國(guó)內(nèi)外機(jī)床主軸用脂潤(rùn)滑角接觸球軸承應(yīng)用性能對(duì)比試驗(yàn)

彭秋陽(yáng), 雷群

(廣州市昊志機(jī)電股份有限公司, 廣州 510000)

為滿(mǎn)足加工性能、效率和可靠性的需求,高性能機(jī)床對(duì)主軸的精度、熱穩(wěn)定性、剛度、抗振性及可靠性(包括裝配性與維修性)提出了較高要求[1-2]。軸承作為主軸的支承件,其性能對(duì)主軸性能的影響很大[3]。國(guó)內(nèi)軸承的精度和可靠性與國(guó)外軸承相比存在一定差距[4-5],機(jī)床主軸軸承長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口,而國(guó)內(nèi)軸承則多用于維修或低價(jià)值領(lǐng)域[6]。國(guó)產(chǎn)金屬切削機(jī)床的低速主軸已大量使用國(guó)內(nèi)滾子軸承,而國(guó)產(chǎn)加工中心主軸則多用國(guó)外角接觸球軸承。

由于國(guó)外軸承價(jià)格及交付周期存在劣勢(shì),限制了其快速響應(yīng)市場(chǎng)及客戶(hù)差異化的需求,為替代國(guó)外軸承,國(guó)內(nèi)對(duì)軸承的設(shè)計(jì)制造和裝配應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)研究[7-16]。文獻(xiàn)[10]指出其研制的機(jī)床主軸軸承(陶瓷球混合軸承7008C和7014C)公差等級(jí)已達(dá)P2級(jí)。文獻(xiàn)[11-16]分析了軸承安裝配合對(duì)整機(jī)性能的影響,但缺乏國(guó)內(nèi)外軸承裝機(jī)性能對(duì)比數(shù)據(jù)和國(guó)內(nèi)軸承應(yīng)用案例,從而限制了國(guó)內(nèi)軸承在機(jī)床主軸上的推廣應(yīng)用。

本文以需求量較大而國(guó)產(chǎn)化程度較低的脂潤(rùn)滑角接觸球軸承(GCr15套圈、陶瓷球)為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)了主軸軸承應(yīng)用性能對(duì)比試驗(yàn):通過(guò)套圈圓度和波紋度檢測(cè)評(píng)估裝配性,通過(guò)裝機(jī)后進(jìn)行主軸臺(tái)架試驗(yàn)評(píng)估精度、靜剛度、溫升,通過(guò)機(jī)床切削試驗(yàn)評(píng)估抗振性,通過(guò)主軸臺(tái)架運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試和發(fā)貨跟蹤評(píng)估可靠性。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)軸承及主軸

以帶密封圈的脂潤(rùn)滑角接觸球軸承7014為研究對(duì)象,選擇4個(gè)品牌軸承進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn),A,B為國(guó)外軸承,有加工中心主軸應(yīng)用案例,C,D為國(guó)內(nèi)軸承,各品牌軸承參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)軸承參數(shù)

對(duì)比試驗(yàn)時(shí)選擇加工中心850/866機(jī)型配備的機(jī)械主軸,刀柄接口為BT40,主軸常用轉(zhuǎn)速小于10 000 r/min,主軸裝有4套軸承,背靠背配置,前后軸承采用隔套定位預(yù)緊。試驗(yàn)主軸結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1—下端蓋;2—主軸機(jī)座;3—外圈隔套;4—內(nèi)圈隔套;5—軸承;6—芯軸。

1.2 主軸軸承應(yīng)用性能對(duì)比試驗(yàn)

1.2.1 軸承裝配性

軸承裝配時(shí)先將內(nèi)圈加熱,脹大后套上芯軸,因此內(nèi)圈圓度和波紋度誤差對(duì)裝機(jī)影響不大;待冷卻后再將安裝好的主軸單元裝入機(jī)座(機(jī)體和軸承座一體結(jié)構(gòu)),并鎖端蓋壓住軸承外圈,為能順利裝入機(jī)座,要求軸承外圈和機(jī)座內(nèi)孔留有一定的間隙(外圈負(fù)公差,機(jī)座內(nèi)孔正公差)。機(jī)座內(nèi)孔的圓度誤差導(dǎo)致內(nèi)孔的貼合包容邊界比設(shè)計(jì)尺寸要小,而軸承外圈的貼合包容邊界比設(shè)計(jì)尺寸稍大,使實(shí)際間隙比理想值小,從而影響裝配精度。波紋度也具有同樣的影響。

由圓度和波紋度誤差評(píng)定定義可知,在不考慮相位影響的前提下,軸承外圈與機(jī)座內(nèi)孔雙邊最小間隙G為

G=dh-εh-Dr-εr,

(1)

式中:dh為機(jī)座內(nèi)孔尺寸誤差;εh為機(jī)座內(nèi)孔圓度和波紋度總誤差;Dr為外圈外徑尺寸誤差;εr為外圈圓度和波紋度總誤差。

使用千分表測(cè)量軸承套圈外徑尺寸,使用搖表測(cè)量機(jī)座內(nèi)孔尺寸;使用泰勒?qǐng)A度儀依據(jù)GB/T 32324—2015《滾動(dòng)軸承 圓度和波紋度誤差測(cè)量及評(píng)定方法》檢測(cè)圓度和波紋度誤差。

完成軸承套圈和機(jī)座內(nèi)孔檢測(cè)后,使用(1)式評(píng)估裝配間隙是否過(guò)小,以免影響主軸裝配;再將單一軸承放入機(jī)座驗(yàn)證對(duì)裝配的影響,要求外圈與機(jī)座內(nèi)孔無(wú)卡滯時(shí)才能裝上芯軸。

1.2.2 裝機(jī)后主軸精度

主軸精度是影響機(jī)床加工精度的重要因素之一,本文通過(guò)臺(tái)架測(cè)試主軸精度(主軸錐孔靜態(tài)精度和主軸非同步運(yùn)動(dòng)誤差),以評(píng)估不同軸承的影響。

JB/T 10801.2—2007《電主軸 第2部分:加工中心用電主軸 技術(shù)條件》規(guī)定了錐孔精度的測(cè)試方法,在空載和手轉(zhuǎn)的條件下,靠近主軸端部位置處的測(cè)試棒徑向跳動(dòng)要求不超過(guò)3 μm,為保障主軸精度需采用高精度的軸承[1]。目前主軸常用P4級(jí)精密軸承(部分軸承公差精度達(dá)到P2,對(duì)軸承7014,要求徑向跳動(dòng)不大于2 μm)。組配軸承可確保主軸比單套軸承有更高的精度[1],目前軸承一般能滿(mǎn)足主軸錐孔的精度要求,其不足以評(píng)估不同品牌軸承的性能差距,因此還需測(cè)試主軸動(dòng)態(tài)精度。

主軸動(dòng)態(tài)精度測(cè)試有2個(gè)評(píng)價(jià)體系:1)軸心軌跡評(píng)價(jià)體系,主要評(píng)價(jià)參數(shù)為重復(fù)性跳動(dòng)和非重復(fù)性跳動(dòng),非重復(fù)跳動(dòng)與軸承套圈安裝偏斜、套圈和球制造誤差、保持架高速離心力均有關(guān)[17-18];2)運(yùn)動(dòng)誤差評(píng)價(jià)體系,主要評(píng)價(jià)參數(shù)為同步運(yùn)動(dòng)誤差和非同步運(yùn)動(dòng)誤差,非同步運(yùn)動(dòng)誤差反應(yīng)了主軸動(dòng)態(tài)誤差的非周期性[19]。

本文采用文獻(xiàn)[1]的標(biāo)準(zhǔn)球法,在軸端裝測(cè)試棒,使用單個(gè)電容式位移傳感器檢測(cè)測(cè)試棒的徑向跳動(dòng), 參考GB/T 17421.7—2016《機(jī)床檢驗(yàn)通則 第7部分:回轉(zhuǎn)軸線的幾何精度》評(píng)估單點(diǎn)非同步回轉(zhuǎn)誤差。因文獻(xiàn)[9]提及了軸承滾道制造誤差階次影響旋轉(zhuǎn)精度,本文除非同步誤差外,也展示了全跳動(dòng)信號(hào)進(jìn)行傅里葉階次分析的結(jié)果,以從整數(shù)倍頻分量中評(píng)估軸承制造精度對(duì)旋轉(zhuǎn)精度的影響,并從保持架頻率分量(頻率約為轉(zhuǎn)頻一半)評(píng)估不同軸承保持架對(duì)旋轉(zhuǎn)精度的影響。

1.2.3 主軸靜剛度

主軸靜剛度指在靜態(tài)載荷作用下主軸抵抗變形的能力,與軸承剛度、前后軸承跨距有關(guān),主軸靜剛度一般要求大于100 N/μm[2]。靜剛度通常以主軸前端產(chǎn)生單位位移(以撓度來(lái)度量)時(shí),用加載工裝在位移方向上需要施加的作用力表示,主軸靜剛度越大端部變形越小。靜剛度分為徑向剛度和軸向剛度,徑向剛度是衡量主軸單元?jiǎng)偠鹊闹匾笜?biāo),本文采用臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)試徑向靜剛度。

參考GB/T 23567.1—2009《數(shù)控機(jī)床可靠性評(píng)定 第1部分:總則》和JB/T 10801.2—2007對(duì)主軸進(jìn)行徑向靜剛度測(cè)試。通過(guò)在軸端拉刀柄上施加徑向力檢測(cè)該刀柄徑向位移的方式,評(píng)估裝機(jī)后軸端的徑向靜剛度?？紤]到定位預(yù)緊在主軸運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)熱后會(huì)導(dǎo)致剛度降低[20],為更全面評(píng)估不同軸承的影響,除檢測(cè)冷態(tài)徑向靜剛度外,還對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)溫度穩(wěn)定后的熱態(tài)徑向靜剛度進(jìn)行檢測(cè)。

1.2.4 主軸溫升

溫升會(huì)引起軸承預(yù)緊及機(jī)床頭架熱變形[1]。溫升試驗(yàn)參考JB/T 8801—2017《加工中心 技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)要求最高速時(shí)的溫度穩(wěn)定后不超過(guò)60 ℃且溫升不超過(guò)30 ℃。在10 000 r/min運(yùn)轉(zhuǎn)1 h使主軸軸承達(dá)到熱穩(wěn)定后,記錄環(huán)境溫度,使用福祿克萬(wàn)用表和熱電偶檢測(cè)機(jī)座外殼靠近軸承外圈處的溫度。

1.2.5 主軸抗振性

振動(dòng)是設(shè)備性能的關(guān)鍵指標(biāo),通常將振動(dòng)作為質(zhì)量管控的措施。軸承選型、制造及安裝都會(huì)影響主軸的振動(dòng),而負(fù)載振動(dòng)更會(huì)影響加工工件的精度和表面粗糙度[2]。振動(dòng)試驗(yàn)采用機(jī)床實(shí)際加工時(shí)測(cè)量機(jī)座表面徑向振動(dòng)的方式進(jìn)行評(píng)估。加工試驗(yàn)參考GB/T 23567.2—2018《數(shù)控機(jī)床可靠性評(píng)定 第2部分:加工中心》進(jìn)行,在866型機(jī)床上試切,切削功率為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的一半,使用壓電陶瓷加速度傳感器采集機(jī)座外殼靠近軸承外圈的徑向振動(dòng)加速度。

1.2.6 主軸可靠性

可靠性是國(guó)內(nèi)軸承獲得市場(chǎng)最終認(rèn)可的關(guān)鍵指標(biāo),也是最難驗(yàn)證的性能指標(biāo)。可靠性評(píng)估指標(biāo)(如平均無(wú)故障時(shí)間)依賴(lài)于一定數(shù)量的產(chǎn)品裝機(jī)使用后長(zhǎng)期跟蹤出現(xiàn)故障的數(shù)據(jù),僅通過(guò)加載加速壽命試驗(yàn)難以準(zhǔn)確反映用戶(hù)實(shí)際工況,無(wú)法獲取足夠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

根據(jù)可靠性浴盆曲線理論,產(chǎn)品初試若未發(fā)現(xiàn)異常,則長(zhǎng)期使用時(shí)出現(xiàn)大比例異常的風(fēng)險(xiǎn)較低。對(duì)材料、設(shè)計(jì)和制造都得到優(yōu)化的現(xiàn)代精密軸承而言,在載荷不超過(guò)套圈材料疲勞極限時(shí)軸承理論壽命非常長(zhǎng)[3],軸承供應(yīng)商指出球與溝道接觸應(yīng)力要小于2 000 MPa,油脂潤(rùn)滑軸承壽命還需考慮油脂老化問(wèn)題。因此可靠性試驗(yàn)為:由軸承制造商計(jì)算陶瓷球與溝道接觸應(yīng)力,評(píng)估疲勞損壞風(fēng)險(xiǎn),并進(jìn)行定時(shí)長(zhǎng)加載試驗(yàn),若無(wú)異常再小批裝機(jī)、跟蹤軸承故障情況,以平衡試驗(yàn)效率與風(fēng)險(xiǎn)。

參考GB/T 23567.2—2018進(jìn)行加載試驗(yàn),在主軸端部徑向加載運(yùn)轉(zhuǎn)200 h,進(jìn)行短期試驗(yàn)排查是否有質(zhì)量問(wèn)題。加載試驗(yàn)設(shè)備示意圖如圖2所示,在與芯軸錐孔接觸的加載刀柄外增加加載軸承,使軸承內(nèi)圈與刀柄連接,外圈與加載機(jī)座連接。

1—主軸機(jī)座;2—主軸機(jī)座抱夾;3—加載機(jī)座;4—加載刀柄;5—加載軸承;6—螺桿;7—載荷傳感器。

使用螺桿對(duì)機(jī)座施加徑向載荷,通過(guò)加載軸承傳遞到加載刀柄,進(jìn)而傳遞到芯軸和軸承上,通過(guò)螺桿下方的載荷傳感器采集施加的徑向載荷,實(shí)現(xiàn)了在運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)加載(轉(zhuǎn)速可單獨(dú)使用光電式轉(zhuǎn)速計(jì)確認(rèn))。

機(jī)床主軸高速角接觸球軸承的技術(shù)難點(diǎn)為精度保持性(指在一定工作條件下精度保持在某一精度等級(jí)的能力[1])和壽命可靠性[2],試驗(yàn)時(shí)觀察運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中溫度和試驗(yàn)后錐孔精度有無(wú)變化,并在試驗(yàn)后拆解軸承并檢查溝道進(jìn)一步確認(rèn)是否有異常。

前述試驗(yàn)未見(jiàn)異常后進(jìn)行小批裝機(jī)驗(yàn)證,在主軸使用時(shí)間超過(guò)2 000 h后,關(guān)注有無(wú)因軸承質(zhì)量因素導(dǎo)致的故障。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 軸承裝機(jī)過(guò)程的裝配性

選擇4種品牌軸承內(nèi)、外圈尺寸偏差分別為-2,-4 μm(標(biāo)記結(jié)果)的樣本各2套進(jìn)行尺寸偏差檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)記結(jié)果一致;2個(gè)芯軸的上下軸承安裝位尺寸偏差標(biāo)記相同均為+2 μm,尺寸偏差檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)記結(jié)果一致;2個(gè)機(jī)座的內(nèi)孔實(shí)測(cè)均存在喇叭形的尺寸收縮,靠刀柄端在下軸承處孔口尺寸偏差+2 μm,中間段尺寸偏差+1 μm,遠(yuǎn)離刀柄的上軸承處的尺寸偏差為0。

4種品牌各2套軸承套圈和2個(gè)待裝機(jī)試驗(yàn)機(jī)座內(nèi)孔的圓度和波紋度總誤差見(jiàn)表2和表3。

表2 內(nèi)圈內(nèi)壁和外圈外壁圓度和波紋度總誤差

表3 機(jī)座內(nèi)孔圓度和波紋度總誤差

將上述數(shù)據(jù)代入(1)式,不同機(jī)座與不同軸承組合的最小間隙見(jiàn)表4:機(jī)座1與品牌D軸承組合時(shí)理論間隙最小,預(yù)估該組合會(huì)出現(xiàn)安裝卡滯現(xiàn)象。

表4 不同零件組合的配合間隙評(píng)估

將上述軸承直接套入機(jī)座內(nèi)孔進(jìn)行預(yù)裝驗(yàn)證,J1+D2組合存在明顯的卡滯(手感)現(xiàn)象,不能順利滑入機(jī)座底部。取出軸承后發(fā)現(xiàn)機(jī)座內(nèi)孔與軸承外圈存在明顯劃痕,如圖3所示,其余組合均能將軸承裝入機(jī)座底部。試驗(yàn)結(jié)果表明,品牌D軸承套圈圓度和波紋度的一致性較差,對(duì)機(jī)座的制造精度提出了更高要求。

(a) J1機(jī)座內(nèi)孔

2.2 主軸精度

軸承裝機(jī)后測(cè)試主軸錐孔精度,發(fā)現(xiàn)不同品牌軸承在裝機(jī)后均能達(dá)到錐孔精度要求,測(cè)試棒徑向跳動(dòng)均不大于2 μm,表明國(guó)內(nèi)軸承可滿(mǎn)足加工中心機(jī)械主軸精度設(shè)計(jì)需求。

對(duì)裝機(jī)后的主軸進(jìn)行動(dòng)態(tài)精度檢測(cè),為提高精度評(píng)估有效性只列出750 r/min的結(jié)果,由表5可知:國(guó)內(nèi)軸承裝機(jī)樣本保持架的倍頻和2倍頻比國(guó)外軸承的高,結(jié)合之前品牌D軸承在裝配性試驗(yàn)時(shí)表現(xiàn)較差的結(jié)果看,應(yīng)是軸承本身精度對(duì)主軸旋轉(zhuǎn)精度有影響;不同品牌軸承測(cè)得的3倍頻、4倍頻差別不大,分析其主要原因?yàn)闇y(cè)試棒制造誤差;國(guó)內(nèi)軸承的非同步運(yùn)動(dòng)誤差整體比國(guó)外軸承的高;品牌C軸承動(dòng)態(tài)精度優(yōu)于品牌D軸承,而2套國(guó)外軸承的一致性更好。

表5 整機(jī)動(dòng)態(tài)精度

國(guó)內(nèi)軸承主軸錐孔精度與國(guó)外軸承相當(dāng),非同步運(yùn)動(dòng)誤差和保持架振動(dòng)與國(guó)外軸承有一定的差距,對(duì)于加工中心主軸來(lái)說(shuō),必須保證錐孔精度,而非同步運(yùn)動(dòng)誤差要求沒(méi)有磨床頭架主軸等產(chǎn)品要求高,與已批量用于加工中心主軸的國(guó)外軸承相比,國(guó)內(nèi)軸承動(dòng)態(tài)精度差距不大,認(rèn)為國(guó)內(nèi)軸承可滿(mǎn)足試驗(yàn)主軸的精度要求(動(dòng)態(tài)精度目前沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),克林伯格磨床展會(huì)和宣傳樣冊(cè)的標(biāo)稱(chēng)精度為0.4 μm,直連主軸的要求偏低)。

2.3 主軸徑向靜剛度

主軸的徑向靜剛度見(jiàn)表6,熱態(tài)徑向剛度在轉(zhuǎn)速8 000 r/min,溫升穩(wěn)定在(15±1)℃時(shí)測(cè)得,未選擇更高轉(zhuǎn)速的原因是高速均為輕載切削,熱態(tài)徑向剛度損失相對(duì)較少。國(guó)內(nèi)軸承冷態(tài)徑向靜剛度略?xún)?yōu)于國(guó)外軸承,熱態(tài)徑向靜剛度差別不大,發(fā)熱后剛度損失比國(guó)外軸承的略大。

2.4 主軸溫升

溫升試驗(yàn)(環(huán)境溫度22 ℃)的數(shù)據(jù)見(jiàn)表7,軸承溫升差別不大,符合最高溫升不大于30 ℃的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.5 主軸抗振性

抗振性試驗(yàn)為加工過(guò)程中的振動(dòng)測(cè)試。加工試驗(yàn)采用Φ50 mm的四刃刀,刀尖距離軸端120 mm,加工材料為P20模具鋼,轉(zhuǎn)速為1 200 r/min,進(jìn)給量為3 000 mm/min,切削深度為 0.8 mm,切削寬度為刀具直徑的60%,刀具供應(yīng)商計(jì)算切削功率達(dá)5.8 kW,實(shí)際機(jī)床配置電動(dòng)機(jī)功率為11.7 kW,機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)顯示電動(dòng)機(jī)負(fù)載比例42%(即4.9 kW),略低于理論計(jì)算值。加工后工件表面刀紋均未見(jiàn)明顯差異。

加工過(guò)程中機(jī)座的徑向振動(dòng)速度值見(jiàn)表8,國(guó)內(nèi)軸承加工振動(dòng)更低,原因可能為球徑的差異,大球在大切削量重加工時(shí)抗振性更好。相同工況不同軸承整機(jī)振動(dòng)的差異性說(shuō)明本文試驗(yàn)方案可有效區(qū)分不同品牌軸承切削抗振性。

表8 加工過(guò)程中機(jī)座的徑向振動(dòng)

2.6 主軸可靠性

可靠性試驗(yàn)包括理論校核、加載試驗(yàn)和裝機(jī)應(yīng)用。軸承供應(yīng)商計(jì)算的12 000 r/min時(shí)空載(工況1),1 200 r/min時(shí)軸端受載1 840 N(工況2),3 000 r/min時(shí)軸端受載3 000 N(工況3)對(duì)應(yīng)的球與溝道最大接觸應(yīng)力見(jiàn)表9。12 000 r/min時(shí)空載的原因是在常用轉(zhuǎn)速極限之上增加2 000 r/min以驗(yàn)證高速穩(wěn)定性;1 200 r/min受力1 840 N為對(duì)應(yīng)本文切削抗振試驗(yàn)工況;3 000 r/min受力3 000 N為本文加載試驗(yàn)工況。雖然并非全部供應(yīng)商都能提供校核支持,但2種國(guó)內(nèi)軸承球徑一樣,故認(rèn)為2種國(guó)內(nèi)軸承都可滿(mǎn)足接觸應(yīng)力極限要求。

表9 不同工況下球與溝道的最大接觸應(yīng)力

完成理論計(jì)算后進(jìn)行加載試驗(yàn),對(duì)國(guó)內(nèi)軸承C,D進(jìn)行裝機(jī)。10 000 r/min空跑24 h,降低到3 000 r/min待溫度穩(wěn)定后,在軸端徑向加載 3 000 N。3 000 r/min空載時(shí)溫升5 ℃,加載3 000 N后溫升4 ℃,加載狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)200 h溫升沒(méi)有突變,之后再次檢測(cè)錐孔精度,測(cè)試棒徑向跳動(dòng)與初始狀態(tài)相同(均不大于2 μm)。試驗(yàn)結(jié)束后陶瓷球和保持架形貌正常,溝道未變色,也未見(jiàn)快速磨損或剝落。

完成加載試驗(yàn)后,對(duì)國(guó)內(nèi)軸承C,D各裝機(jī)5支主軸進(jìn)行應(yīng)用跟蹤。主軸發(fā)貨9個(gè)月后未出現(xiàn)由于軸承問(wèn)題引起的故障(假設(shè)每天開(kāi)機(jī)12 h,扣除機(jī)床廠生產(chǎn)和周轉(zhuǎn)時(shí)間,使用時(shí)間按2 000 h評(píng)估),說(shuō)明國(guó)內(nèi)軸承可滿(mǎn)足試驗(yàn)產(chǎn)品需求,也表明本文試驗(yàn)方案可有效均衡試驗(yàn)效率和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

2.7 小結(jié)

國(guó)內(nèi)軸承的計(jì)算應(yīng)力比國(guó)外軸承低,與球徑更大有關(guān);加載試驗(yàn)中均未發(fā)現(xiàn)快速損壞,結(jié)合應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果,說(shuō)明國(guó)內(nèi)2個(gè)品牌軸承均能滿(mǎn)足試驗(yàn)主軸產(chǎn)品需求。

3 結(jié)論

設(shè)計(jì)了機(jī)床主軸軸承性能評(píng)估方案,對(duì)國(guó)內(nèi)外4個(gè)品牌的角接觸球軸承7014進(jìn)行了套圈圓度、波紋度測(cè)試,軸承裝機(jī)后的主軸臺(tái)架試驗(yàn)及機(jī)床切削試驗(yàn),對(duì)比了不同品牌軸承的裝配性,裝機(jī)后主軸的精度、靜剛度、溫升、抗振性及可靠性,得到以下結(jié)論:

1)國(guó)內(nèi)軸承受限于套圈圓度及波紋度,與國(guó)外軸承在裝配性上有一定差距。

2)國(guó)內(nèi)軸承裝機(jī)后主軸的錐孔精度與國(guó)外軸承差別不明顯,非同步運(yùn)動(dòng)誤差和保持架振動(dòng)有一定的差距。

3)國(guó)內(nèi)軸承得益于試驗(yàn)所選球徑更大,在主軸徑向靜剛度和抗振性上具有優(yōu)勢(shì),且溫升沒(méi)有因球徑更大而出現(xiàn)劣勢(shì)。

4)國(guó)內(nèi)軸承在試驗(yàn)中未見(jiàn)異常,主軸實(shí)際使用超過(guò)2 000 h后無(wú)軸承因素故障返修。

國(guó)內(nèi)軸承的應(yīng)用性能已達(dá)到或接近國(guó)外軸承,可滿(mǎn)足加工中心主軸需求。