永磁電主軸——軸承間隙影響電主軸回轉(zhuǎn)精度

       隨著電主軸使用時(shí)間的積累，會(huì)有些因素導(dǎo)致電主軸徑向跳動(dòng)變大，轉(zhuǎn)動(dòng)精度下降，直至超過允許指標(biāo)?；剞D(zhuǎn)精度逐漸退化的過程就是電主軸性能逐漸退化的過程，當(dāng)回轉(zhuǎn)誤差超過允許范圍時(shí)，就是電主軸失效的起點(diǎn)。軸承間隙和熱變形是影響電主軸旋轉(zhuǎn)精度的主要因素，軸承磨損是影響電主軸回歸精度的主要因素。

　　電主軸軸承的精度等級(jí)直接決定了電主軸系統(tǒng)的精度，進(jìn)而影響機(jī)床的加工精度。在電主軸系統(tǒng)中，軸承精度損失已取代疲勞失效，成為軸承性能損失的主要形式。軸承精度及其耐久性主要受零件本身的幾何精度和零件使用時(shí)的工作條件的影響。

　　為了保證被加工產(chǎn)品達(dá)到更高的精度要求，不僅要提高軸承尺寸、形狀和位置精度，還需要在軸承的運(yùn)行狀態(tài)下具有良好的旋轉(zhuǎn)精度。電主軸內(nèi)支撐軸承既要適應(yīng)電主軸的高速工況，又要能同時(shí)承受徑向和軸向的綜合載荷工況。高精度角接觸球軸承具有摩擦阻力小、功耗小、極限轉(zhuǎn)速高、精度高、剛度高等優(yōu)點(diǎn)，因此被大多數(shù)電主軸采用。角接觸球軸承的結(jié)構(gòu)和預(yù)緊力決定了電主軸的承載能力、精度和剛度，也對(duì)其自身的使用壽命有很大的影響。配置角接觸球軸承的電主軸需要在預(yù)應(yīng)力作用下工作，對(duì)電主軸支撐軸承的內(nèi)部施加預(yù)緊力不僅可以消除軸承的軸向間隙，還可以提高軸承的剛度和旋轉(zhuǎn)精度，同時(shí)還可以扼制電主軸運(yùn)行時(shí)振動(dòng)和球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的滑移現(xiàn)象。

　　一般情況下，角接觸球軸承預(yù)緊荷重越大，提高剛度和旋轉(zhuǎn)精度的效果越好，但預(yù)緊荷重也會(huì)導(dǎo)致軸承轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱量增加，嚴(yán)重時(shí)可能造成燒傷，并降低軸承的使用壽命，甚至導(dǎo)致電主軸不能正常工作，從而影響機(jī)床的生產(chǎn)加工。因此，應(yīng)根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速和載荷條件選擇不同的軸承預(yù)緊值。

　　安裝誤差和摩擦磨損會(huì)導(dǎo)致軸承間隙過大，當(dāng)施加載荷變化或轉(zhuǎn)速變化時(shí)，會(huì)使電主軸的旋轉(zhuǎn)誤差迅速變大。這是因?yàn)樵谕饧虞d荷的作用下，軸承間隙會(huì)使電主軸的轉(zhuǎn)軸在徑向上產(chǎn)生一定程度的靜位移。此時(shí)，電主軸轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)不再是規(guī)律的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而是復(fù)雜的周期性運(yùn)動(dòng)。

　　在數(shù)控機(jī)床的實(shí)際生產(chǎn)加工中，電動(dòng)主軸既要承受切削運(yùn)動(dòng)帶來的徑向力和軸向力，又要承受旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的扭矩載荷。當(dāng)電主軸運(yùn)行時(shí)，角接觸球軸承的動(dòng)態(tài)特性會(huì)發(fā)生變化。在離心力的作用下，球軸承將在角接觸球軸承的外滾道上施加載荷。同時(shí)，角接觸球軸承會(huì)產(chǎn)生由球軸承旋轉(zhuǎn)引起的扭矩，即陀螺力矩。離心力和陀螺力矩的雙重作用會(huì)引起滾珠軸承與內(nèi)外滾道的摩擦。因此，在較長的使用周期內(nèi)，電主軸不僅會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)軸的疲勞斷裂，而且會(huì)由于磨損導(dǎo)致角接觸球軸承的間隙較大，嚴(yán)重的情況下甚至?xí)l(fā)生疲勞損傷。這些劣化現(xiàn)象將直接導(dǎo)致電主軸軸端徑向跳動(dòng)變大，并間接降低或失去電主軸的預(yù)緊力，降低系統(tǒng)剛度，增加振動(dòng)，增加工作噪聲和熱特性的退化。