（原创）解析高速主轴采用廉价的深沟球轴承配合预紧达到超高精度

王树大 · 发表于 2012-8-15 12:35:26

本帖最后由王树大于 2012-8-15 22:42 编辑

我原创刚写的，转载请注明作者：葛忠华

轴承预紧的好处太多了，角接触轴承如果不预紧那就散了，预紧不严格的话它的精度比一般深沟球轴承还要晃动大。轴承预紧是靠内圈与外圈相互抵近压住滚子减少轴承游隙的一种措施。但是角接触轴承通常要配对使用，占用空间大，造成结构体大。而很多深沟球轴承其实也可以通过预紧力实现一个小角度的接触角。预紧力一定要平衡均匀，所以预紧作用的轴锁螺母与主轴外螺纹的配合是关键中的关键。预紧了的轴承可以同时消除轴向与径向的游隙，成倍提高主轴精度甚至可以通过运转受灾载后进一步提高轴承精度。并且主轴运转时的噪音也改善很多。在很多高要求的场合在有了高精度的螺纹预紧还不够的前提下会加入一组环形叠簧片，叠簧片组成有些还是带有碗型接触面可以自动配出平衡面。只有把推力平衡施加到每一个滚子上才是合格的预紧。当然如果轴锁螺纹的轴向长度足够长也能实现高度平衡。所以轴锁螺母厚度劲量可以选大一些。

现在介绍一种我几年前发现的国外专业级木工雕刻机的主轴，圆跳动在一定侧推力下轻松就能小于0.002毫米，就看下图

它就是采用了一个超厚的轴锁螺母，有多长呢看看就知道了，轴锁螺母厚度已经远远大于螺母内径，而常规轴锁螺母一般只是一对薄圈型螺母，显然这个轴锁螺母厚了5倍以上，轴锁螺母也不是拧紧在主轴上的，可以说是半自由的拧到压住背面那颗6004的深沟球轴承内圈为止，余下的预紧力调节就让刀具切削时遇到的工作阻力自动带劲这个螺母后加扭矩自动寻找最合适的锁紧力度的。所以扭矩力是控制的非常合适现实的。不需要什么扭矩计协助设定的。解决了预紧力难以设置的缺点，通常轴承预紧力是要在一个工作台让主轴连接一个扭矩计设定的，但是很多时候这组数据是厂商的机密数据，顾客是得不到的，需要几百几千个小时无数台主轴工作得到数据，但是美国的这台木工雕刻机的主轴预紧力是自适应的。不会超紧的，因为如果切削阻力过大时首先停止主轴运转，主轴都停止转动了自然没有余力带动这个螺母继续拧紧的，当然他也不会松，不松的原因就是运转方向决定的，所以这个主轴是不能倒转切削工作的，但是空载倒转是绝对不会让螺母松出来的，因为它的螺纹扣合长度非常大。就这么简单，这个轴承由于可以不断循序渐进的施加合适的预紧力，它等于在不断运转中产生磨损而使滚道的接触角不断加大，等于它通过运转把原先一个深沟球轴承不断强化变成一颗角接触轴承，虽然这个进程是极其缓慢的，但是这种自我进化的玩意寿命会越来越高，理论上说轴承越旧精度还会越来越好。显然这是理想化的，不大可能实现，否则轴承厂要哭了，他们制造出来的新轴承没地销去了。

其实很多轴承有预紧机制的都会自我进化提高精度的，又要提到美国哈挺HLV高精密车床了，他们自己介绍的，好像原文就说过了HLV型车床使用40年来没有一台因为主轴承失效而需要更换的，我相信这句说的。主轴预紧平衡确实是关乎主轴寿命的重要手段，经常看到国产6140车床需要拆卸主轴，我就试着去看一些国产80年代初期的沈阳厂出的主轴上的轴锁螺纹。国产车床的轴锁螺纹有毛刺鳞纹。显然这样的产品是很难保证品质的。接触过一些德国机床主轴，轴锁螺母看光洁度都是非一般的精整。虽达不到螺纹测微器的精度吧，但也是远远好于其它场合的螺纹的。

zhyd1217 · 发表于 2012-8-15 13:38:12

学习了

wayyhlp · 发表于 2012-8-15 13:50:32

没太理解原意是：在轴承磨损后在启动的一刻由于惯性螺母会自己紧一下？

还有那个外螺纹干啥的？

王树大 · 发表于 2012-8-15 14:21:36

本帖最后由王树大于 2012-8-15 14:24 编辑

wayyhlp 发表于 2012-8-15 13:50
没太理解原意是：在轴承磨损后在启动的一刻由于惯性螺母会自己紧一下？

还有那个外螺纹干啥的？ ...

先解释外螺纹是弹簧夹压紧螺母。

原意是：在滚珠与滚道之间会不断被压实，并不会松的。所以不存在在启动的一刻螺母会自己紧一下？它所有维持预紧力是自适应的，没有瞬间丢失预紧力的机会。

王树大 · 发表于 2012-8-15 21:35:43

自个给自己顶一个

liang271887922 · 发表于 2012-8-15 22:15:23

本帖最后由 liang271887922 于 2012-8-15 22:20 编辑

王树大发表于 2012-8-15 14:21
先解释外螺纹是弹簧夹压紧螺母。

原意是：在滚珠与滚道之间会不断被压实，并不会松的。所以不存在在 ...

先解释外螺纹是弹簧夹压紧螺母
是不是图中外螺纹那部分是和螺母那部分是一个零件，那么外螺纹干什么用的呢，还有图片上轴承上装的那个圆盘是什么东西？
预紧了的轴承可以同时消除轴向与径向的游隙，成倍提高主轴精度甚至可以提高轴承精度。
另一个问题是，螺母预紧力只能调整轴向间隙，好像不能调整径向间隙吧！

子子61961 · 发表于 2012-8-15 22:30:19

谢谢楼主的分享。如果能再画一个剖面图供学习就更好了，当然如果您觉得不方便的话，请无视这个要求。谢谢。

头发甩甩 · 发表于 2012-8-15 22:37:59

学习了{:soso_e100:}

838203385 · 发表于 2012-8-15 23:16:14

分析得到很好

shengshoujin · 发表于 2012-8-16 09:28:19

恩不错，蛮好的！！学习额

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