交叉滾子軸承在立車主軸上的應(yīng)用
交叉滾子軸承在立車主軸上的應(yīng)用
- 2019/10/12 11:58:24
隨著近幾年科學(xué)的發(fā)展，高精密、高轉(zhuǎn)速機(jī)床產(chǎn)品受到市場的青睞。也使得立車的加工精度不斷邁向新的高度。而交叉滾子軸承在提高立車加工精度上起到了關(guān)鍵性作用。本文先對交叉滾子軸承主軸結(jié)構(gòu)和普通軸承主軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比，然后再重點(diǎn)描述下交叉滾子軸承在立車主軸上的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：立車、交叉滾子軸承、主軸
在立車主軸結(jié)構(gòu)中，主軸軸承作為工作臺(tái)回轉(zhuǎn)的核心部件，在保證其回轉(zhuǎn)精度方面起著至關(guān)重要的作用，傳統(tǒng)立車主軸結(jié)構(gòu)，有兩個(gè)軸承支撐主軸。推力球軸承承受軸向載荷、圓柱滾子軸承主要承受徑向載荷，此結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)為結(jié)構(gòu)零件較多，軸向尺寸大，調(diào)整環(huán)節(jié)繁瑣導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)剛性降低。
交叉滾子軸承由兩列相互垂直的軸承滾道和滾子組成，滾子是O型布置其在滾道上方交替排列，所以軸承能同時(shí)承受軸向載荷、徑向載荷、傾覆力矩和其他復(fù)合載荷；盡管軸承的截面比較小但是其剛性很高，可以替代傳統(tǒng)主軸軸承的排列方式，圓錐滾子可以有效地減少軸承在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)滾道內(nèi)外圈的線速度差，防止?jié)L子和滾道接觸面的相對滑動(dòng)，從而降低滾子和滾道間的摩擦和發(fā)熱量，保證軸承有很長的壽命。同時(shí)本結(jié)構(gòu)零件少、設(shè)計(jì)空間更為緊湊，降低了工作臺(tái)的重心高度和主軸結(jié)構(gòu)的重量。調(diào)整環(huán)節(jié)少，主軸整體結(jié)構(gòu)剛性大大提高，使得工作臺(tái)運(yùn)行更加平穩(wěn)。
下面具體介紹描述下交叉滾子軸承在立車主軸上的應(yīng)用。
1、型號選定
按照軸承外徑≥1/2工作臺(tái)外徑選用原則，選擇合適尺寸的軸承。
2、結(jié)構(gòu)確定
立車主軸結(jié)構(gòu)由齒圈、壓板、交叉滾子軸承、軸承座組成。其中軸承座與軸承內(nèi)環(huán)配合，齒圈與軸承外環(huán)配合，軸承的內(nèi)外圈通過壓板和螺栓固定。
需要注意的是軸承座與交叉滾子軸承的配合應(yīng)為過盈配合這樣可以防止其在安裝或受載時(shí)出現(xiàn)較大的偏心。因?yàn)辇X圈承受的是循環(huán)載荷，所以其與交叉滾子軸承的配合也應(yīng)該為過盈配合。
在加工齒圈內(nèi)孔及軸承座軸的時(shí)候均要根據(jù)軸承檢測單上的實(shí)際內(nèi)外徑尺寸，以及推薦的配合量計(jì)算出軸承座軸徑和齒圈孔徑的加工范圍。同時(shí)根據(jù)推薦值確定各零件的形位公差，軸承安裝面的表面粗糙度需要與軸承相匹配，齒圈內(nèi)孔及軸承座軸均需要磨削以達(dá)到規(guī)定粗糙度值。
3、安裝前的準(zhǔn)備
安裝前要確保結(jié)構(gòu)件軸、孔邊緣不能有毛刺，雜質(zhì)。配合面必須清理干凈。必要時(shí)與軸承接觸的配合面可以用油或者脂擦拭。軸承交貨時(shí)是分體的，分為軸承外環(huán)、下內(nèi)環(huán)、上內(nèi)環(huán)、滾柱及間隔片。根據(jù)安裝及承載的需要，軸承下內(nèi)環(huán)與軸承座為過盈配合，軸承外環(huán)與齒圈也為過盈配合。為了方便安裝，可根據(jù)熱脹冷縮原理先將軸承下內(nèi)環(huán)加熱，待尺寸加大后安裝到軸承座上；同理，將齒圈加熱使之?dāng)U張，將軸承的外環(huán)安裝更加容易。小型軸承可在裝有油的金屬容器中加熱，需要注意的是，加熱時(shí)應(yīng)用隔板或支架使軸承隔離容器底面，以保證均勻加熱減少變形。
4、主軸的裝配
如圖：軸承外環(huán)熱裝到齒圈上，通過壓板6固定。將齒圈連同固定好的軸承外環(huán)平穩(wěn)的吊裝到軸承下內(nèi)環(huán)附近（此時(shí)軸承下內(nèi)環(huán)已經(jīng)熱裝到軸承座上），調(diào)整好正確的安裝位置，然后將各圓錐滾柱十字交叉地安裝到滾道里，再安裝塑料間隔片，使每個(gè)滾子被間隔片分開，最后安裝軸承上內(nèi)環(huán)，調(diào)整調(diào)整墊4后，通過壓板2將軸承上內(nèi)圈固定到軸承座上。在安裝軸承時(shí)，可以根據(jù)具體的需要對軸承做一定的預(yù)壓，以保證軸承的無間隙運(yùn)轉(zhuǎn)和高旋轉(zhuǎn)精度。調(diào)整后將工作臺(tái)安裝到齒圈上，此時(shí)裝配完成。
5、主軸的潤滑
為了保證軸承安全可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)，在軸承工作時(shí)為盡量避免軸承中滾動(dòng)體和保持架之間金屬直接接觸，減少磨損，則必須對軸承進(jìn)行潤滑。軸承的潤滑是通過兩片內(nèi)環(huán)間的凹槽來實(shí)現(xiàn)，軸承內(nèi)環(huán)固定，外環(huán)旋轉(zhuǎn)。交叉滾子軸承的循環(huán)潤滑油可以與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共用，其實(shí)如果只是用于軸承的潤滑，潤滑油的用量只需要很少的量，但是在主軸的高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承溫度會(huì)快速上升。這時(shí)會(huì)需要大量的潤滑油，潤滑油的流動(dòng)可以改善軸承的散熱條件，對軸承有冷卻降溫的作用，可保證在高溫條件下軸承的正常使用。
6、應(yīng)用總結(jié)
交叉滾子軸承在立車上的應(yīng)用非常成功，大大提高了機(jī)床的各項(xiàng)精度，在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)其各項(xiàng)幾何精度的提高尤為明顯，但不可否認(rèn)的是仍有很多缺點(diǎn)制約了軸承的使用，如軸承的個(gè)體尺寸差異較大，各相關(guān)零件需按軸承實(shí)際尺寸來確定，同時(shí)軸承外環(huán)及下內(nèi)環(huán)需過盈安裝，而且各相關(guān)零件的尺寸公差、形位公差要求極高，很難形成批量生產(chǎn)。當(dāng)然，隨著機(jī)加工藝水平的提高和裝配手段的日新月異，交叉滾子軸承在立車上的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。
來源：《科學(xué)與財(cái)富》2018年21期