主轴滚动支承

1、 主轴的支承主轴的支承 主轴滚动轴承主轴滚动轴承 小组成员小组成员：单文泽、夏坚、赵文强、刘祥、肖山、陈先旺、郭志良、周继强主轴的支承主轴的支承主轴滚动轴承主轴滚动轴承 机床主轴带着刀具或夹具在支承中作回转运动，机床主轴带着刀具或夹具在支承中作回转运动，应能传递切削扭矩承受切削抗力，并保证必要的旋转应能传递切削扭矩承受切削抗力，并保证必要的旋转精度。机床主轴多采用滚动轴承作为支承。对于精度精度。机床主轴多采用滚动轴承作为支承。对于精度要求高的主轴则采用动压或静压滑动轴承作为支承。要求高的主轴则采用动压或静压滑动轴承作为支承。 该轴承只能承受径向载荷，多用于载荷大，刚度要求高，该轴承只能承受径向

2、载荷，多用于载荷大，刚度要求高， 中等转速的数控机床。中等转速的数控机床。 锥孔双列圆柱滚子轴承锥孔双列圆柱滚子轴承双列向心推力角接触球轴承双列向心推力角接触球轴承该轴承承受双轴向载荷与双列圆柱滚子轴承配套，用作该轴承承受双轴向载荷与双列圆柱滚子轴承配套，用作主轴的前支承主轴的前支承双列圆锥滚子轴承双列圆锥滚子轴承这种轴承能同时承受径向和双向轴向载荷，通常用这种轴承能同时承受径向和双向轴向载荷，通常用作主轴的前支承作主轴的前支承。 主轴滚动轴承的选择主轴滚动轴承的选择1）适应刚度和承载能力的要求：）适应刚度和承载能力的要求： 主轴组件的滚动轴承既要有承受径向载荷的径向轴主轴组件的滚动轴承既要有

3、承受径向载荷的径向轴承，又要有承受轴向（双向轴向力）的推力轴承。承，又要有承受轴向（双向轴向力）的推力轴承。 单单个个轴轴承承多多个个轴轴承承单单列列轴轴承承双双列列轴轴承承承承圆圆柱柱、圆圆锥锥轴轴承承球球轴轴前轴承比后轴承刚度和承载能力的要求高，前轴承比后轴承刚度和承载能力的要求高，此外，合理预紧也会提高刚度和承载能力。此外，合理预紧也会提高刚度和承载能力。主轴滚动轴承的选择主轴滚动轴承的选择2）适应转速要求：）适应转速要求： 紧紧密密轴轴承承一一般般轴轴承承小小轴轴承承大大轴轴承承圆圆柱柱轴轴承承圆圆锥锥轴轴承承球球轴轴承承圆圆柱柱轴轴承承允许的最高转速极限转速 按极限转速按极限转速（其

4、他条件相同）（其他条件相同）主轴滚动轴承的选择主轴滚动轴承的选择3）适应精度要求：）适应精度要求：合理配置推力轴承的位置合理配置推力轴承的位置 主轴组件中承受轴向力的推力轴承配置方式直接影主轴组件中承受轴向力的推力轴承配置方式直接影响主轴的轴向位置精度，因而合理配置推力轴承的位响主轴的轴向位置精度，因而合理配置推力轴承的位置将有利于提供主轴轴向刚度和轴向定位精度。置将有利于提供主轴轴向刚度和轴向定位精度。 两两端端定定位位后后端端定定位位前前端端定定位位 推力轴承位置配置推力轴承位置配置主轴滚动轴承的选择主轴滚动轴承的选择3）适应精度要求：）适应精度要求：合理配置推力轴承的位置合理配置推力轴承

5、的位置v 前端定位前端定位所谓前端定位是指主轴组件中承受轴所谓前端定位是指主轴组件中承受轴向力的推力轴承布置在主轴前支承处向力的推力轴承布置在主轴前支承处的布置型式。的布置型式。简图表示：黑板 高高。分分较较短短，变变形形小小，精精度度、主主轴轴承承受受轴轴向向载载荷荷部部响响较较小小。后后伸伸长长，对对轴轴向向精精度度影影、主主轴轴受受热热膨膨胀胀后后可可向向优优点点：21 伸伸量量大大。承承两两侧侧时时，主主轴轴前前端端悬悬、当当推推力力轴轴承承在在径径向向支支不不方方便便。、前前支支承承轴轴承承间间隙隙调调整整力力大大，发发热热多多、前前支支承承结结构构复复杂杂，受受缺缺点点：321精度

6、机床和数控机床。精度机床和数控机床。精度和刚度要求高的高精度和刚度要求高的高适用对象：适用于轴向适用对象：适用于轴向主轴滚动轴承的选择主轴滚动轴承的选择3）适应精度要求：）适应精度要求：合理配置推力轴承的位置合理配置推力轴承的位置v 后端定位后端定位所谓后端定位是指主轴组件中承受轴所谓后端定位是指主轴组件中承受轴向力的推力轴承布置在主轴后支承处向力的推力轴承布置在主轴后支承处的布置型式。的布置型式。简图表示：黑板 、主主轴轴前前端端悬悬伸伸量量小小隙隙较较方方便便、在在后后支支承承调调整整轴轴承承间间热热少少，温温升升低低、前前支支承承结结构构简简单单、发发优优点点：321 差差引引起起弯弯曲

7、曲变变形形，刚刚度度较较、主主轴轴受受压压段段较较长长，易易影影响响轴轴向向精精度度、主主轴轴受受热热向向前前伸伸长长，缺缺点点：21精精度度机机床床（如如车车、铣铣）适适用用对对象象：适适用用于于普普通通主轴滚动轴承的选择主轴滚动轴承的选择3）适应精度要求：）适应精度要求：合理配置推力轴承的位置合理配置推力轴承的位置v 两端定位两端定位所谓两端定位是指主轴组件中承受轴所谓两端定位是指主轴组件中承受轴向力的推力轴承分别布置在主轴前、向力的推力轴承分别布置在主轴前、后支承处的布置型式。后支承处的布置型式。简图表示：黑板尚尚方方便便。优优点点：在在一一端端调调间间隙隙， ，影影响响精精度度使使在在

8、轴轴承承处处参参数数角角位位移移紧紧）承承正正常常间间隙隙（过过松松、过过、受受热热伸伸长长时时，影影响响轴轴响响精精度度长长，主主轴轴可可能能弯弯曲曲，影影、跨跨距距较较大大时时，受受热热伸伸缺缺点点：21如如钻钻床床、组组合合床床常常工工作作的的机机床床轴轴向向间间隙隙变变化化不不影影响响正正适适用用对对象象：较较短短主主轴轴或或主轴轴承的配置形式主轴轴承的配置形式 合理配置轴承，对提高主轴部件的精度和刚度，降合理配置轴承，对提高主轴部件的精度和刚度，降低支承温升，简化支承结构有很大的作用。低支承温升，简化支承结构有很大的作用。 主轴的前后支承均应有承受径向载荷的轴承。主轴的前后支承均应有

9、承受径向载荷的轴承。同时选用、配置向心轴承和推力轴承典型的配置形式典型的配置形式 速速度度刚刚度度型型刚刚度度型型速速度度型型前轴承采用高精度双列向心推力球轴承（或高精度调心球轴承）。角接触球轴承具有较好的高速性能，主轴最高转速可达4000rm。 但是这种轴承的承载能力小，因而适用适用于高速、轻载和精密的数控机床主轴。于高速、轻载和精密的数控机床主轴。 速度型速度型双列圆锥滚子轴承和圆锥滚子轴承。这种轴承径向和轴向刚度高，能承受重载荷，尤其能承受较大的动载荷，安装与调整性能好，但是这种轴承极限速比较低，故此配置方式限制了主轴的最高转速和精度，所以仅适用于中等精度、低速与重载的数控机床主轴。适用

10、于中等精度、低速与重载的数控机床主轴。 刚度型刚度型前支承采用圆锥孔双列圆柱滚子轴承和双向推力角接触（双列推力向心角接触）球轴承组合，后支承采用成对角接触球轴承。这种配置形式使主轴的综合刚度得到大综合刚度得到大幅度提高幅度提高 可以满足强力切削的要求可以满足强力切削的要求，所以目前各类数控机床的主轴普遍采用这种配置形式。 速度刚度型速度刚度型滚动轴承精度等级的选择滚动轴承精度等级的选择 轴承的工作精度主要决定于旋转精度。对径向轴承轴承的工作精度主要决定于旋转精度。对径向轴承（如：圆柱滚子轴承）主要是（如：圆柱滚子轴承）主要是“成套轴承内圈的径向跳动成套轴承内圈的径向跳动”或或“成套轴承外圈的径

11、向跳动成套轴承外圈的径向跳动” 。对角接触球轴承应同时。对角接触球轴承应同时兼顾兼顾“成套轴承内外圈的径向跳动成套轴承内外圈的径向跳动”。 因此，前支承的精度一般比后支承的精度高一级，也因此，前支承的精度一般比后支承的精度高一级，也可以用相同的精度等级；安装轴承时，一般将前后轴承的可以用相同的精度等级；安装轴承时，一般将前后轴承的偏移方向放在同一侧。偏移方向放在同一侧。 主轴轴承中，前、后轴承的精度（轴承的径向跳动量）对主轴旋转精度的影响是不同的。实际上，前支承的精度比后支承对主轴部件旋转精度的影响大。滚动轴承精度等级的选择滚动轴承精度等级的选择 前支承的精度一般比后支承的精度高一前支承的精度

12、一般比后支承的精度高一级，也可以用相同的精度等级；级，也可以用相同的精度等级； 安装轴承时，一般将前后轴承的偏移方向安装轴承时，一般将前后轴承的偏移方向放在同一侧。放在同一侧。主轴滚动轴承的预紧主轴滚动轴承的预紧 1）预紧）预紧间隙较大：间隙较大：载荷将集中作用于受力方向上的少数滚载荷将集中作用于受力方向上的少数滚动体上，使轴承刚度下降，承载能力下动体上，使轴承刚度下降，承载能力下降，转动易晃动，旋转精度低。降，转动易晃动，旋转精度低。间隙较小：间隙较小： 轴承的摩擦磨损加剧，受力将显著下降。轴承的摩擦磨损加剧，受力将显著下降。轴承预紧轴承预紧使轴承滚道预先承受一定的载荷，消除间使轴承滚道预先

13、承受一定的载荷，消除间隙并使滚动体与滚道之间发生一定预变形，隙并使滚动体与滚道之间发生一定预变形，增大接触面积，受载后承载的滚动体数量增大接触面积，受载后承载的滚动体数量增多，受力趋向均匀，受力时变形减小，增多，受力趋向均匀，受力时变形减小，抵抗变形的能力增大，提高了旋转精度。抵抗变形的能力增大，提高了旋转精度。主轴滚动轴承的预紧主轴滚动轴承的预紧 2）轴承预紧方法：）轴承预紧方法：v 径向预紧径向预紧v 轴向预紧轴向预紧在主轴凸缘上均布数个螺钉，通过圆环垫圈调整内圈的移动量。特点：调整方便，工特点：调整方便，工艺性较前两种要求低，但是艺性较前两种要求低，但是用几个螺钉分别调整易使垫用几个螺钉

14、分别调整易使垫圈压偏，导致轴承内圈偏斜，圈压偏，导致轴承内圈偏斜，影响旋转精度。影响旋转精度。 将紧靠轴承右端的垫圈做成两个半环，可以径向取出修磨其厚度可控制预紧量的大小，螺钉2用于固定挡圈防止垫圈工作时脱落，用垫圈1的厚度控制调整量。特点：调整精度较高。 调整螺母一般采用细牙螺纹，以便于微量调整，而且调整螺母一般采用细牙螺纹，以便于微量调整，而且 在调好后要能锁紧防松。在调好后要能锁紧防松。 调整螺钉调整螺钉圆环垫圈圆环垫圈12螺钉2）轴承预紧方法：）轴承预紧方法：v 径向预紧径向预紧原理：利于轴承内圈膨胀，以消除径向间隙原理：利于轴承内圈膨胀，以消除径向间隙2）轴承预紧方法：）轴承预紧方法

15、：I、修整轴承圈、修整轴承圈II、隔套、隔套III、弹簧预紧、弹簧预紧v 径向预紧径向预紧v 轴向预紧轴向预紧主轴滚动轴承的润滑与密封主轴滚动轴承的润滑与密封 1)1)润滑剂润滑剂 润滑目的润滑目的-减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。密封目的密封目的-防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。润滑脂润滑脂润滑油润滑油固体润滑剂固体润滑剂 用于特殊场合用速度因素用速度因素dn 值作为选择润滑剂的条件值作为选择润滑剂的条件: : - - 常用常用- - 高速、高温高速、高温当当dn (1.52) 105 mmr/min

16、时，采用脂润滑，否则用油润滑。时，采用脂润滑，否则用油润滑。 dn间接反映了轴颈的圆周速度。脂润滑优点：不容易流失、脂润滑优点：不容易流失、便于密封和维护，充填一便于密封和维护，充填一次，可运转较长时间。次，可运转较长时间。油润滑优点：摩擦阻力油润滑优点：摩擦阻力小、能散热，可在小、能散热，可在高速高速高温高温环境下使用。环境下使用。主轴滚动轴承的润滑与密封主轴滚动轴承的润滑与密封 2)2)密封密封 润滑目的润滑目的-减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。密封目的密封目的-防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。非接

17、触式非接触式接触式接触式油沟式密封油沟式密封迷宫式密封迷宫式密封毛毡圈密封毛毡圈密封皮碗皮碗密封密封组合式密封组合式密封主轴滚动轴承的润滑与密封主轴滚动轴承的润滑与密封 2)2)密封密封 润滑目的润滑目的-减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。减小摩擦、减轻磨损，吸振、降温、降噪。密封目的密封目的-防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。防止灰尘、水分进入轴承，阻止润滑剂流失。非接触式非接触式接触式接触式油沟式密封油沟式密封迷宫式密封迷宫式密封毛毡圈密封毛毡圈密封皮碗皮碗密封密封组合式密封组合式密封密封类型 图 例 适用场合 说 明 毛毡圈密封 脂润滑。要求环境清洁，轴颈圆周速度不大于 45m/s, 工作温度不 大于900C 矩形断面的毛毡圈被安装在梯形槽内，它对轴产