淺談高轉(zhuǎn)速機(jī)床-剖析軸承的選配及使用

時(shí)間：2024-09-02 09:07:02 數(shù)控機(jī)床我要投稿

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　　在我國(guó)機(jī)床制造業(yè)飛速發(fā)展的今天，各種各樣的機(jī)床在不斷地滿足用戶的需求，為了擴(kuò)大我們的機(jī)床市場(chǎng)占有份額，與世界機(jī)床發(fā)展接軌，創(chuàng)造出自己的品牌，就要靠我們機(jī)床人設(shè)計(jì)制造出用戶滿意的產(chǎn)品。

　　以我們產(chǎn)品CAK6136V/750為例，這種款式的機(jī)型從初期發(fā)展到批量生產(chǎn)，機(jī)床的加工精度、規(guī)格、加工范圍、外觀造型等在市場(chǎng)很暢銷。但是，在市場(chǎng)初期服務(wù)反饋有很多不盡人意的地方，就是機(jī)床進(jìn)入用戶工作和使用兩到三個(gè)月后，機(jī)床著有就會(huì)出現(xiàn)噪音、尖叫聲，一度引起用戶的不滿，導(dǎo)致重新更換軸承，甚至退換機(jī)床，這種現(xiàn)象約占服務(wù)總量的20%左右，為此，我們經(jīng)過多種研究、攻關(guān)，剖析噪音、軸承尖叫研壞的原因，制定了主軸、主軸箱的配磨、配鏜方法，裝配過程中合理控制潤(rùn)滑脂用來、強(qiáng)化軸承的熱裝工藝、精確了軸承的預(yù)緊力矩，同時(shí)在成品運(yùn)車過程中加強(qiáng)了階段溫度和噪音的檢測(cè)手段等，通過采取這些措施，基本上消除了機(jī)床主軸的噪音和尖叫聲。

　　從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際數(shù)據(jù)和服務(wù)的外部反饋來看成功率可以說控制在98%以上，取得了預(yù)期的效果。

　　關(guān)鍵字：配磨配鏜法;軸承的選用;脂潤(rùn)滑;熱裝工藝;強(qiáng)制復(fù)位法;力均拉進(jìn)法;力矩側(cè)衡法;運(yùn)車法;溫度測(cè)量與噪聲檢測(cè)法

　　一、關(guān)于CAK6136V/750系列機(jī)床攻關(guān)噪聲能達(dá)到一個(gè)更高的標(biāo)準(zhǔn)，為機(jī)床人提出更高的要求。盡管各種型號(hào)軸承的性能指標(biāo)有了很大提高，但在實(shí)際應(yīng)用中也出現(xiàn)軸承發(fā)熱、研環(huán)，剛性不好等等現(xiàn)象，與進(jìn)口軸承有著一定的差異，材料、熱處理工藝，機(jī)械加工質(zhì)量及軸承保持架方式和加工工藝等問題依然存在。

　　二、剖析噪聲、尖叫研環(huán)的原因

　　在CAK6136V/750機(jī)床設(shè)計(jì)中采用角接觸球軸承25°。這種軸承在此機(jī)床中選項(xiàng)用了三套為一組的(稱為3聯(lián))方式，配在主軸前端，稱為TBT組合。起初當(dāng)主軸套好軸承穿進(jìn)箱體后進(jìn)行試車時(shí)出現(xiàn)沙沙聲，反復(fù)查找發(fā)現(xiàn)主軸前端三套一組軸承第三號(hào)軸承損傷最嚴(yán)重。經(jīng)查找箱體與軸承外環(huán)尺寸不合格，主軸與主軸內(nèi)環(huán)配合過盈量過大，所產(chǎn)生的后果是軸承變形，不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，造成第三個(gè)軸承所受背帽預(yù)緊力作用超出承受載荷，出現(xiàn)噪聲。

　　三、動(dòng)平衡

　　把主軸箱套件組裝后，要進(jìn)行主軸的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)。一般機(jī)床主軸為3000轉(zhuǎn)/分以上。主軸旋轉(zhuǎn)的不平衡是由主軸套件質(zhì)量分布不均勻?qū)е碌�。齒輪、皮帶輪等對(duì)主軸軸心線的不同軸度不對(duì)稱度有關(guān)。

　　四、配磨、配鏜法

　　多次試驗(yàn)找出軸承的尺寸，加工配磨主軸尺寸精度，將軸承在恒溫條件下實(shí)測(cè)內(nèi)外環(huán)真實(shí)尺寸，列出數(shù)據(jù)，分為A、B兩大組，一般軸承內(nèi)外環(huán)的尺寸偏差：外環(huán)是-0.002～0.006，內(nèi)環(huán)是+0.003～+0.007，后端軸承與主軸徑配合有0.004～0.006的間隙最佳。

　　測(cè)得軸承外環(huán)尺寸來配鏜床頭箱孔，對(duì)于箱體孔要求是同軸度0.007～0.008之間，圓柱度≤0.005，前箱孔根據(jù)外環(huán)尺寸配鏜公差在+0.005～0.005之間，后箱體孔為0～0.009之間(冬季與夏季要有微調(diào)動(dòng))。

　　實(shí)踐證明，研環(huán)變色軸承的表面部位是在向心推力角的外側(cè)，這證明由于主軸與軸承配合過盈量過大，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，軸承經(jīng)摩擦發(fā)熱后，軸承本身制造的油隙量全部被過盈量過大吃掉，而箱體孔和主直徑又沒有傳熱和變形的空間，迫使軸承本身變形，所以研壞。

　　五、內(nèi)外隔套裝配法

　　首先，將前兩個(gè)軸承用支架支撐內(nèi)環(huán)(大頭向下)在平板上。再用一定的重物壓在軸承外環(huán)上，這樣就消除了軸承的油隙誤差和制造誤差。用百分表和表座，測(cè)出內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間的誤差。再用同樣的方法測(cè)出后面的軸承誤差，然后配磨中間的隔套。計(jì)算方法如下：

　　軸承外環(huán)(A1+A2+外套+A3)=軸承內(nèi)環(huán)(A1+A2+內(nèi)套+A3)在配磨中要把內(nèi)環(huán)隔套(2016)多磨0.002～0.003mm左右，預(yù)留在工作中軸承磨損后的調(diào)整量。

　　注意主軸前端蓋的間隙0.02～0.04mm，在總裝前，首先要測(cè)量一下前主軸孔L尺寸，與C946120三個(gè)軸承的外環(huán)尺寸和外套2014的尺寸之和。主軸孔L的尺寸要小。公式如下：

　　L<外環(huán)(A1+A2+外套+A3)

　　在試裝軸承D3182116時(shí)，要測(cè)量主軸后軸承的錐面與軸承中心的高點(diǎn)，與主軸錐面的低點(diǎn)相配合，這樣就提高了主軸的裝配精度。主軸裝入箱體內(nèi)，要按順序地系統(tǒng)調(diào)主軸前后軸承的預(yù)緊螺母。首先要調(diào)整后軸承預(yù)緊螺母，再調(diào)整后軸承、前軸承，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，百分表徑向公差跳動(dòng)在0.008mm左右即可。

　　六、采用熱裝工藝

　　我們采用熱裝工藝，將注入潤(rùn)滑脂的軸承進(jìn)行加熱，一般加熱溫度可定在70℃，加熱30分鐘左右，在裝入軸承的部位涂上少許黃油，以免出現(xiàn)水氣和銹蝕，裝入時(shí)還起到引導(dǎo)和潤(rùn)滑作用，將主軸套件采用拉具使主軸拉入箱體內(nèi)，這樣軸承套件在箱體內(nèi)，平穩(wěn)的移動(dòng)，最后移到裝配的指定位置。

　　七、力矩確定法

　　軸承的軸向油隙與預(yù)緊力是以精確地調(diào)整軸向、徑向油隙的預(yù)載荷，通過軸承位移加以調(diào)整預(yù)緊。根據(jù)7016和7019軸承出廠前的額定N/m，350～500N之間，針對(duì)CAK6136V/750機(jī)床在3000r/s，在主軸前軸承給予預(yù)緊力為130N/m，后軸承給予80N/m比較合適，夏季時(shí)要減少5～10N/m。

　　八、強(qiáng)制復(fù)位法

　　裝配過程中首先將軸承在烘干箱加熱，溫度不超過70℃，保溫30分鐘后依次將軸承套入主軸上，待軸承完全降溫后用拉具將主軸拉入箱體孔內(nèi)，調(diào)整主軸前后預(yù)緊力，強(qiáng)制復(fù)位，用銅棒在主軸上適當(dāng)振敲，反復(fù)幾次強(qiáng)制軸承滾子處在正常軌道和軸承之間與箱壁之間與主軸肩臺(tái)間無間隙，用千分表測(cè)量主軸徑向精度和軸向跳動(dòng)精度，辨證軸向徑向油隙轉(zhuǎn)換實(shí)際工作精度。

　　九、運(yùn)車法，溫度測(cè)量與噪聲檢測(cè)法

　　當(dāng)裝配完成，從低速到高速逐步進(jìn)行運(yùn)車實(shí)驗(yàn)，每20分鐘測(cè)量一次溫度和聲音的變化，做好記錄，有異常現(xiàn)象和聲音馬上停車，進(jìn)行診斷和處理。

　　步驟：1)油膜運(yùn)車3小時(shí)。

　　2)運(yùn)轉(zhuǎn)12小時(shí)，轉(zhuǎn)速有500轉(zhuǎn)起至2400轉(zhuǎn)反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)(同時(shí)加反轉(zhuǎn)在內(nèi))。

　　3)3000轉(zhuǎn)空運(yùn)行2小時(shí)，同時(shí)實(shí)測(cè)主軸前后溫度的絕對(duì)值減去室溫，結(jié)果軸承溫度不得超過35℃。

　　十、合理使用潤(rùn)滑脂

　　滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑是為了防止?jié)L動(dòng)體套圈及保持架之間的直接接觸，防止它們磨損及生銹。潤(rùn)滑脂對(duì)軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求相對(duì)簡(jiǎn)單些，還能起到防潮的作用。采用適當(dāng)優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑軸承時(shí)，能相對(duì)較高的轉(zhuǎn)速，溫升也不至于過高，一般運(yùn)用的溫度范圍為-30℃～110℃之間。

　　軸承高速轉(zhuǎn)動(dòng)，最好能保持低溫和較長(zhǎng)的潤(rùn)滑周期，此時(shí)潤(rùn)滑脂對(duì)軸承的填充量不應(yīng)超過空間的30%，合理的填充可用下面的公式，大致計(jì)算出來。

　　Q=qbdmB-3

　　其中Q是潤(rùn)滑脂填充量

　　Qb=軸承尺寸參數(shù)

　　Dm=軸承平均直徑=0.5(d+D)mm

　　B=軸承寬度mm(表1)

　　十一、關(guān)于切削試驗(yàn)

　　對(duì)主軸進(jìn)行切削實(shí)驗(yàn)以檢驗(yàn)主軸的剛度、抗振性、旋轉(zhuǎn)精度和綜合性能，根據(jù)加工件出現(xiàn)問題，最后加以調(diào)整。調(diào)整方法如下。

　　1.工件出現(xiàn)橢圓或棱邊，原因是主軸徑軸承內(nèi)滾道的橢圓度或軸承間隙引起。

　　2.工件重切削或斷切削達(dá)不到技術(shù)要求，原因是主軸徑向或軸向間隙大，要調(diào)整前后軸承或修磨前軸承中間隔套的內(nèi)套(2016)。

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