主轴轴承主轴轴承的安装与运转

主轴轴承

主轴作为机床的关键部件，其性能会直接影响到机床的旋转精度、转速、刚性、温升及噪音等参数，进而会影响工件的加工质量，例如零件的尺寸精度，表面粗糙度等指标。因此，为了保持的机床加工能力，必须配用高性能的轴承。用于机床主轴上的轴承精度应为ISO P5或以上(P5 或P4 是ISO的精度等级，通常从低到高为P0, P6, P5, P4, P2)，而对于数控机床、加工中心等高速、高精密机床的主轴支承，则需选用ISO P4或以上的精度;主轴轴承包括角接触球轴承、圆锥滚子轴承，以及圆柱滚子轴承等类型。

精密角接触球轴承

在上述的几种轴承中，以精密角接触球轴承的使用为广泛。我们都知道角接触球轴承的滚动体是球;因为它是一种点接触 (区别于滚子轴承的线接触)，所以它能提供更高的转速、更小的发热量和更高的旋转精度。在一些超高速的主轴应用场合，还会采用陶瓷球(一般为Si3N4或者是Al2O3)的混合型轴承。与传统的全淬透钢球相比，陶瓷球材料自身的特点赋予了陶瓷球轴承具有高刚度、高转速、耐高温、寿命长的特点，从而满足高端客户对机床轴承产品的需求。

就角接触球轴承的接触角而言，目前比较流行的是15?和25?的接触角;通常15?的接触角具有比较高的转速性能，而25?的接触角具有较高的轴向承载能力。由于预载的选择对于精密角接触球轴承应用的影响非常大，例如，在高承载、高刚性的场合，一般会选用中型或重型的轴承预载;而针对一些高转速、高精度的应用场合，我们在轴承的早期选型中，需要注意选择合适的预载，一般轻预载比较常见。预载一般分成轻型、中型、重型三种;为了方便客户的使用，目前世界上的几大轴承制造商都普遍提供预先研磨轴承端面而加预载的轴承，也就是我们通常所说的万能配对精密角接触球轴承形式。该类轴承免去了客户的预载调节，从而节省了安装时间。

精密圆锥滚子轴承

在一些重载且对速度有一定要求的机床应用场合中---如锻件的荒磨、石油管道的车丝机、重型车床和铣床等，选择精密圆锥滚子轴承是一种比较理想的方案。由于圆锥滚子轴承的滚子是线接触的设计，因此它能为主轴提供很高的刚性和承载;另外，圆锥滚子轴承是一种纯滚动的轴承设计，它能很好的降低轴承运转扭矩和发热，从而确保主轴的转速和精度。由于圆锥滚子轴承能够在安装过程中调节轴向预载(游隙)，这能让客户在轴承的整个使用周期中更好地优化轴承游隙调节。

此外，在一些内圈挡边线速度大于30米/秒的高速应用中，某些特殊设计的圆锥滚子轴承也能满足要求，如TSMA轴承或Hydra-Rib液力浮动挡边轴承。TSMA轴承的挡边有多个轴向方向的润滑油孔，可采用循环油润滑或油雾润滑，离心力可将油分布到滚子与挡边接触区，从而能更充分地润滑轴承，提高轴承转速。而Hydra-Rib液力浮动挡边轴承是专为优化主轴系统的预载而设计，轴承有可浮动的挡边，与滚子大端接触，不像常见的轴承有固定内圈挡边;且该浮动挡边由“压力”系统定位，这样就能保证轴承在各个工况条件下都能发挥优异的性能, 并且已经成功的在国内客户中使用。

对于圆锥滚子轴承的精度选择而言，ISO P5级的轴承主要应用在传统的车床和铣床中;如果是加工中心、磨床等应用，通常会选择ISO P4或以上的精密轴承。在主轴设计中，比较常见的圆锥滚子轴承布局有两种。 种是前端和后端各采用一个圆锥滚子轴承，并采用面对面的安装方式;这类设计结构紧凑，刚度高且便于安装和调节。

第二种是采用两个圆锥滚子轴承面对面安装作为主轴的前端，而后端使用一个双外圈、两个单内圈的轴承(TDO)作为浮动端使用;由于具有浮动能力，这类设计能很好的承受主轴的轴向热膨胀，且刚度很高，保证了机床的精度。

精密圆柱滚子轴承

在机床主轴的应用中，双列精密圆柱滚子轴承也会被使用到，通常与精密角接触球轴承或推力轴承组合应用。此类轴承能承受较大的径向载荷并允许有较高的转速。轴承中的两列滚子以交叉方式排列，旋转时波动频率比单列轴承大幅提高，振幅降低60%~70%。此类轴承通常有两种形式：NN30、NN30K两个系列轴承内圈带挡边，外圈可分离;NNU49、NNU49K两个系列轴承外圈带挡边，内圈可分离，其中NN30K和NNU49K系列内圈为锥孔(锥度 1：12)，与主轴的锥形轴颈配合，轴向移动内圈，可使内圈胀大，这样轴承游隙可以被减小甚至预紧轴承(负游隙状态)。圆柱孔轴承通常采用热装，利用过盈配合减小轴承游隙，或者预紧轴承。对内圈可分离的NNU49系列轴承，一般在内圈装上主轴后再对滚道精加工，以提高主轴旋转精度。

(大国龙腾运转世界 龙出东方 腾达天下 龙腾三类调心滚子轴承 刘兴邦 )

主轴轴承的安装与运转

机床主轴轴承是精密机床及类似设备的主轴轴承，它对保证精密机床的工作精度和使用性能。主轴轴承的正确配置是指轴承类型的组合和前后轴承的布置，不同的配置就决定了机床主轴不同的负荷能力、运转速度、刚度、温升和使用寿命,尤其是对刚度和温升的影响更为显著，所以应根据机床工作特性的要求合理地配置主轴轴承。跑合运转的目的是为了使轴承在正式使角前，使其滚子与滚道通过跑合,能具有良好的接触条件，以保持轴承有良好的接触精度，并避免轴承一开始在高速和重载使用时引起滚子与滚道的损坏，从而提高了轴承的寿命和精度。

由于圆锥滚子轴承并不是完全的滚动接触，在滚子端面与内环的台肩之间存在着滑动，如果接触条件不好，很易出现咬合损坏的现象，故对这类轴承更应重视跑合运转。主轴轴承是精密机床及类似设备的主轴轴承，它对保证精密机床的工作精度和使用性能。

主轴轴承安装

1、轴承的清洗

为防止运输和存放时的尘埃及锈蚀，产品出货时都在轴承表面涂了防锈油。

拆开包装之后，首先要清洗掉防锈油。（已填充润滑脂或带有密封圈的轴承，不需要清洗）

2、检查相关部件的尺寸

（1）检查轴和轴承座

A、轴和轴承座，要清洗干净，轴承及隔圈表面不允许存在伤痕、毛刺、毛边等。

B、检查轴和轴承座的尺寸，确认是否符合与轴承内外径的公差配合。

C、测量（包括安装）应在恒温室里进行。当被测物的温度处于稳定状态后，用千分尺或内径千分表进行测量。（必须多点测量，检查有无明显的尺寸差。）

（2）隔圈的检查

主轴上配置的隔圈平行度应控制在0.003mm以下。隔圈平行度的不良会带来轴承的倾斜，导致精度不良、噪音等问题。

3、轴承的安装

将已填充润滑脂的轴承（脂润滑）或脱脂清洗之后的轴承（油润滑），安装到主轴或轴承座上。

安装方法根据内外圈的配合而有所不同。对于内圈旋转为多数的机床用轴承，内圈多采用过盈配合，圆柱孔轴承一般采用热装方法。

外圈多采用间隙配合，安装较为容易，有时为使安装更为容易也使用将轴承座加热的方去。

例如圆柱孔轴承的安装

（1）用压力机压入的方法

小型轴承广泛使用压力机压入方法，用垫块顶住内圈，用压力机渐渐压制内圈紧密地接触到轴挡肩为止。（将外圈垫上垫块安装内圈，会造成滚到面出现压痕、压伤，所以要绝对禁止）。

另外，操作时最好事先在配合面上涂油。用锤子敲打安装的方法，对于精密轴承是禁止的。

对圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承之类的可分离型轴承，可将内圈、外圈分别安装到轴和轴承座上。将分别安装好的内圈和外圈组合时，注意勿使二者中心产生偏离，慢慢地将内外圈组合起来非常重要。如果硬性地压入，有可能造成滚动面的卡伤。

（2）热装的方法

过盈量大的轴承，压入时需要很大的压力，所以很难安装。因此，将轴承内圈加热膨胀，再装到轴上的热装方法广为使用。使用这种方法，不会给轴承增加不当的负荷，并可在短时间内完成作业。

轴承的加热温度，按照正常尺寸、所需过盈量参考。热装作业需注意以下几点：

a.不将轴承加热至120℃以上。

b.为避免轴承安装过程中由于内圈冷却导致安装困难。应将轴承加热到比所需温度高20~

30°程度。

c.热装后的轴承逐渐冷却下来，宽度方向也同时收缩。所以要用轴螺母或其他适合的方法使之紧固，以防止内圈与轴挡肩之间产生间隙。

运转检查

安装完成后，为确认该轴承的安装是否正常，应进行运转检查。如果是小型机械，可以用手转动确认其是否运转顺畅。检查项目包括异物、伤痕、压痕等引起的回转不畅，安装不良、安装座加工不良等引起的回转力矩不均、游隙过小，安装误差、密封圈摩擦等！引起力矩过大等。如无异常可实施动力运转。高速运转时，在动力运转前先进行磨合运转。

动力运转由无负荷、低速开始启动，逐渐达到所定条件的稳定运转。试运转中需检！查有无异音、轴承温度的变化、润滑剂的泄漏或变色等。试运转时发现异常，应立即停止运行，检查机械，如有必要应拆下轴承进行检查。

轴承温度一般可根据轴承座的外部温度进行判断，如果可通过油孔直接测量到轴承外圈的温度，则更加准确。

轴承温度从运转开始徐徐上升，通常1-2小时达到稳定状态。如果轴承本身或安装不良，轴承温度会急剧上升，出现异常高温。其原因为润滑脂过多、轴承游隙过小、安装不良、密封装置摩擦过大等引起。如果高速运转，则还有可能是轴承类型或润滑方法有误。

轴承的回转音可由听音器等测量。有强金属音、异常音、不规则音等，其原因有可能是润滑不良、轴承损伤、轴或轴承座不良、异物侵入等。