精密軸承精度提高方法

軸承在主機(jī)中安裝完畢后，如測(cè)量主軸的徑向跳動(dòng)，可發(fā)現(xiàn)其每一轉(zhuǎn)的測(cè)值都有一定的變化；連續(xù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)一定轉(zhuǎn)數(shù)后，此變化會(huì)近似地重復(fù)出現(xiàn)。衡量這種變化程度的指標(biāo)為循環(huán)旋轉(zhuǎn)精度，變化近似地重復(fù)出現(xiàn)所需的轉(zhuǎn)數(shù)代表循環(huán)旋轉(zhuǎn)精度的“準(zhǔn)周期”，在準(zhǔn)周期內(nèi)的量值變化幅值大，即為循環(huán)旋轉(zhuǎn)精度差。

如對(duì)主軸加以適當(dāng)?shù)念A(yù)負(fù)荷，將轉(zhuǎn)速逐步升高至接近工作轉(zhuǎn)速，以實(shí)行軸承的“磨合”作用，可以提高主軸的循環(huán)旋轉(zhuǎn)精度 。

精密軸承與普通軸承應(yīng)從以下幾點(diǎn)來(lái)進(jìn)行區(qū)分：

1、尺寸要求值不一樣，精度等級(jí)高的產(chǎn)品其尺寸偏差（內(nèi)徑、外徑、橢圓等）都比精 度等級(jí)低的產(chǎn)品要求的值要小；

2、旋轉(zhuǎn)精度的要求值不一樣，精度等級(jí)高的產(chǎn)品其旋轉(zhuǎn)精度（內(nèi)徑向跳動(dòng)、外徑向跳動(dòng)、端面對(duì)滾道的跳動(dòng)等）都比精度等級(jí)低的產(chǎn)品要求的值要嚴(yán)；

3、表面形狀和表面質(zhì)量的要求值不一樣，精度等級(jí)高的產(chǎn)品其表面形狀和表面質(zhì)量（滾道或溝道的表面粗糙度、圓形偏差、溝形偏差等）都比精度等級(jí)低的產(chǎn)品要求的值要嚴(yán)；

4、精度等級(jí)特別高的產(chǎn)品其材料要比一般精度等級(jí)的產(chǎn)品的材料性能更為有利。

一般情況下，滾動(dòng)軸承成品的精度等級(jí)分為以下六個(gè)等級(jí)（由低到高）：0；6；6X；5；4；2 。

為了提高軸承安裝時(shí)的實(shí)際配合精度，必須利用不使軸承變形的測(cè)量方法和測(cè)量工具，對(duì)軸承的內(nèi)孔和外圓的配合表面尺寸進(jìn)行實(shí)際的精密測(cè)量，可將有關(guān)內(nèi)徑和外徑的測(cè)量項(xiàng)目全部予以測(cè)出，并且對(duì)測(cè)得數(shù)據(jù)作出全面分析，以此為據(jù)，精密配作軸與座孔的軸承安裝部位的尺寸。在實(shí)際測(cè)量所配作的軸與座孔的相應(yīng)尺寸和幾何形狀時(shí)，應(yīng)在與測(cè)量軸承時(shí)相同的溫度條件下進(jìn)行。

為保證有較高的實(shí)際配合效果，軸和座孔與軸承相配的表面，其粗糙度應(yīng)盡可能地小。

在作上述測(cè)量時(shí)，應(yīng)該在軸承的外圓和內(nèi)孔上，以及軸和座孔的對(duì)應(yīng)表面上，在靠近裝配倒角的兩側(cè)，分別作出能示明最大偏差方向的兩組標(biāo)記，以便在實(shí)際裝配時(shí)，使相配兩方的最大偏差對(duì)準(zhǔn)同一方位，這樣在裝配后，雙方的偏差得以部分抵消。

作出兩組定向標(biāo)志的目的，在于對(duì)偏差的補(bǔ)償可以綜合考慮，即使兩端支承各自的旋轉(zhuǎn)精度有所提高，又使兩支承間的座孔和兩端軸頸的同軸度誤差得到部分消除。對(duì)配合表面實(shí)行表面強(qiáng)化措施，如噴砂處理，用直徑略大的精密塞柱插塞一次內(nèi)孔等，都有利于提高配合精度 。

由于精密軸承本身的精度在1μm以內(nèi)，因此要求與其相配機(jī)件(軸、軸承座、端蓋、擋圈等)有很高尺寸精度和形狀精度，特別是配合面精度要控制在與軸承相同的水平內(nèi)，這一點(diǎn)至關(guān)緊要，而也最易被忽視。

必須還注意精密軸承的相配機(jī)件如果達(dá)不到上述要求，常使精密軸承在安裝后發(fā)生比原軸承誤差大數(shù)倍，甚至10倍以上的誤差，完全不成其為精密軸承，原因是相配機(jī)件的誤差往往不是簡(jiǎn)單地疊加到軸承的誤差上，而是以不同的倍數(shù)放大后加上去的 。

為了保證軸承在安裝后不產(chǎn)生過(guò)大的變形，必須做到：

(1)軸與座孔的圓度以及擋肩的垂直度要按照軸承的相應(yīng)精度來(lái)要求。

(2)既要精確計(jì)算旋轉(zhuǎn)套圈配合的過(guò)盈量，也要精確計(jì)算固定套圈的合適配合量。

旋轉(zhuǎn)套圈灼過(guò)盈量在可能范圍內(nèi)也宜取得較小。只要切實(shí)保證工作溫度下的熱膨脹影響，以及最高轉(zhuǎn)速下的離心力影響，才不致造成緊配合表面的蠕動(dòng)或滑動(dòng)。固定套圈根據(jù)工作載荷大小和軸承尺寸，選取極小的間隙配合或過(guò)盈配合，過(guò)松或過(guò)緊都不利于保持原來(lái)精確的形狀。

(3)軸承如在高速條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，而且工作溫度較高，應(yīng)特別注意旋轉(zhuǎn)套圈的配合不可過(guò)松，以防止出現(xiàn)偏心振動(dòng)，以及固定套圈的配合不可出現(xiàn)間隙，以防止套圈在負(fù)荷下變形并激發(fā)振動(dòng)。

(4)對(duì)固定圈采取小過(guò)盈配合的條件是相配表面雙方都有很高形狀精度和較小的粗糙度，否則造成安裝困難而拆卸更難，此外，還需要考慮主軸熱伸長(zhǎng)的影響。

(5)使用成對(duì)雙聯(lián)角接觸球軸承的主軸，多半載荷較輕，其配合過(guò)盈量如偏大，則其內(nèi)部的軸向預(yù)緊量將顯著偏大，造成不利影響。使用雙列短圓柱滾子軸承的主軸以及圓錐滾子軸承的主軸，其載荷相對(duì)較大，所以其配合過(guò)盈也相對(duì)較大 。

將角接觸球軸承裝入主軸后，安裝精度的校驗(yàn)順序如下(以軸徑為60　100mm的普通車床為例)：

(1)測(cè)量軸和軸承座孔的尺寸，以確定軸承的配合精度，配合要求如下：

內(nèi)圈與軸采取過(guò)盈配合，過(guò)盈量0～ 4μm(在輕負(fù)荷、高精度時(shí)為0)；外圈與軸承座孔采取間隙配合，間隙量0～ 6μm(但在自由端的軸承使用角接觸球軸承時(shí)，還可增大間隙)；軸與座孔表面圓度誤差在2μm以下，軸承所用隔圈的端面平行度在2μm以下，軸肩內(nèi)端面對(duì)外端面的跳動(dòng)在2μm以下；軸承座孔擋肩對(duì)軸線的跳動(dòng)在4μm以下；主軸前蓋內(nèi)端面對(duì)軸線的跳動(dòng)在4μm以下。

(2)固定端前軸承在軸上的安裝

將軸承用潔凈的清洗煤油進(jìn)行徹底清洗，對(duì)于脂潤(rùn)滑，先將含有3%～5%潤(rùn)滑脂的有機(jī)溶劑注入軸承作脫脂清洗后，再用油槍將定量的潤(rùn)滑脂填入軸承內(nèi)(占軸承空間容積的10%～15%)；加熱軸承使升溫20～30℃，用油壓機(jī)將軸承裝入軸端；將緊定套壓在軸上并以合適的壓力抵住軸承端面使其軸向定位；將彈簧秤的帶子卷在軸承外圈上，用測(cè)量啟動(dòng)力矩的方法校驗(yàn)所規(guī)定的預(yù)負(fù)荷是否有大幅度的變動(dòng)(即使軸承很正確，但由于配合或保持架的變形，預(yù)負(fù)荷也有變化的可能)。

(3)將軸承軸組合體裝入座孔

加熱座孔使升溫20～30℃,用連續(xù)輕緩的壓力將軸承軸組合體裝入座孔；調(diào)整前蓋，使前蓋的緊固量為0.02～0.05μm，以軸承座外端面為基準(zhǔn)，將千分表的表頭抵觸在軸頸表面上，將軸旋轉(zhuǎn)測(cè)量其跳動(dòng)，要求誤差在10μm以下；將千分表定位在軸上，表頭抵觸后座孔內(nèi)表面，將軸旋轉(zhuǎn)以測(cè)量軸承座前后座孔的同軸度。

(4)將自由端軸承選擇性地放在可能抵消偏差的位置，安裝到軸承座后支承位置，盡可能地抵消相互間的圓度偏差和同軸度偏差 。

對(duì)于一些高精密度的進(jìn)口軸承而言，其配置要求也是很高的，關(guān)于精密軸承的配置問(wèn)題。

精密軸承的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域是機(jī)床主軸，根據(jù)工序的不同，機(jī)床主軸有不同的要求。一般而言，車床主軸用于在較低的速度和較大的切削負(fù)荷下切削金屬。這種類型的主軸通常都通過(guò)皮帶輪或齒輪傳遞驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這意味著主軸驅(qū)動(dòng)端的負(fù)荷也相當(dāng)大。

此類應(yīng)用對(duì)速度的要求不太高，更重要的參數(shù)是剛度和負(fù)荷承載能力。一種很常見的方法是在主軸的工作端安裝一個(gè)列圓柱滾子軸承和一個(gè)雙列角接觸推力球軸承，而同時(shí)在主軸的驅(qū)動(dòng)端使用一個(gè)雙列圓柱滾子軸承。這種配置可以確保很長(zhǎng)的工作壽命和極佳的剛性，從而生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)工件。而且，從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度而言軸承可以穩(wěn)定地工作，因?yàn)閮煞N類型的軸承(徑向和軸向)分別承載了施加到主軸上的負(fù)荷(事實(shí)上，為了防止角接觸推力球承承載徑向負(fù)荷，外國(guó)外徑有特殊的公差可以確保其決不會(huì)接觸軸承座)。

在設(shè)計(jì)這些類型的主軸時(shí)(這通常適用于負(fù)荷較重時(shí))，一條有關(guān)軸承位于軸上何處的經(jīng)驗(yàn)法則是前后支撐的中心之間的距離為軸承內(nèi)徑的3-3.5倍。

在需要較高速度時(shí)(即高速加工中心或內(nèi)圓磨削)，需要找出不同的軸承解決方案。很明顯，在這些情況下需要在剛度和承載能力方面作出一點(diǎn)犧牲。高速應(yīng)用通常采用由直聯(lián)電機(jī)和/或聯(lián)軸器的直接驅(qū)動(dòng)主軸(即所謂的機(jī)動(dòng)主軸) 。