浅谈高转速机床-剖析轴承的选配及使用

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浅谈高转速机床-剖析轴承的选配及使用

　　在我国机床制造业飞速发展的今天，各种各样的机床在不断地满足用户的需求，为了扩大我们的机床市场占有份额，与世界机床发展接轨，创造出自己的品牌，就要靠我们机床人设计制造出用户满意的产品。

　　以我们产品CAK6136V/750为例，这种款式的机型从初期发展到批量生产，机床的加工精度、规格、加工范围、外观造型等在市场很畅销。但是，在市场初期服务反馈有很多不尽人意的地方，就是机床进入用户工作和使用两到三个月后，机床著有就会出现噪音、尖叫声，一度引起用户的不满，导致重新更换轴承，甚至退换机床，这种现象约占服务总量的20%左右，为此，我们经过多种研究、攻关，剖析噪音、轴承尖叫研坏的原因，制定了主轴、主轴箱的配磨、配镗方法，装配过程中合理控制润滑脂用来、强化轴承的热装工艺、精确了轴承的预紧力矩，同时在成品运车过程中加强了阶段温度和噪音的检测手段等，通过采取这些措施，基本上消除了机床主轴的噪音和尖叫声。

　　从生产现场的实际数据和服务的外部反馈来看成功率可以说控制在98%以上，取得了预期的效果。

　　关键字：配磨配镗法;轴承的选用;脂润滑;热装工艺;强制复位法;力均拉进法;力矩侧衡法;运车法;温度测量与噪声检测法

　　一、关于CAK6136V/750系列机床攻关噪声能达到一个更高的标准，为机床人提出更高的要求。尽管各种型号轴承的性能指标有了很大提高，但在实际应用中也出现轴承发热、研环，刚性不好等等现象，与进口轴承有着一定的差异，材料、热处理工艺，机械加工质量及轴承保持架方式和加工工艺等问题依然存在。

　　二、剖析噪声、尖叫研环的原因

　　在CAK6136V/750机床设计中采用角接触球轴承25°。这种轴承在此机床中选项用了三套为一组的(称为3联)方式，配在主轴前端，称为TBT组合。起初当主轴套好轴承穿进箱体后进行试车时出现沙沙声，反复查找发现主轴前端三套一组轴承第三号轴承损伤最严重。经查找箱体与轴承外环尺寸不合格，主轴与主轴内环配合过盈量过大，所产生的后果是轴承变形，不能正常转动，造成第三个轴承所受背帽预紧力作用超出承受载荷，出现噪声。

　　三、动平衡

　　把主轴箱套件组装后，要进行主轴的动平衡实验。一般机床主轴为3000转/分以上。主轴旋转的不平衡是由主轴套件质量分布不均匀导致的。齿轮、皮带轮等对主轴轴心线的不同轴度不对称度有关。

　　四、配磨、配镗法

　　多次试验找出轴承的尺寸，加工配磨主轴尺寸精度，将轴承在恒温条件下实测内外环真实尺寸，列出数据，分为A、B两大组，一般轴承内外环的尺寸偏差：外环是-0.002～0.006，内环是+0.003～+0.007，后端轴承与主轴径配合有0.004～0.006的间隙最佳。

　　测得轴承外环尺寸来配镗床头箱孔，对于箱体孔要求是同轴度0.007～0.008之间，圆柱度≤0.005，前箱孔根据外环尺寸配镗公差在+0.005～0.005之间，后箱体孔为0～0.009之间(冬季与夏季要有微调动)。

　　实践证明，研环变色轴承的表面部位是在向心推力角的外侧，这证明由于主轴与轴承配合过盈量过大，在高速运转下，轴承经摩擦发热后，轴承本身制造的油隙量全部被过盈量过大吃掉，而箱体孔和主直径又没有传热和变形的空间，迫使轴承本身变形，所以研坏。

　　五、内外隔套装配法

　　首先，将前两个轴承用支架支撑内环(大头向下)在平板上。再用一定的重物压在轴承外环上，这样就消除了轴承的油隙误差和制造误差。用百分表和表座，测出内环与外环之间的误差。再用同样的方法测出后面的轴承误差，然后配磨中间的隔套。计算方法如下：

　　轴承外环(A1+A2+外套+A3)=轴承内环(A1+A2+内套+A3)在配磨中要把内环隔套(2016)多磨0.002～0.003mm左右，预留在工作中轴承磨损后的调整量。

　　注意主轴前端盖的间隙0.02～0.04mm，在总装前，首先要测量一下前主轴孔L尺寸，与C946120三个轴承的外环尺寸和外套2014的尺寸之和。主轴孔L的尺寸要小。公式如下：

　　L<外环(A1+A2+外套+A3)

　　在试装轴承D3182116时，要测量主轴后轴承的锥面与轴承中心的高点，与主轴锥面的低点相配合，这样就提高了主轴的装配精度。主轴装入箱体内，要按顺序地系统调主轴前后轴承的预紧螺母。首先要调整后轴承预紧螺母，再调整后轴承、前轴承，主轴转动灵活，百分表径向公差跳动在0.008mm左右即可。

　　六、采用热装工艺

　　我们采用热装工艺，将注入润滑脂的轴承进行加热，一般加热温度可定在70℃，加热30分钟左右，在装入轴承的部位涂上少许黄油，以免出现水气和锈蚀，装入时还起到引导和润滑作用，将主轴套件采用拉具使主轴拉入箱体内，这样轴承套件在箱体内，平稳的移动，最后移到装配的指定位置。

　　七、力矩确定法

　　轴承的轴向油隙与预紧力是以精确地调整轴向、径向油隙的预载荷，通过轴承位移加以调整预紧。根据7016和7019轴承出厂前的额定N/m，350～500N之间，针对CAK6136V/750机床在3000r/s，在主轴前轴承给予预紧力为130N/m，后轴承给予80N/m比较合适，夏季时要减少5～10N/m。

　　八、强制复位法

　　装配过程中首先将轴承在烘干箱加热，温度不超过70℃，保温30分钟后依次将轴承套入主轴上，待轴承完全降温后用拉具将主轴拉入箱体孔内，调整主轴前后预紧力，强制复位，用铜棒在主轴上适当振敲，反复几次强制轴承滚子处在正常轨道和轴承之间与箱壁之间与主轴肩台间无间隙，用千分表测量主轴径向精度和轴向跳动精度，辨证轴向径向油隙转换实际工作精度。

　　九、运车法，温度测量与噪声检测法

　　当装配完成，从低速到高速逐步进行运车实验，每20分钟测量一次温度和声音的变化，做好记录，有异常现象和声音马上停车，进行诊断和处理。

　　步骤：1)油膜运车3小时。

　　2)运转12小时，转速有500转起至2400转反复运转(同时加反转在内)。

　　3)3000转空运行2小时，同时实测主轴前后温度的绝对值减去室温，结果轴承温度不得超过35℃。

　　十、合理使用润滑脂

　　滚动轴承润滑是为了防止滚动体套圈及保持架之间的直接接触，防止它们磨损及生锈。润滑脂对轴承结构设计要求相对简单些，还能起到防潮的作用。采用适当优质润滑脂润滑轴承时，能相对较高的转速，温升也不至于过高，一般运用的温度范围为-30℃～110℃之间。

　　轴承高速转动，最好能保持低温和较长的润滑周期，此时润滑脂对轴承的填充量不应超过空间的30%，合理的填充可用下面的公式，大致计算出来。

　　Q=qbdmB-3

　　其中Q是润滑脂填充量

　　Qb=轴承尺寸参数

　　Dm=轴承平均直径=0.5(d+D)mm