一、前言

軸系是機(jī)械切割加工中不可缺少的核心部件，隨著機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展。高速、高精度、低噪聲、長壽命是機(jī)械發(fā)展的必然趨勢。為了使軸系能滿足如上要求，必須對(duì)它的主要質(zhì)量特性作出規(guī)定和控制。

二、高速精密軸系的主要質(zhì)量特性

1、極限轉(zhuǎn)速和工作轉(zhuǎn)速的高低是切割效率和切削表面質(zhì)量的基礎(chǔ)，主軸轉(zhuǎn)速越高，切削效率越高;主軸轉(zhuǎn)速越高，切削表面越光潔。

2、主軸旋轉(zhuǎn)精度：加工出來的零件的精度完全取決于主軸的旋轉(zhuǎn)精度。

3、軸系軸向和徑向剛性：軸系剛性不足，不但影響零件的精度，還會(huì)產(chǎn)生振紋和嘯叫聲。

4、軸系振動(dòng)和噪聲

振動(dòng)噪聲過大一是影響加工零件的質(zhì)量，同時(shí)對(duì)環(huán)境造成污染。

5、壽命

軸系壽命長短，直接影響產(chǎn)品的成本，特別是提高了維修和更換主軸造成的損失。

三、高速軸系在裝配調(diào)試過程中經(jīng)常出現(xiàn)的故障及主要原因分析

軸系主要由軸承、軸、軸殼(軸承箱)、隔套或預(yù)緊彈性元件等組成。如果是電主軸還應(yīng)包括錠子和轉(zhuǎn)子，機(jī)械軸還應(yīng)包括機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置。完整的軸系是由轉(zhuǎn)配工人將按一定程序進(jìn)行組裝調(diào)試完成的。因此，軸系最終的產(chǎn)品質(zhì)量是由人、機(jī)、料、法、環(huán)決定�，F(xiàn)將常見的故障模式進(jìn)行概括分析。

1、軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中溫升過高

軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于有滾動(dòng)體與滾道之間的滾動(dòng)摩擦，保持架與兜孔及引導(dǎo)面之間的滑動(dòng)摩擦及運(yùn)動(dòng)件和潤滑脂的攪拌等都會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，而使軸承溫度升高，這是客觀存在的。一般說來，普通軸承鋼可生產(chǎn)的軸承，溫升不超過40攝氏度，軸系可正常工作。但是，為了軸系的精度保持性和軸承壽命，希望溫升越低越好。軸承溫升與下列因素有關(guān)：

1.1 轉(zhuǎn)速越高，溫升越高;

1.2 與潤滑方式有關(guān)，油氣潤滑、油霧潤滑比油脂潤滑溫升低。

1.3 與基礎(chǔ)油粘度有關(guān)：粘稠度越小，溫升越低。

1.4 與填脂量有關(guān)：填脂量越多，溫升越?低?。因此填脂量要按標(biāo)本推薦值填加。

1.5 與預(yù)緊力有關(guān)：預(yù)緊力越大，溫升越高。

1.6 與外部環(huán)境和冷卻有關(guān)：如果靠保溫環(huán)境自然冷卻，環(huán)境溫度越高，軸承溫升越高。如果滿足不了工作要求，那么必須加上強(qiáng)制的油冷或水冷。

1.7 與軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)：滾動(dòng)體引導(dǎo)的保持架比內(nèi)引導(dǎo)或外引導(dǎo)的保持架溫升低。引導(dǎo)間隙大的比間隙小的溫升低。同樣外形尺寸的軸承，滾動(dòng)體小的比滾動(dòng)體大的溫升低。

2、軸系的振動(dòng)及異音

2.1 軸承本身的振動(dòng)和異音

軸承出廠前對(duì)振動(dòng)和異音均經(jīng)過嚴(yán)格檢驗(yàn)，因此，軸承在安裝前一般都是符合技術(shù)要求的。如果裝入主軸內(nèi)出現(xiàn)異常振動(dòng)和異音，大部分都是因?yàn)檠b配不當(dāng)造成。

2.2 裝配不當(dāng)有下列幾種原因：

1、沒有合適的裝配工具，裝配過程中將滾道、滾動(dòng)體弄傷，造成異常振動(dòng)和異音。

2、軸和軸承內(nèi)徑配合過盈量過大使軸承內(nèi)圈滾圓度變差，軸系振動(dòng)隨之變大。為了避免安裝出現(xiàn)的不合理造成異常振動(dòng)和噪聲，建議使用合理的裝卸工具，特別建議使用熱裝工具為宜。軸和軸承內(nèi)徑配合過盈量，建議按內(nèi)徑大小選取。

軸承內(nèi)徑Φ10-18mm，過盈量控制在0–0.002mm，

軸承內(nèi)徑Φ18-50mm，過盈量控制在0-0.0025mm，

軸承內(nèi)徑Φ50-80mm，過盈量控制在0-0.003mm，

軸承內(nèi)徑Φ80-180mm，過盈量控制在0-0.004mm，

軸承內(nèi)徑Φ180-250mm，過盈量控制在0-0.005mm。

2.3 填脂量過多首先引起溫升過高，溫升過高后軸系的振動(dòng)和聲音也會(huì)急劇變大。

2.4 配對(duì)軸承預(yù)緊力過大同樣引起溫度變化，振動(dòng)和異音也隨之變大。

2.5 軸承內(nèi)徑和端面定位不可靠也會(huì)引起異常振動(dòng)和異常響聲，如馬蹄聲。這種定位不可靠有兩種情況，一種是軸肩外徑尺寸過小，軸肩進(jìn)入軸承內(nèi)孔倒角中。另一種情況，軸在加工中軸肩磨削成圓錐狀而使定位不可靠。

2.6 電主軸本身由于錠子、轉(zhuǎn)子工藝不合理，以及電源本身三相不平衡，電源頻率的波動(dòng)以及錠子和轉(zhuǎn)子的不匹配，可能會(huì)出現(xiàn)不均勻的“嗡嗡”聲。

3、軸系徑向剛度和軸向剛度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的原因

3.1 軸承選型不合適：

影響軸承剛度的主要因素是，在軸承外形尺寸確定以后，根據(jù)所要求的剛度大小，可選擇不同的滾動(dòng)體，不同的接觸角，不同的預(yù)緊力。

3.2 裝配時(shí)不注意配合的選擇，也會(huì)造成剛度的變化。比如：配對(duì)軸承根據(jù)剛度要求選擇了合適的預(yù)緊力，但由于安裝軸承時(shí)，配合過盈量選擇不合理，將會(huì)影響軸承游隙的變化，游隙的變化又會(huì)影響預(yù)緊力變化，最終影響軸系的剛度。

3.3 軸系的溫升變化也會(huì)影響軸系的剛度，因?yàn)檩S系溫度升高是不均勻的，軸和軸殼溫升不同也會(huì)造成軸承預(yù)緊力的變化，最終影響軸系剛度。

4、軸系壽命達(dá)不到預(yù)期壽命的原因

4.1 軸承選型不合理，這種情況比較普遍，由于高速軸承外形尺寸一樣，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不一樣，如球的大小以及單擋邊和雙擋邊等動(dòng)負(fù)荷容量是完全一樣的，可以選型時(shí)一定注意。

選型的基本原則是：

首先，選速度。當(dāng)速度能達(dá)到要求時(shí)，一定選動(dòng)負(fù)荷容量最大的那個(gè)型號(hào)最為合理。

4.2 軸承壽命長短與材質(zhì)有很大關(guān)系，與特殊的表面處理工藝等都有關(guān)系。用戶可根據(jù)不同的軸系壽命選擇不同的材質(zhì)和工藝，但同時(shí)也要考慮性價(jià)比，做到物盡其用。

4.3 合理的裝配工藝和軸系參數(shù)的選擇對(duì)軸系壽命的影響也不可忽視。如預(yù)緊力的選擇，預(yù)緊力過大，軸系的剛性固然好，但過大的預(yù)緊力其壽命也會(huì)降低。

以上是對(duì)軸承故障的粗略分析，具體的情況還得視情形而定�？傊胼S系質(zhì)量有保證，除了軸承質(zhì)量精密職務(wù)，軸、軸殼的加工以及裝配的調(diào)整，軸系的磨合也至關(guān)重要，以上諸多因素缺一不可。