补充3主轴系统介绍和维修和调整

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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)

3、; 磨损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

4、开有毛毡圆通槽. 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

5、孔朝上 主轴箱 (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 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 过渡配

7、 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%）水的混

8、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)相对于轴或外壳

9、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 轴承在装配中由于使用过渡

10、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 将滚动轴承的游隙

11、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,可以降低误差的影响,进

12、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