交叉滾子軸承在立車主軸上的應用

鄭璇

摘 要：隨著近幾年科學的發展，高精密、高轉速機床產品受到市場的青睞。也使得立車的加工精度不斷邁向新的高度。而交叉滾子軸承在提高立車加工精度上起到了關鍵性作用。本文先對交叉滾子軸承主軸結構和普通軸承主軸結構進行對比，然后再重點描述下交叉滾子軸承在立車主軸上的應用。

關鍵詞：立車、交叉滾子軸承、主軸

在立車主軸結構中，主軸軸承作為工作臺回轉的核心部件，在保證其回轉精度方面起著至關重要的作用，傳統立車主軸結構，有兩個軸承支撐主軸。推力球軸承承受軸向載荷、圓柱滾子軸承主要承受徑向載荷，此結構缺點為結構零件較多，軸向尺寸大，調整環節繁瑣導致整體結構剛性降低。

交叉滾子軸承由兩列相互垂直的軸承滾道和滾子組成，滾子是O型布置其在滾道上方交替排列，所以軸承能同時承受軸向載荷、徑向載荷、傾覆力矩和其他復合載荷；盡管軸承的截面比較小但是其剛性很高，可以替代傳統主軸軸承的排列方式，圓錐滾子可以有效地減少軸承在高速轉動時滾道內外圈的線速度差，防止滾子和滾道接觸面的相對滑動，從而降低滾子和滾道間的摩擦和發熱量，保證軸承有很長的壽命。同時本結構零件少、設計空間更為緊湊，降低了工作臺的重心高度和主軸結構的重量。調整環節少，主軸整體結構剛性大大提高，使得工作臺運行更加平穩。

下面具體介紹描述下交叉滾子軸承在立車主軸上的應用

1、型號選定

按照軸承外徑≥1/2工作臺外徑選用原則，選擇合適尺寸的軸承。

2、結構確定

立車主軸結構由齒圈、壓板、交叉滾子軸承、軸承座組成。其中軸承座與軸承內環配合，齒圈與軸承外環配合，軸承的內外圈通過壓板和螺栓固定。

需要注意的是軸承座與交叉滾子軸承的配合應為過盈配合這樣可以防止其在安裝或受載時出現較大的偏心。因為齒圈承受的是循環載荷，所以其與交叉滾子軸承的配合也應該為過盈配合。

在加工齒圈內孔及軸承座軸的時候均要根據軸承檢測單上的實際內外徑尺寸，以及推薦的配合量計算出軸承座軸徑和齒圈孔徑的加工范圍。同時根據推薦值確定各零件的形位公差，軸承安裝面的表面粗糙度需要與軸承相匹配，齒圈內孔及軸承座軸均需要磨削以達到規定粗糙度值。

3、安裝前的準備

安裝前要確保結構件軸、孔邊緣不能有毛刺，雜質。配合面必須清理干凈。必要時與軸承接觸的配合面可以用油或者脂擦拭。軸承交貨時是分體的，分為軸承外環、下內環、上內環、滾柱及間隔片。根據安裝及承載的需要，軸承下內環與軸承座為過盈配合，軸承外環與齒圈也為過盈配合。為了方便安裝，可根據熱脹冷縮原理先將軸承下內環加熱，待尺寸加大后安裝到軸承座上；同理，將齒圈加熱使之擴張，將軸承的外環安裝更加容易。小型軸承可在裝有油的金屬容器中加熱，需要注意的是，加熱時應用隔板或支架使軸承隔離容器底面，以保證均勻加熱減少變形。

4、主軸的裝配

如圖：軸承外環熱裝到齒圈上，通過壓板6固定。將齒圈連同固定好的軸承外環平穩的吊裝到軸承下內環附近（此時軸承下內環已經熱裝到軸承座上），調整好正確的安裝位置，然后將各圓錐滾柱十字交叉地安裝到滾道里，再安裝塑料間隔片，使每個滾子被間隔片分開，最后安裝軸承上內環，調整調整墊4后，通過壓板2將軸承上內圈固定到軸承座上。在安裝軸承時，可以根據具體的需要對軸承做一定的預壓，以保證軸承的無間隙運轉和高旋轉精度。調整后將工作臺安裝到齒圈上，此時裝配完成。

5、主軸的潤滑

為了保證軸承安全可靠的運轉，在軸承工作時為盡量避免軸承中滾動體和保持架之間金屬直接接觸，減少磨損，則必須對軸承進行潤滑。軸承的潤滑是通過兩片內環間的凹槽來實現，軸承內環固定，外環旋轉。交叉滾子軸承的循環潤滑油可以與驅動系統共用，其實如果只是用于軸承的潤滑，潤滑油的用量只需要很少的量，但是在主軸的高速旋轉時，軸承溫度會快速上升。這時會需要大量的潤滑油，潤滑油的流動可以改善軸承的散熱條件，對軸承有冷卻降溫的作用，可保證在高溫條件下軸承的正常使用。

6、應用總結

交叉滾子軸承在立車上的應用非常成功，大大提高了機床的各項精度，在高速旋轉時其各項幾何精度的提高尤為明顯，但不可否認的是仍有很多缺點制約了軸承的使用，如軸承的個體尺寸差異較大，各相關零件需按軸承實際尺寸來確定，同時軸承外環及下內環需過盈安裝，而且各相關零件的尺寸公差、形位公差要求極高，很難形成批量生產。當然，隨著機加工藝水平的提高和裝配手段的日新月異，交叉滾子軸承在立車上的應用已經越來越廣泛。