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軸承預(yù)緊的基本原理 軸承 預(yù)緊篇一

不管什么機器部件的連接,，過松或者過緊都沒有好處!適合才是最好的!那數(shù)控機床軸承預(yù)緊對主軸剛度有什么樣的影響呢?yjbys小編為你解答如下!

加工制造業(yè)的發(fā)展,，對數(shù)控機床的加工精度有了更高的要求,。機床主軸的性能對機床的加工質(zhì)量具有重要的作用,。對軸承進行適當?shù)念A(yù)緊,，對提高主軸的剛度和固有頻率都具有積極的作用。本文著重討論不同的軸承預(yù)緊對主軸剛度和固有頻率的影響,，為主軸系統(tǒng)的設(shè)計和改進提供參考。

社會經(jīng)濟的發(fā)展,，加工制造業(yè)也加快了發(fā)展的步伐，加工件的精度要求和加工效率都有了明顯的提高,，這為數(shù)控機床的機械加工帶來了挑戰(zhàn)與壓力。主軸系統(tǒng)作為數(shù)控機床的關(guān)鍵部分,，其性能和運行效率對工件加工的質(zhì)量有直接的影響,，尤其對于高精數(shù)控機床來說，主軸的精度與主軸的剛度息息相關(guān),。為了達到提高主軸剛度的目的,，多采取對主軸預(yù)緊的方式，如果預(yù)緊后沒有達到理想的剛度要求,，采用增加預(yù)緊量的方法對主軸剛度進行進一步的提高也是解決的方法之一,。但是對于高速機床來說，角接觸球軸承的預(yù)緊要控制在一定的范圍之內(nèi),，要提高主軸剛度,，預(yù)緊量是否有必要提高,、提高多少是必須考慮的問題,。

機床主軸的結(jié)構(gòu)圖參見下圖1所示,，后端支撐由兩個圓柱滾子軸承，前端支撐為四個角接觸球軸承,。

在無壓力載荷的情況下，軸承在內(nèi)外環(huán)之間的最大位移即是角接觸球軸承游隙,。游隙分為軸向游隙和徑向游隙,。在安裝角接觸球軸承的時候需要根據(jù)實際的使用情況對游隙進行必要的恰當?shù)恼{(diào)整,，軸承要得到良好的剛性和旋轉(zhuǎn)精度，就應(yīng)該盡量事情在零游隙的情況下運行,。對于大多數(shù)軸承來說,，在一種過盈的工作狀態(tài)下運轉(zhuǎn),，在滾道和滾體之間存在需要存在一定程度上的預(yù)變形,，也就是對軸承進行預(yù)緊。預(yù)緊后的軸承,，游隙減少或者消除,，主軸受到各個方向的滾動體的支撐,，對于主軸的剛度和精度的提高都有積極作用,。在消除軸承的'游隙之前，與滾道直接接觸的只是部分滾動體,，如果對軸承進行預(yù)緊后，會有更多的滾動體與滾道接觸,，則各個滾動體的載荷受力會更加的均勻,，這對軸承的剛度和旋轉(zhuǎn)精度的提高非常有利。但是預(yù)緊的程度也要控制在恰當?shù)姆秶鷥?nèi),，如果程度過大,，軸承在運轉(zhuǎn)時會使溫度過熱，發(fā)生軸承咬住的狀況,，容易損壞軸承,。因此，在進行預(yù)緊的過程中,，要充分考慮到溫度的影響,，對軸承損壞的影響，權(quán)衡利弊后，進行恰當適量的軸承預(yù)緊,。

根據(jù)已知條件,，對主軸的靜剛度進行定義，則剛度k與預(yù)緊力f,，力作用點的撓度δ之間的關(guān)系式為：

我們用支撐剛度相等的彈簧來代替軸承支撐,，選取微預(yù)緊的軸承狀態(tài)，預(yù)緊力f取200n,。利用關(guān)系式計算球軸承剛度為7.6×108n/m,，滾子軸承剛度漲幅隨著預(yù)緊量的增加無明顯改變，可以取固定值2.6×109n/m,。在軸端施加預(yù)緊力2400n后得到撓度,，由此利用關(guān)系式計算主軸剛度為220n/μm。在軸承預(yù)緊范圍內(nèi)將軸承的預(yù)緊量不斷的增加,，計算得出軸承剛度的結(jié)果,，如圖2所示：

可以看出，隨著球軸承預(yù)緊量的加大,，主軸的彎曲剛度也隨之不斷的增加,。滾子軸承則增大到一定的范圍后保持平穩(wěn)狀態(tài)，可以得到后軸承預(yù)緊剛度達到一定范圍后對主軸彎曲剛度無影響,。因此,，前端軸承的預(yù)緊對主軸剛度提升具有明顯的作用。

在主軸的設(shè)計中,，主軸結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型作為重要的參數(shù),，必須對其進行計算和分析。本文對機床主軸進行動態(tài)分析,，主軸的動態(tài)性能受安裝在上面的卡盤等部件的影響較大,，在進行主軸的有限元建模的時候，有必要將這些部件對主軸的影響考慮進去,。在進行分析時,，用與軸承支撐剛度相等的彈簧來代替軸承，球軸承剛度為7.6×108n/m,，滾子軸承剛度取2.6×109n/m,，對主軸的動態(tài)性能進行分析。在此過程中不斷的對軸承的預(yù)緊量進行調(diào)整,，對球軸承和滾子軸承的剛度對主軸固有頻率的影響進行分別的計算,。結(jié)果如圖3所示：

對結(jié)果進行分析,，隨著球軸承的預(yù)緊量的增加，主軸在一階和二階的固有頻率都表現(xiàn)出隨之增加,，但二階頻率的增加更為明顯,，但是隨著預(yù)緊量的加大，二階的頻率是成平緩增加的狀態(tài),。在一階頻率上,，滾子軸承剛度對主軸固有頻率有所影響，單增加幅度平緩,，不明顯,。二階頻率期，主軸的固有頻率幾乎沒有變化,。

主軸的彎曲剛度影響受前端球軸承的影響較大,，后端滾子軸承對主軸彎曲剛度基本無影響。因此,，對前端軸承進行適當?shù)念A(yù)緊,，可以使主軸的剛度具有明顯的提高。前端軸承支撐的剛度對主軸的固有頻率具有較大的影響,，后端軸承支撐剛度對主軸影響不明顯。需要注意的是,，預(yù)緊過度不僅不能有效的提高主軸的剛度,，對主軸的系統(tǒng)會造成一定的損害，影響其使用壽命,。

[1]楊錦斌,，許顯存等.主軸軸承的預(yù)緊及螺母旋緊扭矩的實用計算.制造技術(shù)與機床，2010(9).

[2]陳潔清,，王艷春.電主軸系統(tǒng)的最佳預(yù)緊力研究[j].機電工程技術(shù),，2012，36(7).

[3]王碩桂,，夏源明.過盈配合量和預(yù)緊力對高速角接觸球軸承剛度的影響[j].中國科學技術(shù)大學學報,，2011，36(12).

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