高速數(shù)控機(jī)床主軸軸承精度及其保持性分析.pdf

1、數(shù)控機(jī)床是高端裝備制造業(yè)的工作母機(jī)。現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床向著高速化、高精度化、智能化、柔性化、綠色化方向發(fā)展，主軸軸承作為電主軸系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐部件，改善其精度和動(dòng)力學(xué)特性成為研究的重點(diǎn)。對(duì)于高速數(shù)控機(jī)床主軸用角接觸球軸承，主軸系統(tǒng)中軸承精度的喪失已取代疲勞破壞成為軸承工作性能的喪失主要形式。因此需要開展高速軸承精度及其保持性的研究。
　　本文圍繞影響高速數(shù)控機(jī)床主軸用角接觸球軸承的精度及其保持性開展研究。通過建立靜力學(xué)模型，分析軸承各參數(shù)

2、之間的聯(lián)系和影響以及載荷分布和接觸角的變化；在此基礎(chǔ)上分析了軸承的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，建立了擬動(dòng)力學(xué)模型，分析了由于軸承離心膨脹引起的接觸角和載荷的分布變化，同時(shí)分析了軸承的滾動(dòng)體大小、滾動(dòng)體個(gè)數(shù)、溝道曲率半徑、聯(lián)合載荷、初始接觸角、轉(zhuǎn)速、預(yù)緊方式等對(duì)軸承旋滾比、摩擦力矩和剛度的影響，研究了這些參數(shù)對(duì)軸承的磨損、軸承精度及其保持的影響；探討了軸承壽命和軸承磨損理論，建立了軸承精度壽命模型，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了軸承的旋滾比對(duì)軸承磨損的影響。
　　

3、研究結(jié)果表明：隨著軸承總曲率的增大，原始接觸角和軸向游隙減??；原始接觸角和軸向游隙隨徑向游隙增大而增大。在考慮離心膨脹作用時(shí)，外圈接觸角減小的比不考慮時(shí)要小，內(nèi)圈的接觸角增大的比不考慮的時(shí)候要小，但內(nèi)、外圈接觸載荷比不考慮時(shí)都要大，而考慮與否對(duì)兩者的差異不大。
　　旋滾比隨轉(zhuǎn)速的升高不斷增大；增加軸向力可以降低軸承的旋滾比，增大徑向力可增大旋滾比；相同的聯(lián)合載荷下，較小的接觸角的旋滾比較??；大的內(nèi)、外溝曲率半徑配合可使旋滾比最低。

4、動(dòng)力學(xué)軟件 RecurDyn對(duì)保持架質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究表明：轉(zhuǎn)速對(duì)保持架質(zhì)心運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性影響較大，增大軸向力可使保持架質(zhì)心在不同轉(zhuǎn)速下跳動(dòng)區(qū)間減小。軸承轉(zhuǎn)速對(duì)摩擦力矩影響最大，聯(lián)合載荷和原始接觸角對(duì)軸承的摩擦力矩影響不大。在高速下，大徑滾動(dòng)體、小的內(nèi)、外溝曲率半徑配置、較小的原始接觸角以及增加滾動(dòng)體數(shù)目這些都利于增加軸承徑向剛度；小徑滾動(dòng)體、大小內(nèi)、外溝曲率半徑交替配置、較大的原始接觸角、增加滾動(dòng)體數(shù)目以及定位預(yù)緊都利于增加軸承軸向剛度。