高,抗振性得到改善.,3)两类轴承可以作不同的预紧,双列圆柱滚子轴承(带圆锥内孔),带推力的向心球或滚子滚动轴承,滚动轴承在较大的游隙下工作时,负载力集中在处于受力方向上的一个或几个 滚动体与内外圈滚道接触处产生应力集中,在循环下降低了刚度与寿命,主轴 回转中心发生飘移,回转精度下降,还会产生振动.,2)预紧 将滚动轴
11、承的游隙消除,还使其产生一定的过盈(负间隙),使三大件 产生一定的弹性变形,相互间接触面积增大,滚动体受力更均匀,刚度得以提 高.上述使滚动体和滚道产生过盈力称预紧力.,预紧力要适当,否则适得其反,不仅增大轴承的承载,还使寿命下降,许用极限 转速降低.,向心推力球轴承,单个使用：在受图示轴向力时，内外圈轴向相对位移，游 隙减小。（内外圈变形外加轴向位移）,力不能过大，不能受轴反向力,成组使用：背对背,双向受轴向力,内外圈配加垫圈，使游隙消除。,轴承的选配,目的:消除或减少装配零件之间的跳动量,提高回转精度,主轴轴颈和滚动轴承的内外圈都有一定的制造误差,在装配时适当选择 误差偏向,可以降低误差的
12、影响,进一步提高主轴的回转精度.,1）支承中心,轴承的成组装配,3.5轴承的失效,当滚动轴承的滚动体与内外圈滚道磨损后,间隙变大,实际工作游隙大于 安装初期的工作游隙,导致转动件的径向跳动和轴向窜动量增大,当超出精 度要求时,轴承已经失效(不一定超过极限寿命).,长期工作周期脉动循环载荷下的轴承,滚道出现疲劳点蚀造成噪音和振动 增加,特殊重载和低转速条件下,产声塑性变形.,对于主轴轴承即使不出现点蚀,只要回转精度下降就得调整,一旦调整无 效,就要更换同型号新轴承,不仅等级要相同,还要选配内外圆尺寸,以保持获 得相同的配合效果.,轴承的精度等级,轴承更换替代,滚动轴承在使用及修理时发现失效应按设
13、备使用说明书中的传动简图和 轴承配置图查出相应部位的轴承代号,选购更换。,查配合精度和分析配合性质。,检查体壳孔和主轴轴颈实际情况，作出修复弥补决策（挑选内孔，外圈 尺寸，或镀主轴轴颈，或刷涂体壳孔尺寸）,进口设备的轴承不能及时给货时，也可选用国产或其它国产品替代，应考虑 以下事宜：,按代号查对国内外轴承对照表，牌号，精度， 按结构，尺寸，类型查找国产轴承类型的尺寸，结构，并参照国内同类产品精度确定精度等级；,精度达不到要求时用高一级精度代用，但要在安装前先确定轴颈，尺寸 精度使否要作相应的提高。,合适与否要作运转试验，温度，精度保持期，工作性能，噪声，使用寿 命等几项考虑。,轴承的安装和拆卸,
