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轴承间隙是影响电主轴回传精度的主要原因

[作者:www.316744.com] [日期:21-03-05] [热度:]

    影响电主轴回转精度的主要因素是轴承间隙和热变形,对电主轴回传精度退化起主要作用的是轴承的磨损。

    电主轴轴承的精度等级直接决定着电主轴系统的精度,进而会影响机床的加工精度。电主轴系统中轴承精度的丧失已经取代疲劳破坏成为轴承工作性能丧失的主要形式,轴承的精度及其保持性情况主要受零件自身的几何精度和零件使用时的工况条件所影响。

    为了保证被加工产品达到较高的精度要求,不仅要提高轴承的尺寸、形状和位置精度,还需要轴承在运行状态下具有良好的旋转精度。电主轴内部的支撑轴承既要适应电主轴的高转速工况,还要可以同时承受径向和轴向的综合载荷工况,高精度角接触球轴承具有摩擦阻力小、功耗小、极限转速高、精度高、刚度高等优点,因此为大多数电主轴所采用。角接触球轴承的配置方式和预加载荷决定了电主轴的承载能力、精度和刚度,而且对其自身的使用寿命也有很大影响。配置了角接触球轴承的电主轴需要在有预紧力的条件下工作,对电主轴内部的支撑轴承施加预紧力不仅能消除轴承的轴向间隙,还能提高轴承的刚度与旋转精度,同时还能抑制电主轴运转时产生的振动以及滚珠自转时的打滑现象。

    一般情况下,角接触球轴承的预加载荷越大,提高刚度和旋转精度的效果就越好,但是预加载荷大也会导致轴承旋转时摩擦产生的热量增加,严重时可能会造成烧伤,并使轴承的寿命减少甚至导致电主轴无法正常工作,进而会影响机床的生产加工。因此,针对不同转速和载荷工况要选择不同的轴承预加载荷值。

    安装误差与摩擦磨损都会导致的轴承间隙过大,并且会使电主轴的回转误差在外加载荷改变或者转速改变时迅速变大,这是因为在外加载荷的作用下轴承的间隙会使电主轴的转轴在径向产生一定程度的静位移,此时电主轴回转轴线的运动不再是规律的回转运动而是开始作复杂的周期运动。

    在数控机床实际的生产加工时,电主轴既要承受切削运动带来的径向力和轴向力,还要承受回转运动产生的扭矩载荷。电主轴运转时,角接触球轴承的动力学特性会发生变化,在离心力的作用下滚珠会对角接触球轴承的外滚道施加载荷,同时角接触球轴承会产生由于滚珠自转引起的转矩,即陀螺力矩。离心力与陀螺力矩的双重作用会使轴承的滚珠与内、外圈滚道剧烈摩擦。所以,电主轴在较长的服役期内不仅会出现转轴发生疲劳断裂的现象,还会由于磨损而导致角接触球轴承的间隙变大,严重时甚至会发生疲劳破坏。这些劣化现象都会直接导致电主轴的轴端径向跳动增大,并间接地使电主轴的预紧力减小或丧失、系统刚度下降、振动加剧、工作噪声增大以及热特性退化。

    随着电主轴服役时间的累积,上述因素都会最终导致电主轴径向跳动增大、回转精度退化,直至超出许用指标。回转精度逐渐退化的过程就是电主轴自身性能逐渐劣化的过程,回转误差超出允许范围即是电主轴发生故障的起点。

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