摘　要：分析了主軸軸承的選配（pèi）、主軸組件、潤滑方式等對主軸溫升的影響，提出了改進方案，從而得到合理的溫升，使主軸達（dá）到理想的精度要求。
　　關鍵詞：主軸溫升；主（zhǔ）軸組（zǔ）件；潤滑方式
　　主軸溫（wēn）升是數控機床在工作中的一項（xiàng）重要技術指標，主要是由於主（zhǔ）軸軸承的（de）異常發熱所致。
　　1　主（zhǔ）軸軸承的選型組配
　　1.1主軸軸承類型（xíng）
　　高速加工技術（shù）的發展（zhǎn）推動了機床主軸（zhóu）高速化的發展，而（ér）且機床的載荷一般由徑向（xiàng）載（zǎi）荷與軸向載荷組成，並作為聯合載荷作用於支承上。因此在機床（chuáng）製造業（yè），角（jiǎo）接觸球軸承作為主（zhǔ）軸軸承應（yīng）用（yòng）得越來越（yuè）多。
　　1.2主軸軸（zhóu）承外形（xíng）參數對（duì）主軸（zhóu）軸承溫升的影響
　　（1）主軸軸（zhóu）承截麵在滿足剛度及旋轉精度時，主軸（zhóu）軸承的截（jié）麵越小，節省空間越（yuè）大，特（tè）別是在軸承殼體孔不變的情況下，可以加大主軸的外徑，使主軸的剛度增大，軸承溫升降低。
　　（2）主（zhǔ）軸軸承的精度主軸軸承的精度公差等級（jí）為P5～P2，主軸軸承的極限轉速隨其精度等級的提高而增大，外形尺寸（cùn）相同的角接觸（chù）球軸承的精度公差等（děng）級每提（tí）高一級（jí），極限轉速也提高10%，所以當轉速一（yī）定時其（qí）溫升隨精度等級的提（tí）高而降低。
　　（3）預緊主軸軸承的（de）預緊不僅能增加（jiā）軸承的安裝精（jīng）度，而且也（yě）能增加軸承的剛度，使軸承的遊隙減小。適當（dāng）地減（jiǎn）少軸承遊隙可降低軸承溫升，但預（yù）緊過大可（kě）使軸承配（pèi）合的過盈增大，造成（chéng）軸（zhóu）承的工作（zuò）溫度升高。
　　（4）角接觸接觸（chù）角的大小極大地影響著角（jiǎo）接觸球軸承（chéng）的運轉性能，隨著接觸角（jiǎo）的增大（dà），軸承的轉速降（jiàng）低，而軸承（chéng）的軸向剛度增大，軸承溫升降低。如外形（xíng）尺寸相同的角接（jiē）觸球（qiú）軸承的15°接觸角要比25°接觸角的極限轉速高10%～15%。因此，在滿足轉（zhuǎn）速（sù）要求（qiú）的前提下，選擇大（dà）接觸角軸（zhóu）承可降（jiàng）低軸承溫升（shēng）。
　　主軸軸（zhóu）承組配方式是精密軸承的一項主要應用，一般來說軸承的組合使單個軸承很難（nán）達到極限轉速，也就是說（shuō）軸承的組合使用致使其轉速降低約20%，但可提高軸承的軸向剛度，因（yīn）此在相（xiàng）同工作載荷和轉速下的工作溫度更低；選用（yòng）陶瓷混凝土合成（chéng）主軸軸承其溫（wēn）升還可降低。綜上所述，其上述因素是相互矛盾的，所（suǒ）以在實踐應用中需（xū）要兼顧各方（fāng）麵的因素，在一定的結構空間內（nèi）通過（guò）選擇適（shì）當的（de）軸承截麵尺寸、精（jīng）度等級、預緊、接觸角及組（zǔ）配方式（shì），使支承性能達到Z佳化，以便到得（dé）較（jiào）低的溫升，保證較高的機床精度。
　　因此，在設計主軸係統（tǒng）時，一定要綜（zōng）合考慮主軸軸承的選型組配，兼顧各（gè）方麵的因素，以便實現Z佳支承，取得理想的溫升效果。
　　2　軸承潤滑方式
　　軸承（chéng）潤滑是為了防止滾動（dòng）體、套圈及保持架之（zhī）間的直接接（jiē）觸，並防（fáng）止它們磨損及（jí）生鏽，在滾動體和滾道（dào）之間形成適當的潤滑劑，少量的潤滑劑流體動力摩擦很（hěn）小，並能降低運轉（zhuǎn）溫度。主（zhǔ）軸軸（zhóu）承配置采用脂潤滑方（fāng）式，因為潤滑脂的填（tián）充量（liàng）容易控製，被普遍應用，對於轉（zhuǎn）速要求非常高（gāo）時應采用（yòng）油潤滑，因為同等（děng）條件下油潤滑（huá）軸承壽命要長。
　　2.1脂潤滑對主軸軸承溫升的影響
　　潤滑脂易保存於軸（zhóu）承內，還能起防塵、防（fáng）潮作用，采用適量、優質潤滑脂能適應相對較高的軸承轉速（sù），溫（wēn）升也不至於過高。脂潤滑軸承適用（yòng）的轉速範圍很廣，潤（rùn）滑周期能夠滿足（zú）機床使用的需求，且使用簡便、經濟，軸承（chéng）無需特別的維護，更無需後（hòu）續的補充，大多數情況下（xià）均為終身潤滑，所以應用較廣泛。
　　（1）潤（rùn）滑脂的填充量對主軸軸（zhóu）承（chéng）溫升的影響
　　軸承高速（sù）旋（xuán）轉時Z好能夠保持低溫升和較長潤滑（huá）周期，此時就要減少潤滑脂填充量，一般情（qíng）況下填充量不應超過軸承空間的30%，合理的填充量（liàng）用下式計（jì）算Q＝qBdmB
　　式中，Q-潤滑（huá）脂（zhī）填充量；qB-軸承尺寸係數，見表（biǎo）1；dm-軸承平均直徑=0.5（d+D），mm；B-軸承寬度，mm。

　　如果是（shì）圓錐滾子軸承用裝配高T代替B；如果是推力軸承用高H代替（tì）B。
　　（2）脂潤滑軸承的潤滑脂分布（bù）跑合運轉（zhuǎn）對主軸軸承溫（wēn）升的影響
　　脂潤滑軸承在運行前必需進行（háng）潤（rùn）滑脂分布跑合運轉，其目的在於使潤滑脂均勻分布在滾動區域，避免軸承在運轉中過熱，潤滑脂分布跑合運動有低速運轉跑（pǎo）合、短時轉速提高步進式跑合。
　　低速（sù）運轉跑合的工作溫度變化先增（zēng）後降，Z後（hòu）達到穩（wěn）定溫度（機床（chuáng）經過一定時間的運轉後，其溫度上升幅度不超過每小時5℃，一般可以（yǐ）認為已達到穩定溫度）；若低速運轉跑合時進行無冷卻階段的高轉（zhuǎn）速運（yùn）轉，導致溫度劇增，使軸承疲勞，甚至軸承失效，如圖1所示。

　　短時轉速提高步進式（shì）跑合，為避免開始時過高發熱首先選擇較長的（de）、步進式（shì）縮短的冷卻階段，在Z大轉速時以逐漸（jiàn）加長的時間間隔反複進（jìn）行跑合，每級轉速運轉時間不得小於（yú）2min，Z高（gāo）轉速帶料應運轉足夠的時間，不得小於1h，且溫度達到60℃時及時冷卻，使軸承達到穩定溫度，其溫升也可有效控製，如圖2所示。

　　（3）潤滑脂品質對主軸軸承溫升的影響使用以合成油為基油的潤滑脂較以礦物油為基油的鋰（lǐ）基潤滑脂（zhī）使用壽命更長，摩擦損耗更低，軸承運行溫升更低。
　　2.2油潤滑對主軸軸承溫（wēn）升的（de）影響
　　潤滑油的油量和品（pǐn）質為降（jiàng）低主軸軸承（chéng）摩擦損耗，降（jiàng）低溫升起主要（yào）作（zuò）用。主軸軸承潤滑一般采（cǎi）用帶冷卻油的循（xún）環供（gòng）油或滴注供油。
　　（1）潤滑油油量Q對主軸軸承溫升的影響，如圖3所示。

　　如果潤滑油不足（A區）滾動體與滾道就無法完全隔絕，它們（men）之間就會存在金屬接觸，將導（dǎo）致摩擦加劇和（hé）溫度升（shēng）高，Z終導致（zhì）軸承損壞。如果提供更大油量（B區（qū）），形成粘著（zhe）的承載油膜，摩擦及Z終溫度為Z小值時（shí）滿足滴注供油（供油上存在（zài）時（shí）間間隔，油量精確測定）。供油量進一步增加（C區）會導致，摩擦和溫度不斷升高，直到供油量使熱量生成和摩擦損耗達到（dào）平衡，（C區）溫度隨油量無明顯變化，與冷卻油（yóu）的循環，供油條件吻合。如果油量（liàng）再增加，冷卻起（qǐ）主要作用，溫度開始下降（jiàng）（E區）。
　　（2）潤滑油品質對主軸軸承（chéng）溫升的影響采用無添加劑（jì）高質量（liàng）的潤滑油對軸承的運轉有不可估量的（de）控製過熱作用，其摩擦損耗（hào）更低，軸承運行溫升更低。因此，在設計主軸係統時，一定要綜合考慮潤（rùn）滑方式及潤（rùn）滑（huá）品質，兼顧各因素，以便取得較（jiào）理想的溫升效果。
　　3　主（zhǔ）軸軸承與相（xiàng）關件的配（pèi）合及安裝方式
　　3.1主軸軸承與相關件的（de）配合
　　軸承的可靠配合，使軸承內圈或外圈牢固地與軸（zhóu）或孔固定，以免在相互配合麵上出現不利的軸向滑動，這種（zhǒng）不（bú）利的軸向滑動（稱做蠕（rú）變）會引起軸承異常發熱，為使（shǐ）角接觸球軸承的優點得以（yǐ）Z佳利用，軸（zhóu）承的配裝零件必須（xū）加工到與軸承同一精度（dù）水平（píng），除軸和座孔正確配合外（wài），還必須保證軸和座孔的形狀公差（chà）及粗糙度Ra，因為軸和座孔的（de）垂直度、不同軸度誤差（chà）及粗糙度Ra誤差會導致（zhì）過高的工作溫度，且精度和工作速度（dù）越高，這種現象越明顯。
　　在極限轉速範圍內的主軸（zhóu），為了更加降低溫（wēn）升，主軸軸承的配合過盈、配合間隙均應配（pèi）磨控製。
　　3.2正確的安裝方式對主軸軸承溫升的影（yǐng）響
　　采用合適的安裝工具、合理化安裝方式、認真的工作（zuò）態（tài）度、安裝現場的整潔，是軸承（chéng）獲得高速、高精度低溫升運轉的重要前提條件，這對主軸軸承的安裝技術提出了更多更高的要求:保證軸承安裝環境及相關件的無汙染，工作過程中不得使用壓縮空氣，因為汙（wū）染物對軸承的高速高精度低（dī）溫升運轉有不（bú）良影響。安裝過盈配合軸承，當d≥80mm時采用熱力安裝法，將其加熱至80℃安裝更容（róng）易，過（guò）盈更好（hǎo）;安（ān）裝間隙配（pèi）合及d≤80mm過（guò）盈（yíng）配合軸承時采用施壓安（ān）裝（zhuāng）法，在軸承套圈（quān）的配合麵塗（tú）上少許潤滑油或潤滑脂（zhī）施壓安裝，但裝配力絕不能通過滾動體來傳遞。
　　因此，在設計主軸係統時，一定要綜合考慮主軸軸承與相關件的配合安裝方式，兼顧各因素，以便取得比（bǐ）較（jiào）理想的（de）溫升效果（guǒ）。