主轴滚动轴承轴向预紧技术.docx

主轴滚动轴承轴向预紧技术邓军刘新峰岳远望摘要：综述了角接触球轴承在电主轴中的应用现状。分析了电主轴预紧力与电主轴精度，速度和寿命的关系。综述了轴承定位预压技术和恒压预压技术。原则和特点：分析和评论液压装置、形状记忆合金弹簧、双金属垫片、压电装置、电磁装置和离心装置的压力预压技术和自动预压技术的原理和效果。最后，预测了电主轴预紧技术的未来发展趋势。关键词：主轴滚动轴;轴向预紧;预紧力：TG659：A：2095-6487（2019）03-0155-02引言电动主轴是通过将旋转轴放置在电动机的转子中而形成的完整的主轴单元。大多数电主轴旋转10000到400000r/min，广泛用于机械，汽车，航空航天，電子和其他领域。为满足低速高扭矩切削和高速高精度切削的要求，提出了现代数控加工技术。为了在低速下获得足够的刚度，必须对电主轴轴承施加大的预载荷。通过在高表面条件下施加小的预载力可以获得高表面光洁度。1主轴滚动轴轴向预紧技术现状由于其内部结构复杂，工艺稳定，电主轴维护方便，大多数高速加工中心的电主轴只能根据重载和介质的综合要求，对轴承施加适当的初始预紧力和轻预载张力”。正确的预加载消除了轴承间隙，提高了轴的刚度和加工精度。然而，随着电主轴温度的升高，热膨胀导致轴承的实际预载荷超过初始预载荷，导致轴承温度升高。滚动轴承的精度寿命成为加工中心主轴精度寿命的瓶颈。轴承预压技术是电主轴的关键技术之一。它与电主轴的精度，刚度和温升有关。因此，有必要系统地开展国内外主轴滚动轴承轴向预压技术的研究成果。回顾分析总结，掌握电主轴轴承预紧技术的未来发展趋势。2轴承预紧力滚动轴承电主轴通常包括主轴壳体，主轴（转子），后端浮动轴承，工具接口，润滑系统和定子冷却水夹克。高速轴承加工技术是电主轴许多关键技术中的第一项。实现电主轴的高速，高精度是关键，也决定了电主轴的寿命和承载能力。电主轴轴承包括角接触球轴承，圆锥滚子轴承，静压轴承和磁力轴承。磁悬浮轴承具有磨损低，能耗低，噪音低，寿命长，无润滑等优点，但价格昂贵，控制系统复杂，加热问题不易解决[2]。不适合大规模推广电主轴。静压轴承是一种多油楔形油膜轴承，结合了流体动力轴承和静压轴承的优点。解决了动压轴承高速运转时发热量大，供油系统复杂的问题，克服了动摩擦轴承启停过程中干摩擦的缺点。它具有良好的高速性能和宽广的速度范围。适用于大功率粗加工和超高速精加工。但是，动态和静态轴承必须单独设计和制造。标准化程度低，维护困难。目前，它很少用于电主轴单元。角接触球轴承通常具有15°，25°和40°的接触角。接触角越大，轴向承载能力越大，接触角越小，这对于高速旋转是有利的。SKF具有出色的速度性能，在超高速角接触球轴承中具有12°接触角。角接触球轴承的“小球”结构进一步提高了速度和刚度。由于采用了Si3N4陶瓷球，使用Si3N4陶瓷球代替钢球使角接触球轴承的速度和使用寿命延长了一倍。其质量仅为钢球的1/3，其硬度是钢球的两倍，弹性模量是钢球的1.5倍，其温升比钢球高35%～60%。钢球。随着陶瓷球制造技术和检测技术的提高，角接触球轴承的精密制造精度可达到P2或P4。因此，角接触陶瓷球轴承是主轴支撑的主要形式。当电主轴轴承高速旋转时，产生的热量很大，这需要辅助油气润滑系统和冷却系统继续工作。为了在一个方向，上平衡单列角接触球轴承的轴向载荷，必须成组使用角接触球轴承。在轴承安装之前，采用与实际安装相似的测试系统，对轴承进行预安装，将轴承安装在机构中，施加经过换算所需要的轴向预紧力F，测量轴承实际距离的。测量数值即为轴承施加预紧力后，装配中实际所需要的尺寸数值，这里面包含了轴承实际距离和轴承施加预紧力后的游隙调整尺寸，按照加工隔套长度。在实际安装过程中，严格控制轴承内孔与轴的配合，必须使轴承内圈在轴颈处的配合即不松，又能灵活的沿轴向移动。要求内外圈装配时，在轴颈及轴承座孔处一般以双手大拇指刚能推入配合最为适当。然后通过调整套简尺寸和外端轴承盖尺寸，保证实际装配尺寸，如果有需要，在尺寸调整过程中，可以加入固定尺寸的调整垫片，以保证轴承预紧力的数值与预测值相接近[8]。电主轴前轴承通常分为两组或三组，配置为背对背配置，面配置，串联配置和多组配置。电主轴的后轴承配有浮动支撑，以延长主轴端部的轴向长度。在切削负荷和预紧力的共同作用下，电主轴滚珠轴承在内圈和外圈产生滚动摩擦，滑动摩擦和陀螺摩擦，产生大量的热量。轴承的高速旋转还会从油中产生热量。轴承速度越高，预载荷和热量越大。为了消除轴承内外环间隙，依靠螺母进行轴向固定的轴承，可以通过螺母扭转轴向压紧轴承内环，到达轴承预紧的目标。这种办法是比较通用的办法，其构造简单，适用性强，这样预紧轴承的预紧力易于控制，缺陷是无定量数据。但是经过测量最终的装配轴向尺寸，加入适当的垫片，就可调整预紧力的大小。