軸承在數控機床主軸上的預緊

王薈

摘 要：軸承的預緊是安裝軸承時，設法在內外圈之間施加一定的壓緊力，使滾動體與內外圈接觸處產生一定的初變形，處于壓緊狀態。預緊可以提高軸承的旋轉精度、增加軸承組合的剛性、減少振動和噪聲。

關鍵詞：數控機床；軸承預緊；剛性

1.前言

數控機床是裝配制造業的基礎，振興裝配制造業首先要振興數控機床業。一個國家數控機床業的水平已經成為衡量該國制造業的水平，工業現代化程度和國家經濟建設和國防安全及戰略地位。機床上的主軸的精度是衡量機床性能的一個重要指標，所以主軸上軸承的設計及裝配方法將顯得尤為重要。

裝配機床主軸時，一般要對主軸上的軸承施加預緊，其目的是提高軸的旋轉精度、提高軸的剛度、抑制軸的振動和噪音、防止滾動體的滑動（公轉滑動和自轉滑動）。

2.軸承預緊

軸承預緊的方法主要分為兩種：定位預緊和定壓預緊。

2.1 定位預緊

定位預緊是指組合軸承的軸向相對位置，在使用過程中不會改變的預緊方法，其各種方法如下：

（1）為施加預緊，而將預先調整過寬度差或軸向游隙的組合軸承緊固后使用的方法。

（2）使用調整過尺寸的隔圈或墊片，以便給軸承施加預緊的方法。（如圖1）

（3）緊固可以調整軸向游隙的螺桿、螺母的方法。在這種情況，為得到適當的預緊力，要一邊測量起動摩擦力矩一邊調整。但是，這種方法難于控制預緊，而且軸承有可能產生傾斜，因此對精度要求很高的機床主軸不推薦使用

2.2 定壓預緊

定壓預緊是通過圓柱彈簧、蝶形彈簧對軸承施加適當預緊的方法。在使用過程中即使軸承的相對位置發生變化，預緊量也能基本保持恒定。通常在高速旋轉的角接觸軸承配對中使用。

（如圖2）

3.預緊引起的剛度變化

3.1定位預緊和軸向剛度

如圖3所示，組合軸承內圈在軸向緊固后，軸承A及軸承B分別有δaoA和δaoB的位移，消除了內圈之間的游隙δao。這種狀態下則得到預緊Fao。對預緊的軸承施加如圖所示的軸向負荷時，軸承的剛度，即負荷與位移對應關系的預緊線圖，如圖4所示，Fa：外部軸向載荷，FaA：軸承A所承受的軸向負荷，FaB：軸承B所承受的軸向負荷，δa：組合軸承的位置量，δaA：軸承A的位移量，δaB：軸承B的位移量。

3.2定壓預緊和軸向剛度

預緊彈簧的剛度與軸承剛度相比通常很小，所以彈簧的位移直線大約與橫軸平行。因此，定壓預緊的剛度與事先施加了軸向預緊力Fao的單個軸承的剛度大致相等。

4.結束語

通過定位預緊和定壓預緊的比較。在預緊量相等的情況下，定位預緊對增加軸承剛度更為有效，即定位預緊時由負荷引起的位移較小。但定位預計，在運轉過程中，由于軸與軸承座的溫度差而造成軸向脹量不同、內外圈溫度差而造成徑向熱膨脹差及旋轉中作用在滾動體上的離心力影響，使預緊量發生變化。而在定壓預緊的情況，由于軸伸縮而引起的彈簧負荷的變化很小，所以，可以忽略預緊的變化。

因此一般為提高剛度時適合用定位 預緊，高速旋轉時適合用定壓預緊。

5.參考文獻：

[1]孫志禮主編.《機械設計》.東北大學出版社

[2]趙永成主編.《機械制造裝備設計》.大連鐵道學院

[3]邱宣懷主編.《機械設計》.高等教育出版社

[4]譚學潤主編.《機械設計》.中國石化出版社