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軸承知識

機(jī)床主軸軸承的潤滑方式與安裝步驟

2021-12-30 閱讀次數(shù):

機(jī)床主軸軸承是精密機(jī)床及類似設(shè)備的主軸軸承,它對保證精密機(jī)床的工作精度和使用性能。主軸軸承的正確配置是指軸承類型的組合和前后軸承的布置,不同的配置就決定了機(jī)床主軸不同的負(fù)荷能力、運(yùn)轉(zhuǎn)速度、剛度、溫升和使用壽命,尤其是對剛度和溫升的影響更為顯著,所以應(yīng)根據(jù)機(jī)床工作特性的要求合理地配置主軸軸承。從功能和結(jié)構(gòu)上,主軸軸承可分為滾動軸承和滑動軸承兩大類。

跑合運(yùn)轉(zhuǎn)的目的是為了使軸承在正式使角前,使其滾子與滾道通過跑合,能具有良好的接觸條件,以保持軸承有良好的接觸精度,并避免軸承一開始在高速和重載使用時(shí)引起滾子與滾道的損壞,從而提高了軸承的壽命和精度'由于圓錐滾子軸承并不是完全的滾動接觸,在滾子端面與內(nèi)環(huán)的臺肩之間存在著滑動,如果接觸條件不好,很易出現(xiàn)咬合損壞的現(xiàn)象,故對這類軸承更應(yīng)重視跑合運(yùn)轉(zhuǎn)。

機(jī)械主軸指的是機(jī)床上帶動工件或刀具旋轉(zhuǎn)的軸。通常由主軸、軸承和傳動件(齒輪或帶輪)等組成主軸部件。在機(jī)器中主要用來支撐傳動零件如齒輪、帶輪,傳遞運(yùn)動及扭矩,如機(jī)床主軸;有的用來裝夾工件,如心軸。除了刨床、拉床等主運(yùn)動為直線運(yùn)動的機(jī)床外,大多數(shù)機(jī)床都有主軸部件。主軸部件的運(yùn)動精度和結(jié)構(gòu)剛度是決定加工質(zhì)量和切削效率的重要因素。

主軸軸承類型的性能比較

主軸軸承是數(shù)控機(jī)床主軸內(nèi)一個(gè)重要的零部件,在主軸傳動過程中,可以起到支撐機(jī)械體旋轉(zhuǎn)和減小摩擦的作用。軸承由于其類型、結(jié)構(gòu)、配置和精度的不同,以及安裝、調(diào)整程度的好壞,將對主軸部件的工作性能起到直接的影響。從功能和結(jié)構(gòu)上,主軸軸承可分為滾動軸承和滑動軸承兩大類,滑動軸承依據(jù)其產(chǎn)生油膜的壓強(qiáng)方式區(qū)別,可以分為液體動壓軸承和液體靜壓軸承。

滾動軸承旋轉(zhuǎn)精度一般或者較好,在無間隙或預(yù)緊下工作時(shí)可能很高。剛度一般或較好,僅與軸承型號有關(guān),承載能力也是如此。抗振性表現(xiàn)欠佳,低、中速性能較好,高速時(shí)受疲勞強(qiáng)度、離心力、溫升等因素限制。摩擦損耗較小,噪音較大,壽命受疲勞強(qiáng)度限制。生產(chǎn)、使用和維修相對簡單,已具備標(biāo)準(zhǔn)化和系列化,可以低成本批量生產(chǎn)。

動壓軸承旋轉(zhuǎn)精度一般,但精度保持性較好。剛度和承載能力高,且隨轉(zhuǎn)速與荷載升高而增大。抗震性能好,中、高速性能較好,低速時(shí)因不能形成油膜,無承載能力,超高速受溫升限制。摩擦損耗很小,無噪音,在不頻繁啟動時(shí)壽命較長。生產(chǎn)成本較低,但工藝要求較高,需本廠自制,使用和維修也比較麻煩。

靜壓軸承旋轉(zhuǎn)精度很高,保持性也好。剛度和承載能力很高,與轉(zhuǎn)速和荷載無關(guān),與節(jié)流形式、油腔相對壓差有關(guān)。抗震性能表現(xiàn)優(yōu)異,適應(yīng)各種運(yùn)行速度,尤其是低速和超高速運(yùn)行。摩擦損耗很小,無噪音,壽命非常長。由于除了本身成本外,還需要一套供油設(shè)備,故總成本較高,且生產(chǎn)工藝要求也高,需本廠自制,使用和維修比較麻煩。

選擇所使用的軸承類型和組合方式時(shí),應(yīng)綜合考慮主軸部件在各個(gè)方面的要求,以及軸承的供給情況、成本、安裝調(diào)試的難易度等因素。通常情況下,主軸應(yīng)首選滾動軸承,尤其是對于立式主軸而言,只有當(dāng)主軸水平放置,且加工工件的表面粗糙度數(shù)值較小時(shí),才使用滑動軸承。

主軸軸承的潤滑方式

1、軸承洗凈后填充潤滑脂的順序

潤滑脂填充方法不同,會產(chǎn)生初期磨合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的升溫不穩(wěn)定、異常升溫、初期磨合時(shí)間長、甚至發(fā)生燒傷等現(xiàn)象。因此必須根據(jù)使用條件,采用適當(dāng)?shù)臐櫥斑m當(dāng)?shù)奶畛淞縼磉M(jìn)行正確填充。

(1)填充前的確認(rèn)事項(xiàng)

確認(rèn)軸承內(nèi)部沒有殘余異物。建議對于高速主軸用軸承,應(yīng)先清洗、脫脂,再填充潤滑脂。

其他的應(yīng)用時(shí),也建議先清除附著在軸承內(nèi)部的防銹油。

(2)填充潤滑脂時(shí)

為填充適量的潤滑脂,建議使用注脂器。最好使用使用可讀填充數(shù)的注脂器。

(3)潤滑脂填充量

精密軸承潤滑脂填充量推薦值:

高速主軸用角接觸球軸承,空間容積的15%士20%

高速主軸用圓柱滾子軸承,空間容積的10%?%

電機(jī)用球軸承,空間容積的20%~-30%

2、球軸承的潤滑脂填充方式

(1)在各個(gè)球之間,均勻地填充潤滑脂。如果是外圈引導(dǎo)的酚醛樹脂保持架,建議在保持架引導(dǎo)面也薄薄地涂上潤滑脂。

(2)用手轉(zhuǎn)動軸承,使?jié)櫥鶆虻剡M(jìn)入滾道面、保持架內(nèi)部、各個(gè)球之間、引導(dǎo)面等各處,使?jié)櫥錆M軸承內(nèi)部空間。

3、圓柱滾子軸承的潤滑脂填充方法

(1)將填充量的80%的潤滑脂,均勻地涂在滾子的滾動面上。這時(shí),建議保持架內(nèi)側(cè)部不要涂抹太多潤滑脂。保持架內(nèi)側(cè)的潤滑脂,在初期磨合運(yùn)轉(zhuǎn)階段,較難擴(kuò)散,會使溫升增高,也會延長磨合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。

(2)滾子滾道面的潤滑脂將會擴(kuò)散到滾子的端面、保持架與滾子的接觸部位,以及兜孔部入口處,使?jié)櫥鶆虻胤植嫉捷S承整體。

(3)將填充量20%的潤滑脂,均勻薄薄地涂在將安裝進(jìn)軸承座的外圈滾道面上。

主軸軸承的安裝

軸承的安裝是否正確,直接影響著軸承的精度、壽命、性能。因此希望設(shè)計(jì)及安裝部門對于軸承的安裝要充分探討,并按照操作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝。操作標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目如下:

1、軸承的清洗

為防止運(yùn)輸和存放時(shí)的塵埃及銹蝕,產(chǎn)品出貨時(shí)都在軸承表面涂了防銹油。

拆開包裝之后,首先要清洗掉防銹油。(已填充潤滑脂或帶有密封圈的軸承,不需要清洗)

1)軸承一般使用煤油或汽油作為清洗液。

2)將清洗槽按粗洗和精洗分開,并分別在槽底墊上金屬網(wǎng),使軸承不直接接觸清洗槽內(nèi)的臟物。

3)在粗洗槽內(nèi),要盡量避免轉(zhuǎn)動軸承,用刷子等大致清除附著在軸承表面上的臟物之后,在放到精洗槽中。

4)在精洗槽中,將軸承輕輕轉(zhuǎn)動來進(jìn)行清洗。精洗槽內(nèi)清洗油必須經(jīng)常保持清潔。

5)清洗之后進(jìn)行脫脂,如果是潤滑脂,則進(jìn)行填充潤滑脂的工。如果是油氣潤滑,則盡量在軸承不旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下,安裝到主軸上。(此時(shí),在軸承表面和內(nèi)部涂上一層薄薄的潤滑油,則效果更好。)

2、檢查相關(guān)部件的尺寸

1)檢查軸和軸承座

a.軸和軸承座,要清洗干凈,軸承及隔圈表面不允許存在傷痕、毛刺、毛邊等。

b.檢查軸和軸承座的尺寸,確認(rèn)是否符合與軸承內(nèi)外徑的公差配合。

c.測量(包括安裝)N應(yīng)在恒溫室里進(jìn)行。當(dāng)被測物的溫度處于穩(wěn)定狀態(tài)后,用千分尺或內(nèi)徑千分表進(jìn)行測量。(必須多點(diǎn)測量,檢查有無明顯的尺寸差。)

2)隔圈的檢查

主軸上配置的隔圈平行度應(yīng)控制在0.003mm以下。隔圈平行度的不良會帶來軸承的傾斜,導(dǎo)致精度不良、噪音等問題。

3、軸承的安裝

將已填充潤滑脂的軸承(脂潤滑)或脫脂清洗之后的軸承(油潤滑),安裝到主軸或軸承座上。

安裝方法根據(jù)內(nèi)外圈的配合而有所不同。對于內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)為多數(shù)的機(jī)床用軸承,內(nèi)圈多采用過盈配合,圓柱孔軸承一般采用熱裝方法。

外圈多采用間隙配合,安裝較為容易,有時(shí)為使安裝更為容易也使用將軸承座加熱的方法。

圓錐孔軸承是將內(nèi)圈直接固定在錐形軸上,用于高速回轉(zhuǎn)時(shí),必須控制好安裝時(shí)的徑向游隙,建議使用GN量規(guī)。

1)圓柱孔軸承的安裝

a.用壓力機(jī)壓入的方法

小型軸承廣泛使用壓力機(jī)壓入方法,用墊塊頂住內(nèi)圈,用壓力機(jī)漸漸壓制內(nèi)圈緊密地接觸到軸擋肩為止。(將外圈墊上墊塊安裝內(nèi)圈,會造成滾到面出現(xiàn)壓痕、壓傷,所以要絕對禁止)另外,操作時(shí)最好事先在配合面上涂油。用錘子敲打安裝的方法,對于精密軸承是禁止的。

對圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承之類的可分離型軸承,可將內(nèi)圈、外圈分別安裝到軸和軸承座上。將分別安裝好的內(nèi)圈和外圈組合時(shí),注意勿使二者中心產(chǎn)生偏離,慢慢地將內(nèi)外圈組合起來非常重要。如果硬性地壓入,有可能造成滾動面的卡傷。

b.熱裝的方法

過盈量大的軸承,壓入時(shí)需要很大的壓力,所以很難安裝。因此,將軸承內(nèi)圈加熱膨脹,再裝到軸上的熱裝方法廣為使用。使用這種方法,不會給軸承增加不當(dāng)?shù)呢?fù)荷,并可在短時(shí)間內(nèi)完成作業(yè)。

軸承的加熱溫度,按照正常尺寸、所需過盈量參考。熱裝作業(yè)需注意以下幾點(diǎn):

①不將軸承加熱至120℃以上。

②為避免軸承安裝過程中由于內(nèi)圈冷卻導(dǎo)致安裝困難。應(yīng)將軸承加熱到比所需溫度高20℃-

30℃程度。

③熱裝后的軸承逐漸冷卻下來,寬度方向也同時(shí)收縮。所以要用軸螺母或其他適合的方法,使之緊固,以防止內(nèi)圈與軸擋肩之間產(chǎn)生間隙。

2)角接觸球軸承安裝時(shí)注意事項(xiàng)

角接觸球軸承,因結(jié)構(gòu)上的原因,單個(gè)軸承只可承受一個(gè)方向的負(fù)荷。因此,安裝到軸或軸承座時(shí),使外界負(fù)荷只施加于可承受負(fù)荷一則而非另一則是非常重要的。

組合軸承時(shí),對于背對背組合及面對面組合,其裝入到軸或軸承座的順序不同,務(wù)必注意。

a.背對背組合

①.將軸承裝到軸上

②緊固軸螺母,施加預(yù)緊。

③將軸和軸承裝進(jìn)軸承座,用壓蓋進(jìn)行固定。

b.面對面組合

①將軸承裝進(jìn)軸承座。

②擰緊壓蓋,施加預(yù)緊。

③將軸裝入軸承內(nèi)圈,緊固軸螺母。

拆卸時(shí),按照相反順序進(jìn)行。

4、軸承的緊固

a.內(nèi)圈的緊固

為將軸承內(nèi)圈緊固在軸上,一般在軸上加工螺紋,用螺母來進(jìn)行緊固。盡管螺母的螺紋部分和端面之間垂直度非常重要,但即使對精度很高的單個(gè)螺母,也會因軸和螺母間的間隙在緊固時(shí)產(chǎn)生偏離、傾斜。這樣會導(dǎo)致軸和軸承的彎曲,所以為保證軸的旋轉(zhuǎn)精度,必須進(jìn)行調(diào)整。螺母要充分緊固,以防止出現(xiàn)松動。

在高速高精度主軸上,為避免使用螺母緊固時(shí)因螺母傾斜或螺紋間隙引起的不平衡,多使用軸套固定方法,利用軸與軸套內(nèi)徑大的盈量進(jìn)行軸向固定。但相比螺母緊固,在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)下較容易發(fā)生松動,因此必須定期檢查。

在組合角接觸球軸承之間,放置較寬的隔圈時(shí),如果螺母擰緊力過大,將造成內(nèi)圈隔圈的變形,導(dǎo)致安裝時(shí)的預(yù)緊量大于設(shè)定值。

b.外圈的緊固

為將外圈固定在軸向,通常使用螺栓對壓蓋進(jìn)行緊固。如果緊固量過大或不均勻時(shí),外圈滾道面較容易產(chǎn)生變形。建議使壓蓋和軸承座端面的間隙在0.01~0.05mm之間進(jìn)行調(diào)整。

注意在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),軸承與軸的過盈量變大,所需壓入力也隨之變大,螺母的緊固力必須相應(yīng)加大。

滾珠絲杠支撐用推力角接觸球軸承時(shí),推薦螺母緊固力為預(yù)緊力的2.5~3倍。