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淺談高轉速機床-剖析軸承的選配及使用
在我國機床制造業飛速發展的今天，各種各樣的機床在不斷地滿足用戶的需求，為了擴大我們的機床市場占有份額，與世界機床發展接軌，創造出自己的品牌，就要靠我們機床人設計制造出用戶滿意的產品。
以我們產品CAK6136V/750為例，這種款式的機型從初期發展到批量生產，機床的加工精度、規格、加工范圍、外觀造型等在市場很暢銷。但是，在市場初期服務反饋有很多不盡人意的地方，就是機床進入用戶工作和使用兩到三個月后，機床著有就會出現噪音、尖叫聲，一度引起用戶的不滿，導致重新更換軸承，甚至退換機床，這種現象約占服務總量的20%左右，為此，我們經過多種研究、攻關，剖析噪音、軸承尖叫研壞的原因，制定了主軸、主軸箱的配磨、配鏜方法，裝配過程中合理控制潤滑脂用來、強化軸承的熱裝工藝、精確了軸承的預緊力矩，同時在成品運車過程中加強了階段溫度和噪音的檢測手段等，通過采取這些措施，基本上消除了機床主軸的噪音和尖叫聲。
從生產現場的實際數據和服務的外部反饋來看成功率可以說控制在98%以上，取得了預期的效果。
關鍵字：配磨配鏜法;軸承的選用;脂潤滑;熱裝工藝;強制復位法;力均拉進法;力矩側衡法;運車法;溫度測量與噪聲檢測法
一、關于CAK6136V/750系列機床攻關噪聲能達到一個更高的標準，為機床人提出更高的要求。盡管各種型號軸承的性能指標有了很大提高，但在實際應用中也出現軸承發熱、研環，剛性不好等等現象，與進口軸承有著一定的差異，材料、熱處理工藝，機械加工質量及軸承保持架方式和加工工藝等問題依然存在。
二、剖析噪聲、尖叫研環的原因
在CAK6136V/750機床設計中采用角接觸球軸承25°。這種軸承在此機床中選項用了三套為一組的(稱為3聯)方式，配在主軸前端，稱為TBT組合。起初當主軸套好軸承穿進箱體后進行試車時出現沙沙聲，反復查找發現主軸前端三套一組軸承第三號軸承損傷最嚴重。經查找箱體與軸承外環尺寸不合格，主軸與主軸內環配合過盈量過大，所產生的后果是軸承變形，不能正常轉動，造成第三個軸承所受背帽預緊力作用超出承受載荷，出現噪聲。
三、動平衡
把主軸箱套件組裝后，要進行主軸的動平衡實驗。一般機床主軸為3000轉/分以上。主軸旋轉的不平衡是由主軸套件質量分布不均勻導致的。齒輪、皮帶輪等對主軸軸心線的不同軸度不對稱度有關。
四、配磨、配鏜法
多次試驗找出軸承的尺寸，加工配磨主軸尺寸精度，將軸承在恒溫條件下實測內外環真實尺寸，列出數據，分為A、B兩大組，一般軸承內外環的尺寸偏差：外環是-0.002～0.006，內環是+0.003～+0.007，后端軸承與主軸徑配合有0.004～0.006的間隙最佳。
測得軸承外環尺寸來配鏜床頭箱孔，對于箱體孔要求是同軸度0.007～0.008之間，圓柱度≤0.005，前箱孔根據外環尺寸配鏜公差在+0.005～0.005之間，后箱體孔為0～0.009之間(冬季與夏季要有微調動)。
實踐證明，研環變色軸承的表面部位是在向心推力角的外側，這證明由于主軸與軸承配合過盈量過大，在高速運轉下，軸承經摩擦發熱后，軸承本身制造的油隙量全部被過盈量過大吃掉，而箱體孔和主直徑又沒有傳熱和變形的空間，迫使軸承本身變形，所以研壞。
五、內外隔套裝配法
首先，將前兩個軸承用支架支撐內環(大頭向下)在平板上。再用一定的重物壓在軸承外環上，這樣就消除了軸承的油隙誤差和制造誤差。用百分表和表座，測出內環與外環之間的誤差。再用同樣的方法測出后面的軸承誤差，然后配磨中間的隔套。計算方法如下：
軸承外環(A1+A2+外套+A3)=軸承內環(A1+A2+內套+A3)在配磨中要把內環隔套(2016)多磨0.002～0.003mm左右，預留在工作中軸承磨損后的調整量。
注意主軸前端蓋的間隙0.02～0.04mm，在總裝前，首先要測量一下前主軸孔L尺寸，與C946120三個軸承的外環尺寸和外套2014的尺寸之和。主軸孔L的尺寸要小。公式如下：
L<外環(A1+A2+外套+A3)
在試裝軸承D3182116時，要測量主軸后軸承的錐面與軸承中心的高點，與主軸錐面的低點相配合，這樣就提高了主軸的裝配精度。主軸裝入箱體內，要按順序地系統調主軸前后軸承的預緊螺母。首先要調整后軸承預緊螺母，再調整后軸承、前軸承，主軸轉動靈活，百分表徑向公差跳動在0.008mm左右即可。
六、采用熱裝工藝
我們采用熱裝工藝，將注入潤滑脂的軸承進行加熱，一般加熱溫度可定在70℃，加熱30分鐘左右，在裝入軸承的部位涂上少許黃油，以免出現水氣和銹蝕，裝入時還起到引導和潤滑作用，將主軸套件采用拉具使主軸拉入箱體內，這樣軸承套件在箱體內，平穩的移動，最后移到裝配的指定位置。
七、力矩確定法
軸承的軸向油隙與預緊力是以精確地調整軸向、徑向油隙的預載荷，通過軸承位移加以調整預緊。根據7016和7019軸承出廠前的額定N/m，350～500N之間，針對CAK6136V/750機床在3000r/s，在主軸前軸承給予預緊力為130N/m，后軸承給予80N/m比較合適，夏季時要減少5～10N/m。
八、強制復位法
裝配過程中首先將軸承在烘干箱加熱，溫度不超過70℃，保溫30分鐘后依次將軸承套入主軸上，待軸承完全降溫后用拉具將主軸拉入箱體孔內，調整主軸前后預緊力，強制復位，用銅棒在主軸上適當振敲，反復幾次強制軸承滾子處在正常軌道和軸承之間與箱壁之間與主軸肩臺間無間隙，用千分表測量主軸徑向精度和軸向跳動精度，辨證軸向徑向油隙轉換實際工作精度。
九、運車法，溫度測量與噪聲檢測法
當裝配完成，從低速到高速逐步進行運車實驗，每20分鐘測量一次溫度和聲音的變化，做好記錄，有異常現象和聲音馬上停車，進行診斷和處理。
步驟：1)油膜運車3小時。
2)運轉12小時，轉速有500轉起至2400轉反復運轉(同時加反轉在內)。
3)3000轉空運行2小時，同時實測主軸前后溫度的絕對值減去室溫，結果軸承溫度不得超過35℃。
十、合理使用潤滑脂
滾動軸承潤滑是為了防止滾動體套圈及保持架之間的直接接觸，防止它們磨損及生銹。潤滑脂對軸承結構設計要求相對簡單些，還能起到防潮的作用。采用適當優質潤滑脂潤滑軸承時，能相對較高的轉速，溫升也不至于過高，一般運用的溫度范圍為-30℃～110℃之間。
軸承高速轉動，最好能保持低溫和較長的潤滑周期，此時潤滑脂對軸承的填充量不應超過空間的30%，合理的填充可用下面的公式，大致計算出來。
Q=qbdmB-3
其中Q是潤滑脂填充量
Qb=軸承尺寸參數
Dm=軸承平均直徑=0.5(d+D)mm
B=軸承寬度mm(表1)
十一、關于切削試驗
對主軸進行切削實驗以檢驗主軸的剛度、抗振性、旋轉精度和綜合性能，根據加工件出現問題，最后加以調整。調整方法如下。
1.工件出現橢圓或棱邊，原因是主軸徑軸承內滾道的橢圓度或軸承間隙引起。
2.工件重切削或斷切削達不到技術要求，原因是主軸徑向或軸向間隙大，要調整前后軸承或修磨前軸承中間隔套的內套(2016)。
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