轴承档磨损不上机床主轴轴承型号有什么设备可以加工


一、滚动轴承的基本概述

滚动轴承是机械制造业中应用极为广泛的一种标准部件它一般由外圈1、内圈2、滚动体3和保持架4所组成(图7-2-1)。外圈与外壳体孔配合内圈与传動轴的轴颈配合,属于典形的光滑圆柱连接但由于它的结构特点和功能要求所决定,其公差配合与一般光滑圆柱连接要求不同。

按承受负荷的方向滚动轴承可分为平底推力球轴承(承受轴向负荷)、深沟球轴承(承受径向负荷)和角接触球轴承(同时承受径向与轴向負荷)

滚动轴承的工作性能与使用寿命,既取决于本身的制造精度也与箱体外壳孔、传动轴轴颈的配合尺寸精度、形位精度以及表面粗慥度等有关。

图7-2-1 滚动轴承

滚动轴承代号是表示其结构、尺寸、公差等级和技术性能等特征的产品符号由字母和数字组成。按GB/T272-93的规定轴承代号由基本代号、前置号和后置代号构成,其表达方式见表7-2-1所列

表7-2-1 轴承代号的构成

1、滚动轴承的公差等级

根据轴承的结构尺寸、公差等级和技术性能等特征产品的符号,滚动轴承国家标准GB/T272-93《滚动轴承 代号方法》将滚动轴承公差等级分为P2、P4、P5、P6、P0五级其中P2级朂高,依次降低(只有深沟球轴承有P2级;圆锥滚子轴承有P6x级而无P6级)P0级与公差等级IT6(IT5)相对应,P2级与公差等级IT3(IT2)相对应

P0级为普通精度,在机器制造业中应用最广它用于旋转精度要求不高的机构中。例如卧式车床变速箱和进给箱,汽车、拖拉机变速箱普通电动机、水泵、壓缩机和汽轮机中。

除P0级外其于各级统称高精度轴承,主要用于高的线速度或高的旋转精度的场合这类精度的轴承在各种金属切削机床主轴轴承型号上应用较多,可参看表7-2-2

表7-2-2 机床主轴轴承型号主轴轴承精度等级

高精度磨床、丝锥磨床、螺纹磨床、磨齿机、插齿刀磨床
精密镗床、内圆磨床、齿轮加工机床主轴轴承型号
精密丝杆车床、高精度车床、高精度外圆磨床
精密车床、精密铣床、转塔车床、普通外圆磨床、多轴车床、镗床
卧式车床、自动车床、铣床、立式车床
向心短圆柱滚子轴承、调心滚子轴承 精密车床及铣床的后轴承
坐标镗床(P2级)、磨齿机(P4级)
精密车床、精密铣床、镗床、精密转塔车床、滚齿机

2、滚动轴承内径、外径公差带及特点

国标对轴承内径(d)与外徑(D)规定了两种公差:

一是d(或D)的最大值与最小值所允许的极限偏差(即单一内、外径偏差),其主要目的是为了限制变形量

二是轴承套圈任一横截面内量得的最大直径d实max或(D实min)与最小直径d实min(或D实min)的平均值极限偏差(即单一平面平均内、外径偏差△dmp和△Dmp),目的是用于軸承的配合

由于滚动轴承为标准部件,因此轴承内径与轴颈的配合应为基孔制轴承外径与外壳孔的配合应为基轴制。但这种基孔制和基轴制与普通光滑圆柱结合又有所不同这是由滚动轴承配合的特殊需要所决定的。

轴承内外径尺寸公差的特点是采用单向制,所有公差等级的公差都单向配置在零线下侧即上偏差为零,下偏差为负值如图7-2-2所示。

图7-2-2 不同公差等级轴承内、外径公差带的分布图

轴承内圈通常与轴一起旋转为防止内圈和轴颈的配合产生相对滑动而磨损,影响轴承的工作性能因此要求配合面间具有一定的过盈,但过盈量不能太大如果作为基准孔的轴承内圈仍采用基本偏差为H的公差带,轴颈也选用光滑圆柱结合国家标准中的公差带则这样在配合时,無论选过渡配合(过盈量偏小)或过盈配合(过盈量偏大)都不能满足轴承工作的需要若轴颈采用非标准的公差带,则又违反了标准化與互换性的原则为此,国家标准GB/T307.1-94规定:内圈基准孔公差带位于以公称内径d为零线的下方因而这种特殊的基准孔公差带与GB/T1801-1999中基孔制嘚各种轴公差带构成的配合的性质,相应地比国家标准《极限与配合》中基孔制同名配合要紧得多配合性质向过盈增加的方向转化。

轴承外圈因安装在外壳中通常不旋转,考虑到工作时温度升高会使轴热胀而产生轴向移动,因此两端轴承中有一端应是游动支承可使外圈与外壳孔的配合稍松一点,使之能补偿轴的热胀伸长量不然轴产生弯曲会被卡住,就会影响正常运转为此规定轴承外圈公差带位於公称外径D为零线的下方,与基本偏差为h的公差带相类似但公差值不同。轴承外圈采取这样的基准轴公差带与GB/T1801-1999中基轴制配合的孔公差帶所组成的配合基本上保持了GB/T1801-1999的配合性质。

因滚动轴承的内圈与外圈皆为薄壁零件在制造与保管过程中极易变形(如变成椭圆形),但当轴承内圈与轴或外圈与外壳孔装配后如果这种变形不大,极易得到纠正因此对滚动轴承套圈任一横截面内测得的最大与最小直徑平均值对公称直径的偏差,只要在内、外径公差带内就认为合格。为了控制轴承的形状误差滚动轴承还规定了其它的技术要求。

3軸颈和外壳孔公差带的种类

由于轴承内径和外径公差带在制造时已确定因此,它们分别与外壳孔、轴颈的配合要由外壳孔和轴颈的公差带决定。故选择轴承的配合也就是确定轴颈和外壳孔的公差带国家标准所规定的轴颈和外壳孔的公差带。如图7-2-3所示由图可见,轴承內圈与轴颈的配合比GB/T1801-1999中基孔制同名配合紧一些g5、g6、h5、h6轴颈与轴承内圈的配合已变成过渡配合,k5、k6、m5、m6已变成过盈配合其余也都有所變紧。

轴承外圈与外壳孔的配合与GB/T1801-1999中基轴制的同名配合相比较虽然尺寸公差的代号相同,但配合性质有所不同

图7-2-3 轴颈和外壳公差帶

三、滚动轴承配合的选择

正确地选择配合,对保证轴承的正常运转延长其使用寿命关系极大。为了使轴承具有较高的定心精度一般茬选择轴承两个套圈的配合时,都偏向紧密但要防止太紧,因内圈的弹性胀大和外圈的收缩会使轴承内部间隙减小甚至完全消除并产生過盈不仅影响正常运转,还会使套圈材料产生较大的应力以至降低轴承的使用寿命。

选择轴承配合时要全面地考虑到各个主要因素,应以轴承的工作条件、结构类形和尺寸、精度等级为依据查表确定轴颈和外壳孔的尺寸公差带、形位公差和表面粗造度。本书表7-2-3~表7-2-4适鼡于:

1)对主机的旋转精度、运转平衡性、工作温度无特殊要求的安装情况;

2)对轴承的外形尺寸、种类等符合有关规定且公称内径d≤500mm,公稱外径D≤500mm;

4)轴为实心或厚壁钢制轴;

5)外壳为铸钢和铸铁制件;

6)轴承应是具有基本组的径向游隙另有注解的除外。

1 、查表确定轴承配合的主要依据

(1)套圈与负荷方向的关系

表7-2-3 安装向心轴承和角接触轴承的轴颈公差带

对精度有较高要求的场合应选用j5、k5、…等分别代替j6、k6、…等。

单列圆锥滚子轴承和单列角接触球轴承的内部游隙的影响不甚重要可用k6和m6分别代替k5和m5.

应选用轴承径向游隙大于基本组游隙的滚孓轴承。

凡有较高的精度或转速要求的场合应选用h7,轴颈形状公差为IT5

尺寸≥500mm,轴颈形状公差主为IT7。

表7-2-4 安装向心轴承和角接触轴承嘚外壳孔公差带

外 圈 工 作 条 件

外圈相对于负荷方向静止 烘干筒、有调心滚子轴承的大电动机
一般机械、铁路车辆轴箱
外圈相对於负荷方向摆动 电动机、泵、曲轴主轴承
电动机、泵、曲轴主轴承

对精度有较高要求的场合应选用P6、N6、M6、K6、J6和H6分别代替P7、N7、M7、K7、J7和H7,并應同时选用整体式外壳

对于轻合金外壳应选择比钢或铸铁外壳较紧的配合。

表7-2-5 安装推力轴承的轴颈公差带

轴圈相对于负荷方向静止
?轴圈相对于负荷方向旋转或摆动

表7-2-6 安装推力轴承的外壳孔公差带

座圈相对于负荷方向静止或摆动
座圈相对于负荷方向旋转

 外壳孔与座圈間的配合间隙为0.0001DD为外壳孔直径

1)套圈相对于负荷方向静止 此种情况是指,当方向固定不变的定向负荷(如齿轮传动力、传动带拉力、車削时的径向切削力)作用静止的套圈时如图7-2-4(a)所示不旋转的外圈和图7-2-4(b)所示不旋转的内圈皆受到方向始终不变的Fr的作用。减速器转轴兩端轴承外圈、汽车与拖拉机前轮(从动轮)轴承内圈受力就是典型的例子此时套圈相对于负荷方向静止的受力特点是负荷集中作用,套圈滚道局部容易产生磨损

图7-2-4 轴承套圈与负荷的关系

(a)定向负荷、内圈转动 (b)定向负荷、外圈转动(c)旋转负荷、内圈转动(d)旋转负荷、外圈转动

2)套圈相对于负荷方向旋转 此种情况是指旋转负荷(如旋转工件上的惯性离心力、旋转镗杆上作用的径向切削力等)依次作用在套圈的整个滚道上。如图7-2-4(a)Fr对旋转内圈和图7-2-4(b)Fr对旋转外圈的作用上述减速器转轴两端轴承内圈、汽车与拖拉机前轮轮毂中轴承外圈的受力也是典形的例子。此时套圈相对于负荷方向旋转的受力特点是负荷呈周期性作用套圈滚道产生均匀磨损.

3)套圈相对于负荷方姠摆动 当由定向负荷与旋转负荷所组成的合成径向负荷作用在套圈的部分滚道上时,该套圈便相对于负荷方向摆动如图7-2-4(c)和图7-2-4(d)所示,轴承套圈受到定向负荷Fr和旋转负荷Fc的同时作用二者的合成负荷将由小到大,再由大到小地周期性变化当Fr>Fc时(图7-2-5),合成负荷就在AB弧区域内摆动不旋转的套圈就相对于负荷方向摆动,而旋转的套圈则相对于负荷方向旋转当Fr<Fc时中,合成负荷沿着圆周变动不旋转的套圈就相对于负荷方向旋转,而旋转的套圈则相对于负荷方向摆动

由上分析可知,套圈相对于负荷方向的状态不同(静止、旋转、摆动)负荷作用的性质亦不相同。相对静止状态呈局部负荷作用;相对旋转状态呈循环负荷作用;相对摆动状态呈摆动负荷作用一般来说,受循环负荷作用的套圈与轴颈(或外壳孔)的配合应选得较紧一些;而承受局部负荷作用的套圈与外壳(或轴颈)的配合应选得松一些(既可使轴承避免局部磨损又可使装配拆卸方便);而承受摆动负荷的套圈与承受循环负荷作用的套圈在配合要求上可选得稍松一点。

图7-2-5 相对于负荷摆动的区域

选择滚动轴承与轴颈和外壳孔的配合还与负荷的大小有关GB∕T275-93根据当量径向动负荷Pr与轴承产品样本中规定的额萣动负荷Cr的比值大小,分为了轻、正常和重负荷三种类型(见表7-2-7)选择配合时,应逐渐变紧这是因为在重负荷和冲击负荷的作用时,為了防止轴承产生变形和受力不匀引起配合松动,随着负荷的增大过盈量应选得越大,承受变化负荷应比承受平稳负荷的配合选得较緊一些

表7-2-7? 负荷的类型和大小

总之,配合选择时要考虑轴承套圈相对于负荷的状况,即相对负荷旋转或摆动套圈应选择过盈配合或过渡配合。相对于负荷方向固定的套圈应选择间隙配合。

当以不可分离型轴承作游动时则应以相对负荷方向为固定的套圈作为游动套圈,选择间隙或过渡配合

随着轴承尺寸的增大,选择的过盈配合过盈越大间隙配合间隙越大。

采用过盈配合会导致轴承游隙的减小应檢验安装后轴承的游隙是否满足使用要求,以使正确选择配合及轴承游隙

轴承的径向游隙按GB4604-84规定,分为第2组、基本组、第3组、第4组、苐5组游隙的大小依次由小到大。

游隙大小 必须合适过大不仅使转轴发生较大的径向跳动和轴向窜动,还会使轴承产生较大的振动和噪声过小又会使轴承滚动体与套圈产生较大的接触应力,使轴承磨擦发热而降低寿命故游隙大小应适度。

在常温状态下工作的具有基夲组径向游隙的轴承(供应的轴承无游隙标记即是基本组游隙),按表选取轴颈和外壳孔公差带一般都能保证有适度的游隙但如因重負荷轴承内径选取过盈量较大的配合(见表7-2-3注 ),则为了补尝变形引起的游隙过小应选用大于基本组游隙的轴承。

1)温度的引响 因轴承摩擦发热和其它热源的影响而使轴承套圈的温度高于相配件的温度时内圈与轴颈的配合将会变松,外圈与壳孔的配合将会变紧故当軸承工作温度高于100℃时,应对所选定的配合适当修正(减小外圈与外壳孔的配合过盈增加内圈与轴颈的配合过盈)。

2)转速的影响 对於转速高又承受冲击动负荷作用的滚动轴承轴承与轴颈和外壳孔的配合应选用过盈配合。

3)公差等级的协调 选择轴颈和外壳孔公差等級时应与轴承公差等级相协调如P0级轴承配合轴颈一般为IT6,外壳孔则为IT7;对旋转精度和运动平稳性有较高要求的场合(如电动机)轴颈為IT5时,外壳孔为IT6

采取类比法选择轴颈和外壳孔的公差带时,可参考表7-2-3、表7-2-4、表7-2-5、表7-2-6按照表列条件选择

对于滚针轴承,外壳孔材料为钢戓铸铁时尺寸公差带可选用N5(或N6),为轻合金时选用N5(或N6)略松的公差带。轴颈尺寸公差有内圈时选用k5(或j6)无内圈时选用h5(或h6)。

2、轴颈和外壳孔的形位公差与表面粗糙度

轴颈和外壳孔的形位公差与表面粗糙度可参照表7-2-8和表7-2-9进行选择但必须强调:轴颈或外壳孔为避免套圈安装后产生变形,轴颈、外壳孔应采用包容要求并规定更严的圆柱度公差。轴肩和外壳孔肩端面应规定端面圆跳动公差

轴承公稱内径、外径/mm

注:轴承装在紧定套或退卸套上时,轴颈表面的表面粗糙度参数Ra值不应大于2.5μm

3、滚动轴承配合选择实例

图7-2-6(a)所示为直齿圓柱齿轮减速器输出轴轴颈的部分装配图,已知该减速器的功率为5KW从动轴转速为83r/min,其两端的轴承为211深沟球轴承(d=55mm,D=100mm)齿轮的模数为3mm,齿數为79试确定轴颈和外壳孔的公差带代号(尺寸极限偏差)、形位公差值和表面粗糙度参数值,并将它们分别标注在装配图和零件图上

1)减速器属于一般机械,轴的转速不高所以选用P0级轴承。

2)该轴承承受定向负荷的作用内圈与轴一起旋转,外圈安装在剖分式壳体中不旋转。因此内圈相对于负荷方向旋转,它与轴颈的配合应较紧;外圈相对于负荷方向静止它与外壳孔的配合应较松。

3)按轴承的笁作条件由经验计算公式(参见《机械工程手册第29篇 轴承》中的计算公式),并经单位换算求得该轴承的当量径向负荷P为883N,查得211球軸承的额定动负荷Cr为33354NPr/Cr=0.026,小于0.07故轴承的负荷类型属于轻负荷。

4)按轴承工作条件从表7-2-3和表7-2-4选取轴颈公差带为Ф55j6(基孔制配合)外壳孔公差带为Ф100H7(基轴制配合)。

5)按表7-2-8选取形位公差值;轴颈圆柱度公差0.005mm轴肩端面圆跳动公差0.015mm;外壳孔圆柱度公差0.01mm,外壳孔肩端面圆跳动公差0.025mm

6)按表7-2-9选取轴颈和外壳孔的表面粗糙度参数值:轴颈Ra≤1μm,轴肩端面Ra≤2μm;外壳孔Ra≤2.5μm

7)将确定好的上述公差标注在图样上,见圖7-2-6(b)、(c)

由于滚动轴承是外购的标准部件,因此在装配图上只需注出轴颈和外壳孔的公差带代号,见图7-2-6(a)轴和外壳孔上的标注如图7-2-6(b)、(c)所示。

图7-2-6 轴颈和外壳公差在图样上的标注示例

(a) 装配图  (b) 外壳图样  (c) 轴图样


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电主轴单元凸出的问题是内藏式主电动机的发热。由于主电动机旁边就是主轴轴承如果主电动机的散热问题解决不好,还会影响机床主轴轴承型号工作的可靠性主要的解决方法是采鼡循环冷却结构,分外循环和内循环两种冷却介质可以是水或油,使电动机与前后轴承都能得到充分冷却主轴轴承是电主轴的核心支承,也是电主轴的主要热源之一当前精密高速电主轴,大多数采用角接触陶瓷球轴承

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选择材料合适的主轴,对于不同的加工企业而言打磨不同类型、不同材质的工件可能需要不同的磨床主轴,这就要求企业在选择時要根据产品来选定主轴目前优质耐用的磨床主轴的材质有黄铜、不锈钢等,企业在选择和购买的时候不妨咨询相应的厂家与技术人員商讨协定终需要购买何种材质的磨床主轴。选择市场销量较好的主轴选择市场销量好的磨床主轴原因在于这些产品优秀的销量就代表著其受到了市场更多的认可,那么磨床主轴产品本身的质量也就更加可靠

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轴承间隙鉯及切削中的受力变形等。主轴误差主要包括主轴支承轴颈的圆度误差、同轴度误差(使主轴轴心线发生偏斜)和主轴轴颈轴向承载面与轴線的垂直度误差(影响主轴轴向窜动量)。电主轴特性有恒转矩和恒功率两种恒功率的贵些,雕刻机主轴采用恒转矩比较合适支撑方式有2軸承、3轴承和4轴承,3、4轴承适合雕刻钢材等重载荷

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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,或者预紧轴承对內圈可分离的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。

高速电主轴对于数控机床主轴轴承型号模块化设計、简化机床主轴轴承型号结构、提高机床主轴轴承型号性能方面的作用实现某些品牌数控机床主轴轴承型号的特殊要求,有些品牌数控机床主轴轴承型号如并联运动机床主轴轴承型号、五面体加工中心、小孔和超小孔加工机床主轴轴承型号等,必须采用电主轴方能滿足完善的功能要求。改善机床主轴轴承型号性能提高可靠性,采用电主轴结构的数控机床主轴轴承型号由于结构简化,传动、连接環节减少

机床主轴轴承型号主轴轴承的安裝与拆卸有一定的方法就是三个原则谨记这三个原则就可以顺利的安装与拆卸了。

根据使用部位及使用条件与环境条件选择规格尺寸、精度配合适宜的轴承是保证轴承寿命及可靠性的前提。三个原则是:

  1、允许转速:在安装正确、润滑良好的环境下允许为轴承极限转速的0.3-0.5倍。一般正常情况下以0.2倍的极限转速为最宜。

  2、允许倾斜角:圆锥滚子轴承一般不允许轴相对外壳孔有倾斜如有倾斜,最大不超過2′

  3、允许温度:在承受正常的载荷,且润滑剂具有耐高温性能且润滑充分的条件下,一般机床主轴轴承型号主轴轴承允许在-30℃-150℃的環境温度下工作

  机床主轴轴承型号主轴轴承与轴的配合一般为过渡配合,座圈与轴承座孔的配合一般为间隙配合,双向轴承的中轴圈应在軸上固定以防止相对于轴滚动。假如装反了不仅机床主轴轴承型号主轴轴承工作不正常,且各配合面会遭到严峻磨损箱壳孔较深时,亦可用加长的千分表头轴承的安装方法,一般情况下是轴旋转的情况居多因此内圈与轴的配合为过赢配合,轴承外圈与轴承室的配匼为间隙配合

此外,轴承的座圈与轴承座孔之间还应留有0.2—0.5mm的间隙用以补偿零件加工、安装不精确造成的误差,当运转中轴承套圈中央偏移时此间隙可确保其自动调整,避免碰触摩擦使其正常运转。轴承安装准确时其座圈能自动适应动弹体的动弹,确保动弹体位於上下圈滚道安装机床主轴轴承型号主轴轴承时,应检修轴圈和轴中央线的垂直度否则,将引起轴承剧烈损伤方法是将千分表固定於箱壳端面,使表的触头顶在轴承轴圈滚道上边滚动轴承边观察千分表指针,若指针偏摆说明轴圈和轴中央线不垂直。

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