数控机床装轴承的方向(如何正确安装轴承？)

Posted 2023-05-27

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数控机床装轴承的方向(如何正确安装轴承？)

作者：夜空中最亮的路灯
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来源：知乎
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一、轴承配置形式

一根轴往往会需要两个支点，也就是两套滚动轴承进行支承。而轴承配置正好解决了支点上的轴承如何对轴系进行轴向固定，以及在受热膨胀后轴承如何避免卡死的问题。下面来讲解轴承配置的相关知识。

在进行配置前，一定要了解轴承相关的一些要点：

①温度变化而引起的轴的膨胀、收缩。

②轴承安装，拆卸的难易。

③由于轴的挠曲，安装误差而造成的内圈、外圈的倾斜。

④包括轴承在内的整个旋转系统的攻读与预紧方法。

⑤在最合适的位置上承受及传递载荷。

避免轴承卡死，了解三种典型轴承配置形式：

1、 双支点各单向固定

　　这种配置形式是让每个支点都对轴系进行一个方向的轴向固定。其缺陷是:由于两支点均被轴承盖固定，故当轴受热伸长时，势必会使轴承受到附加载荷的作用，影响使用寿命。因此这种形式仅适合于工作温升不高且轴较短(跨距L≤400mm)的场合。对于深沟球轴承还应在轴承外圈与轴承盖之间留出轴向间隙C，取C=0.2~0.4 mm以补偿轴的受热伸长，由于间隙较小，图上可不画出。对于角接触轴承，热补偿间隙靠轴承内部的游隙保证。

2、一支点双向固定，另一支点游动

　　如下图所示，左端为固定支点，承受双向轴向力;右端为游动支点，只承受径向力，轴受热伸长时可作轴向游动。

　对于固定支点，轴向力不大时可采用深沟球轴承，其外圈左右两面均被固定。图中上半部分靠轴承座孔的凸肩固定，这种结构使座孔不能一次镗削完成，影响加工效率和同轴度。轴向力较小时可用孔用弹性挡圈固定外圈，如图中下半部分所示。为了承受向右的轴向力，固定支点的内圈也必须进行轴向固定。对于游动支点，常采用深沟球轴承，径向力大时也可采用圆柱滚子轴承，如图中下半部分所示。选用深沟球轴承时，轴承外圈与轴承盖之间留有较大间隙，使轴热膨胀时能自由伸长，但其内圈需轴向固定，以防轴承松脱。当游动支点选用圆柱滚子轴承时，因其内、外圈轴向可相对移动，故内、外圈均应轴向固定，以免外圈移动，造成过大错位。设计时应注意轴承内外圈不要出现多余的或不足的轴向固定。

　　下图中固定支点采用两个角接触轴承对称布置，分别承受左、右两个方向的轴向力，共同承担径向力，适用于轴向载荷较大的场合。为为便于装配调整，固定支点采用了套杯结构，此时，选择游动支点轴承的尺寸时，一般应使轴承外径与套杯外径相等，以利于两轴承座孔的加工。

3、两端游动支撑

　　当两支点均设计为游动支承时，轴系部件的位置必需靠其它措施定位。例如:对于支承人字齿轮的轴系部件，其位置可通过人字齿轮的几何形状确定，这时必须将两个支点设计为游动支承，但用于与其啮合的人字齿轮(图上方)所在的轴系部件必须是两端固定的，以便两轴都得到轴向定位。

二、角接触球轴承成组配置注意点

任何采用轴承面对面（ DF ）安装的布置形式都不建议采用，因为这种布置的刚度最低。另外，当运行速度比较高时，因为轴承座、轴承和轴之间的温差，这类安装会增加轴承预紧。随着这种温差梯度增加，轴承的预紧逐渐增加，会出现导致主轴使用寿命缩短的不利工况。

在主轴的安装中，轴的温度通常比轴承座的温度变化快，在这两个部件之间形成温差。这是由于其质量和各自的散热能力不同造成的。因此，轴和内圈隔圈比轴承座和外圈隔圈膨胀得快。随着轴轴向膨胀和内圈隔圈伸长，各轴承上的轴向载荷增加，并且持续增加，直至达到热平衡。经轴承传递的热量与系统产生的热量平衡时，轴承座的温度就可达到稳定。因此，如果轴承座的温度过高，说明轴承的温度也非常高。

在面对面安装中（如图 87 所示），轴径向和轴向膨胀，并且内圈隔圈加长，比外圈隔圈膨胀得快。这种热膨胀会导致在两个内圈上产生轴向额外载荷，增加了轴承的预紧。

相反，在背对背安装中（如图 88 所示），内圈隔圈的轴向膨胀有减轻轴承预紧的趋势，而不是增加预载荷。

如图 89 所示，背对背成对安装，出现了中间的两个轴承面对面安装。如前述，在运行过程中，温差导致增加这些内轴承的预载荷。不建议使用这种安装方式。

在图 90 所示的系统轴承安装方式中，当轴温度高于轴承座时，在两个外侧轴承上产生过度的轴向载荷。而两个内轴承无载荷，出现温升增加、预载荷增加和破坏润滑剂的恶性循环，这也是不可接受的安装布置，同样不建议使用。

正确串列安装和背对背布置的轴承如图91 所示，这类安装的轴和内圈隔圈的轴向膨胀既不增加轴向载荷，也不增加轴承预紧。

因此，为了防止由于热膨胀引起的预紧增加，用于机床主轴的轴承最好采用背对背安装。当使用两对轴承时，每一对均要串列安装，但布置方式为背对背，如图 91 所示。