1 異常噪聲的特征
圖1為主軸箱結構示意圖,主軸固定端前支承為一個雙列圓柱滾子軸承(NN3024),二個角接觸球軸承,前者承受徑向載荷,后者承受軸向載荷。浮動端后支承為一個雙列圓柱滾子軸承(NN3020)。主軸最高轉速3500r/min。此結構配置的特點是徑向負載能力大,有較高的剛度和精度,但對噪聲的控制不利。在實際運轉中經常產生“哧啦...哧啦...”的異常噪聲,有時連續響,有時間斷響,有時高速時響,有時中、低速時響。總之,這種異常噪聲時有時無,毫無規律。
2 產生異常噪聲的原因
可能引起異常噪聲的因素如圖2所示。我們在拆檢有異常噪聲的MJ-50CNC主軸箱時,發現絕大多數軸承滾道已研出相當明顯的痕跡,嚴重的已出現剝落和點蝕現象。滾動軸承NBμ15潤滑脂已嚴重污染,這與軸承配合情況和清潔度均有很大關系。對拆檢零件精度檢測結果如下:
(1)前、后軸承套與箱體孔配合過盈0.008~0.025mm。
(2)前、后軸承套與軸承外環配合過盈0.005~0.02mm。
()軸承預緊量過大,用手軸向提壓軸承外環相當費勁,通過重新預緊測算,徑向預緊量在0.01mm左右(不包括軸承套與箱體孔、軸承外環的盈配合量)。
(4)前后軸承套圓度0.002~0.006mm,個別達0.01mm。
(5)前后軸承端蓋軸向預緊量0.04~0.09mm。
(6)有的主軸箱高速運轉時有振感,但主軸組件動平衡精度均達G2.5級,符合要求。
(7)主軸后端皮帶輪槽徑向圓跳動0.02~0.07mm。
(8)主軸箱前后箱體孔圓度、同軸度在0.005mm之內。
(9)主軸與軸承錐孔接觸面積60%~80%。
(10)主軸各項精度基本合格。
綜合以上因素,引起異常噪聲的主要原因為:
(1)主軸箱體孔與軸承套、軸承套與軸承外環配合過盈量過大,引起軸承變形;
(2)軸承預緊量過大,引起軸承變形;
(3)各件清潔度低,特別是軸承,污物損傷滾道或使潤滑脂失效;
(4)軸承端蓋軸向預緊量過大,引起軸承外環不均勻變形。
3 解決措施
3.1調整軸承預緊量
從NSK NN3020雙列圓柱滾子軸承為例,分析軸承徑向間隙與軸承壽命、剛性之間的關系。從圖3可以看出,軸承徑向間隙在-0.003~0.004mm較為合理,過盈0.002mm時疲勞壽命最高,過盈量再增加,則壽命急劇下降。
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