角接触球轴承的安装
机床性能的好坏,在很大程度上取决于主轴组件的精度和动态性能,这与主轴轴承的安装和调整有直接关系。
机床用滚动轴承属精密零部件,在安装和调整过程中,对不适当的操作特别敏感。如果安装方法不得当,就可能损伤轴承并破坏轴承的精度。如果调整不合适,也会出现精度差、刚度低、温升高、噪声大或抗振性差等现象。因此,精密轴承的安装和调整必须有一套严格的操作规程,而且还要准备合适的安装和调整工具。
一、安装前的准备
精密轴承安装前的准备工作主要有以下几项内容:
1、轴承的清洗
为了防止轴承在运输和存放过程中发生锈蚀现象,精密轴承在包装时通常要在轴承表面涂上一层薄薄的锈防油。为了防止因润滑油或润滑脂与防锈油之间存在不相容而导致轴承润滑不良现象的发生,建议精密轴承在打开包装后要进行认真的清洗,若条件允许,操作者可戴一次性塑料手套,不要用手直接接触轴承。轴承清洗液要选用洁净、高纯度的汽油,***好选至少90号汽油,甚至120号白汽油。
轴承的清洗可分为两步完成,准备好两个清洁的容器,倒入足够的清洗液,而且在其中一个容器中搁置金属网垫。首先将从包装盒中取出的轴承置于有网垫的容器中浸泡,或者用刷子将轴承表面的防锈油膜去掉,然后在第二个容器中对轴承进行***后清洗,边旋转边清洗。注意,在清洗过程中要适时更换清洗液,以保证清洗液的洁净。
对密封轴承则不宜清洗,可直接安装使用。
清洗后,轴承要进行风干或自然干燥。待轴承残余的清洗液完全风干后再进行后续操作。
若轴承采用油润滑,则应在尽量不旋转轴承的状态下安装。若轴承采用脂润滑,则进行后续的填脂和安装程序。
为了便于轴承的顺利安装,建议在轴承的安装表面涂上一层薄薄的润滑油。
2、润滑脂的注入
对于脂润滑轴承,如果润滑脂选用不当,或者注入的脂量不合适,甚至润滑脂的注入方法不正确,都会影响到轴承的工作状态,直至影响到轴承的使用寿命。因此,要严格制定润滑脂的注入规程。
选用合适的润滑脂,准备大小合适的注射器。用注射器将润滑脂均匀地从相邻两滚动体之间注入轴承滚道。用手轻轻旋转轴承,使润滑脂均匀地分布于轴承的滚道、保持架引导面、保持架兜孔表面以及滚动体表面。
3、轴承相关部件精度的检查
配合轴和轴承座应清洗干净并保证轴、轴承座和隔套不存在毛刺、毛边以及磕碰伤等缺陷。检查轴和轴承座的尺寸与所配轴承的相应尺寸是否相配。检查套筒或隔套两端的平行度以及端面对轴心线的垂直度,一般要控制在0.003mm以下。
二、轴承的安装
根据轴承的结构类型、与轴和轴承座配合条件以及现有的安装条件,制定相应的轴承安装方法。无论采用何种安装方法,一个原则就是,在精密轴承的整个安装过程中,绝不可以使用轴承的滚动体受力。
轴承内圈与轴的配合一般为过盈配合,而外圈与轴承座多为间隙配合,也有微量过盈配合。
将轴承装到主轴上常用的方法有以下几种:
1、利用手锤及套筒
这种方法多用于轴承套圈与轴颈或轴承座孔之间配合不太紧的中小型轴承的安装。选择套筒时。其尺寸要与所装的轴承套圈尺寸相对应。装内圈用套筒内径应比主轴轴径稍大些,装外圈用套筒其外径则应比轴承座孔径稍小些。绝不允许在装轴承内圈时敲打轴承外圈或装外圈时敲打内圈,这样就将锤击力通过滚动体与滚道传给另一套圈,导致滚道及滚动体的损伤。如果分离型轴承的内外圈与轴颈和座孔的配合都很紧,则套筒的端面需同时与内外圈端面接触,而且套筒端面必须平整并与套筒中心线垂直。
利用手锤敲击套筒安装轴承时,一方面,轴承受力不平稳,另一方面对轴承产生冲击力,因此,除非条件有限,一般安装精密轴承时不提倡使用该方法。
2、利用压力装置
这种安装方法所采用的压力装置主要有压床、压力机、液压夹具和液压螺母等。该方法的特点是轴承不会直接受到敲击,因此轴承不易受损伤。但是,采用这种方法时必须保证压力线与轴承轴心线重合,以防止轴承产生倾斜。
3、利用热装法
当轴承配合的过盈量较大时,采用压力装置的方法很难装入轴承,而且容易损伤轴承的配合表面。因此,若将轴承内圈加热膨胀后,则轴承会比较容易地装入主轴。
目前,采用热装法时常利用磁感应加热器对轴承内圈进行加热。轴承的加热温度不宜超过120℃。具体的加热温度视轴承的尺寸及过盈量而定。由于在轴承的加热过程中,轴承外圈尺寸也变宽,待轴承冷却后与轴肩在轴向容易产生间隙,而轴承冷却后即于主轴呈过盈配合状态,因此,利用热装法时,在轴承冷却后,要利用螺母或其他适宜的方法消除轴承与轴肩的轴向间隙。
4、在配合面间注入压力油
轴与轴承间有过盈时,配合面摩擦力很大,当过盈量较大时还可能损伤配合表面。如果将压力油注入到配合表面之间,使两配合零件微微变形,压力油渗到配合表面,形成一层润滑油膜,即可大大减小配合面间的摩擦。这样,用较小的力就可以使两配合零件相对滑动。这种方法既适用于圆锥面配合件的安装,又适合圆柱面配合件的安装。
三、组配角接触球轴承的安装
单列角接触球轴承之只能承受一个方向的轴向载荷,因此,在安装或拆卸过程中,一定要注意轴承的承受力方向。对组配轴承,背靠背和面对面安装时预紧间隙的位置是不同的,因此,要注意轴承组的压紧位置。
另外,为了保证主轴组件的回转精度,建议在精密轴承安装时尽量采用定向装配的安装方法。
四、轴承的紧固
为了将轴承内圈紧固在主轴上,一般在轴上设计有螺纹,用螺母对轴承进行定位。螺母的螺纹轴心线和端面之间的垂直度以及螺纹的配合精度非常重要,如果螺母的制造精度不高,则锁紧后,螺母发生倾斜,易造成主轴弯曲,轴承承载不均,直接影响到轴承的旋转精度、刚性和承载能力。所以,为了保证轴的旋转精度,必须对锁紧螺母进行调整并加以紧固,以防止松脱情况的发生。对应不同的预载荷,轴承锁紧螺母所施加的锁紧力应根据实际工况,并经过试验确定。
为了消除或降低在装配过程中零件定位阻力的影响,建议锁紧螺母时,首先以2至3倍正常锁紧力的力矩锁紧螺母,然后松开螺母,***后再以正常锁紧力锁紧螺母并加以紧固。
使用锁紧螺母,一方面需在主轴上加工螺纹,另一方面,还需高精密的螺母相配,再加上锁紧螺母必然产生的旋转不平衡。因此,在某些高速精密数控机床或加工中心的主轴上,采用了过盈套作为轴承在主轴上的轴向定位元件。
轴承外圈大都通过压紧端盖用螺栓定位在轴承座孔内,如果螺栓的紧固离过大或者端盖受力不均,轴承外圈滚道就易产生变形。因此,必须控制螺栓的拧紧力。另外,为保证轴承外圈的正确定位,还要控制压紧端盖与轴承座端面的轴向预紧间隙。建议压紧端盖与轴承座端面的轴向预紧间隙控制在0.01~0.04mm范围内。
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