主轴轴承的预紧,是把成组配置的轴承在装配时施加一个内部轴向力,让滚动体和滚道之间保持一定的接触压力。这个压力定得合适,主轴的刚性和精度就能达到设计要求;定得不合适,要么刚性不足、加工出波纹,要么发热过大、频繁报警。济南市鸿慷机电设备有限公司根据机床主轴配套经验,把预紧力的设定思路讲清楚。

一、预紧到底解决什么问题
预紧的作用有三个:消除轴承内部的游隙,让主轴在受力换向时不产生空程;提高轴承组的整体刚性,减少切削力下的变形;让滚动体在滚道上的接触更稳定,减少打滑。这三条都是主轴精度和表面质量的基础。没有预紧或者预紧不足,主轴在轻切削时可能出现窜动,加工表面出现振纹。
二、预紧不足的表现
预紧偏小时,主轴刚性明显下降。现象包括:加工件表面出现规律的波纹或者振纹,切削时主轴让刀,尺寸一致性差;精加工时表面粗糙度达不到要求;轴向受力时主轴出现窜动,检测出的跳动值波动。这类问题有时候会被误判成刀具或者工艺问题,排查时要留意轴承预紧这一项。
三、预紧过大的表现
预紧偏大时,最直接的反应是发热。滚动体与滚道的接触应力上升,摩擦力矩增大,温升加快。温升带来热伸长,影响加工尺寸,同时润滑脂或润滑油加速老化,寿命缩短。高速主轴上预紧过大会很快出现温升报警,甚至烧损轴承。判断方式很简单:空运转一段时间,测轴承部位的温度,明显高于设计值就要检查预紧。
四、预紧量怎么确定
预紧量不是一个拍脑袋的数字,通常由主轴厂按转速、载荷和轴承规格给定,用轴承的凸出量或者装配后的启动力矩来表征。低速重载主轴可选较大的预紧量,高速主轴要选较小的预紧量并留出热膨胀余地。有的电主轴采用定位预紧,装配后预紧量固定;有的采用定压预紧,靠弹簧或者液压维持恒定压力,热伸长时压力变化小,更适合高速场合。
五、现场调试的方法
现场调整时,先按厂家给定的预紧值装配,测量启动力矩或者凸出量作为依据,不要凭手感。装好后空运转,逐步升速,记录各转速下的温升曲线,观察是否有异常升温点。稳定后再试切,看加工件表面质量和尺寸精度。如果需要微调,每次调整量要小,一次调到位容易过头。调整记录留存,下次维护时作为参照。
六、配套条件也要跟上
预紧能否稳定保持,和装配质量、润滑状态、冷却条件都有关系。装配洁净度差,异物进入就会破坏接触状态;润滑不足,预紧下的摩擦会迅速升温;冷却不足,温升累积会让预紧量变相增大。所以调整预紧之前,先确认这几项都正常,否则调了也稳不住。
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常见问题
问:预紧越大主轴越刚性好,对吗?
不完全。预紧过大会导致发热和寿命下降,要按转速和载荷在合理区间内设定。
问:定位预紧和定压预紧有什么区别?
定位预紧的预紧量固定,定压预紧靠弹簧或液压维持恒定压力,后者更适合高速。
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