锥孔双列圆柱滚子轴承属于线接触轴承,比点接触角接触轴承具有更高的承载能力和刚度。它们常用于中、大、重型机床的主轴系统,负载大,刚度高,转速相对较低。以下轴承网略分享主轴系统用双列圆柱滚子轴承的装配调整方法。
1.主轴滚动轴承的选择。
主轴和轴承存在制造误差,不可避免地会影响主轴组件的旋转精度。在装配主轴组件时,如果两个部件的误差效应偏移一个零件,则可以进一步提高旋转精度。由于滚动轴承内圈随主轴旋转,其径向跳动对轴承旋转精度影响最大。因此,一般只调整轴承内圈与主轴颈的相对位置。
前轴承的选择:由于主轴在前轴承处的径向跳动对其端部的旋转精度影响最大,因此应首先采用轴承选择方法来减小前轴承处的径向跳动。实际操作过程是:装配前,分别对一批滚动轴承的内圈和主轴颈进行测量,并在各自的高点做打字标记;然后根据实际径向跳动分组,把跳动相近的组装起来,使两个高点不一样,即完成前轴承的选择。
后轴承的选择:选择前轴承后选择后轴承可以进一步提高主轴组件的旋转精度。因为主轴使用相同的基准来精磨每个轴颈,所以前后轴颈到主轴轴跳动的高点通常在同一方向。因此,只要后轴承和前轴承的高点布置在同一轴向平面内,并且在轴线的同一侧,通常可以获得良好的结果。如果前后轴承外圈的直径高点安装在同一方向,与座孔的高点不同,可以进一步提高主轴的旋转精度。
2.主轴滚动轴承的间隙及调整。
主轴滚动轴承的间隙对主轴组件的工作性能和轴承寿命有重要影响。当轴承在大间隙下工作时,会引起主轴位置的偏差,直接影响加工精度。此时轴承的承载面积也较小,载荷在应力方向上集中在一个或几个滚动体上,导致应力集中较大,导致轴承老化磨损,使用寿命降低。
此外,主轴组件的刚度和抗振性大大减弱。当轴承调至零间隙时,轴承面积增大,滚动体受力情况趋于均匀,主轴旋转精度提高。当轴承预紧力调整到负游隙时,滚动体会产生弹性变形,与滚道的接触面积增大,轴承面积扩大到360°,主轴组件的刚度和抗振性将显著提高。因此,保持滚动轴承的合理间隙是提高主轴组件旋转精度、刚度和抗振性的重要措施。
主轴组件的静刚度随着轴承间隙的减小而增大。轴承的刚度在零间隙附近变化到最大,然后刚度缓慢增加。然而,轴承间隙对主轴组件动态特性的影响是复杂的。相反,主轴组件的阻尼值降低。
这是因为轴承逐渐趋于“刚性”,使其结构阻尼降低,呈现出更多的内耗阻尼特性。静刚度和阻尼特性共同影响主轴组件的整体动态响应,存在一个最佳间隙位置,当主轴前端总振幅最小时,静刚度和共振频率都较高,加工表面的圆度误差和粗糙度也较小。当间隙过小时,刚度没有明显提高,但轴承的磨损和发热大大增加,从而降低了轴承的使用寿命,恶化了使用条件。由此可见,轴承最佳游隙的选择不仅要考虑静刚度,同时还要考虑阻尼值,从而获得最小的轴端公共振幅值、较高的刚度、共振频率和加工精度。根据经验,中大型机床主轴的轴承间隙应按-0.005 ~-0.015 mm调整。
3、轴承内外圈安装正确检测和调整。
双列圆柱滚子轴承的直径与宽度之比一般在4到7之间。由于双列圆柱滚子轴承的径宽比较大,安装在主轴箱孔和主轴上时,导向性能较差。而且大型机床零件尺寸大、质量差,给装配工作带来一定困难,容易导致安装轴承时强度不均。以上种种原因导致主轴轴承内外圈安装位置偏差,轴承滚动体与轴承内外圈接触不良,导致主轴刚度和转动精度下降。检查主轴轴承内外圈安装正确性的方法如下:在轴承内圈预紧过程中,保持主轴转动,观察轴承滚动体转动情况。
如果主轴很容易旋转,轴承的每个滚动体都随着主轴旋转而旋转,那么轴承的内圈和外圈应该正确安装。如果主轴有一定的预紧量,转动时感觉被卡住,轴承的单个滚动体不随主轴转动而转动,或者用手移动时单个滚动体松动,应该是轴承内圈或外圈安装偏差造成的。
磁力仪底座可以分别安装在主轴箱和主轴上,旋转主轴观察百分表指示值的变化,调整轴承内圈和外圈的位置,使百分表指示值的变化最小。此时,轴承的内圈和外圈已经直立安装。图1显示轴承外圈是否直立安装。图2显示轴承内圈是否直立安装。如果仍然存在,个别滚动体不随主轴的转动而转动,即1个主轴、2个主轴前轴承、3个主轴箱、4个百分表、5个磁力计移动,则说明主轴箱孔或主轴的直径不圆。
图1检查轴承外圈是否安装正确
图2检查轴承内圈是否安装正确
注:1个主轴,2个主轴前轴承。3个车头,4个千分表,5个磁力计底座