摘要：高速精密角接觸球軸承在電主軸中的應用涉及選型、加載和潤滑等多個方面，合理的使用方式可以優(yōu)化主軸性能和提高軸承實際壽命。本文從實踐角度分析了如何在電主軸中科學地應用高速精密角接觸球軸承。

　　關鍵詞：角接觸球軸承；精密軸承；高速軸承；電主軸；應用

　　合理地應用主軸軸承對提高電主軸性能有著至關重要的影響。電主軸的特點是高速、高效，因而要求主軸軸承高速性好、承載能力強?；谶@種特點，高速精密角接觸球軸承成為精密電主軸中最為關鍵的基礎件。

1 角接觸球軸承的結構及選用 同樣結構型式的軸承應由電主軸外載荷特性來確定接觸角的大小。接觸角越大，軸承軸向承載能力越強，但主軸允許的最高轉速越低。電主軸由于常用于內圓磨削，主要載荷為徑向載荷，因而常采用15°接觸角的單列角接觸球軸承。

2 軸承的極限轉速 極限轉速是軸承的一個重要性能指標，也是選用軸承時必須考慮的一個因素。世界各大軸承公司對極限轉速的定義各不相同。因此，在參考軸承樣本上軸承的極限轉速選用軸承時，應分析該轉速所要求的預載荷狀況、潤滑冷卻方式以及軸承壽命要求等。即使?jié)M足使用條件，軸承的應用轉速也不能經(jīng)常處于極限轉速，因為極限轉速是在特定條件下的轉速性能指標，并非每套軸承都能以極限轉速安全地工作。軸承型號不同，極限轉速的區(qū)別非常大。在高速電主軸的設計中，常用dn值的大小來初步判定軸承的選用合理與否。仔細分析各軸承公司的樣本，對同一公司而言，應用于高速、超高速的精密角接觸球軸承在相同材料、相同結構形式、相同精度時的極限速度下的dn值大體是一致的。而在同樣外形尺寸下，由于內部結構的不同或采用材料的差別，不同公司的軸承在極限速度下的dn值卻不一樣?！　×硗飧鲝S都給出了特定條件下的速度修正系數(shù)，根據(jù)這些系數(shù)可以修正實際軸系中軸承允許的極限dn值。另一個問題便是，在選擇用于高速主軸的精密主軸軸承時，不能以dn值的不同在各廠家間進行橫向比較，而應該通過大量實驗或應用實踐積累一些適用于某結構形式軸承在特定條件下的使用系數(shù)，以便在應用不同型號軸承時進行最高dn值的縱向類比修正?！　∫訸YSB70系列角接觸球軸承在2GDZ系列磨電主軸上的使用為例，歸納主軸軸承在電主軸軸系中的安全修正系數(shù)。2GDZ系列磨電主軸的設計參數(shù)（如功率、轉速等）經(jīng)過合理匹配，軸承的潤滑、冷卻條件相當，排列形式一樣，其修正系數(shù)如表1所示。

　　以上修正系數(shù)經(jīng)實踐證明，對主軸軸承的應用是比較合理的。比較可知，由于軸承的具體應用條件不同，對軸承極限轉速的修正系數(shù)并不相同，但變化范圍并不大。由此可得出結論：ZYSB70系列軸承在油霧潤滑、串聯(lián)安裝（DT）條件下，根據(jù)載荷狀況可取修正系數(shù)樣本值的0.45-0.80，并且軸承越小，外加載荷越輕，該系數(shù)越接近理論修正系數(shù)0.8。

3 角接觸球軸承的帶載荷運轉 角接觸球軸承在電主軸中常以高速、超高速運轉，因而離心力對軸承的運轉狀態(tài)影響非常大。鋼球將在滾動的同時有一定程度的打滑，滑動產(chǎn)生的摩擦熱不但使軸承的溫升加劇，而且嚴重時導致鋼球表面局部退火，增加了磨損和燒傷程度。為克服離心力的影響，角接觸球軸承在主軸中總是帶預載荷運轉。恰當?shù)念A載荷能夠使內外圈接觸角在運轉時保持一致，不僅能延長軸承壽命，而且能提高軸承及主軸的剛性?！　∪绻A載荷過大，軸承潤滑及散熱條件差，同樣使用條件下軸承壽命短，容易燒傷或卡死，且高速性能越差，但軸承及主軸的支承剛性則大大增加。如果預載荷過小，則主軸整體剛性與承載能力明顯下降。如果預載荷量值不足以克服主軸工作所承受的軸向力和驅動力對其的影響，主軸在工作中將產(chǎn)生明顯振動，所加工的工件表面將出現(xiàn)明顯振紋。如果預載荷不足以抑制陀螺力矩，主軸軸承運轉過程中將由于“打滑”而急劇發(fā)熱，鋼球表面有明顯“貓眼”狀磨損痕跡?！　∫话爿S承樣本上都給有輕、中、重三種預載荷值。但在電主軸中應用時，應根據(jù)載荷狀況、潤滑油品和冷卻方式來綜合考慮。選擇原則是預載荷盡量接近實際應用所需，并考慮外來載荷對預載荷的影響。

4 角接觸球軸承在電主軸中的配置及加載方式 依據(jù)轉速和外載荷的不同，角接觸球軸承在電主軸的軸承組中有單套使用、串聯(lián)使用、并聯(lián)（背對背、面對面）使用等方式。單套和串聯(lián)使用的軸承通過彈簧施加預載荷，并聯(lián)使用的軸承通過調整配對軸承凸出量，使兩軸承在壓緊狀態(tài)下以負游隙（帶載荷）運轉?！　‰娭鬏S的合理支承為兩組軸承組，考慮裝配工藝性，前軸承組為固定端。對單套和串聯(lián)使用軸承組來說，彈簧組通過前推和后拉兩種方式施加預載荷。　　對并聯(lián)軸承，如果不是萬能配對（采用等高墊），則預載荷要通過內外墊的高度差來調整?！　≡谶x用主軸支承時，串聯(lián)式（DT）用于單一方向軸向力較大的場合，DB并聯(lián)式由于可承受雙向載荷，用于軸向定位準確的場合，如磨削軸承套圈的溝道用主軸。DF并聯(lián)式可用于多點支承或軸承前后座孔同心不易保證的場合。

5 角接觸球軸承與相關件的配合精度 由于軸承套圈厚度相對較薄，所以與之配合的主軸或軸承座的形狀誤差會影響軸承的運轉效果，使主軸旋轉精度下降，軸承溫升和運轉噪聲加大。為控制這種影響，對配合面的主控指標有以下幾個方面：（1）尺寸公差；（2）形狀公差中的圓度、圓柱度要求；（3）軸系各支承面的同軸度要求；（4）軸承定位端面和配合面軸線的垂直差要求；（5）表面粗糙度要求。

6 角接觸球軸承的潤滑劑使用 由于電主軸的結構緊湊，其軸承的潤滑方式主要有油脂潤滑、油霧潤滑和油氣潤滑。油浴潤滑和噴油潤滑一般不用于高速電主軸。油脂潤滑沒有冷卻作用，極限轉速低，更換潤滑劑較為復雜，但是外殼構造和密封裝置設計簡單，沒有污染；油霧潤滑允許的極限轉速高，更換潤滑油簡單，潤滑的同時有一定的冷卻作用，可降低軸承的溫升，但其油路設計復雜，尾氣如不加以回收，對環(huán)境污染較為嚴重；與油霧潤滑相比，所允許的極限轉速更高，軸承溫升更小，用油量少，污染小，但配套裝置價格昂貴。

7 角接觸球軸承在主軸中的使用誤區(qū) （1）極限轉速的誤區(qū)：表現(xiàn)為主軸大功率和高轉速同時要求，大刀具和高轉速同時要求，潤滑方式選擇不當?shù)??！　。?）尺寸系列選擇誤區(qū)：表現(xiàn)為軸承剛性和轉軸剛性不匹配，造成軸系整體剛性不好。　?。?）供油過量問題：表現(xiàn)為軸承攪油阻力大，溫升高。　?。?）配合過緊或過松：表現(xiàn)為溫升高或振動大。

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