月归档： 2022.10

TIMKEN圆锥滚子轴承的介绍

TIMKEN圆锥滚子轴承因刚度、承载能力、精度及可靠性方面公认的优势，多年来被广泛应用于机床行业。

众多应用中新陶瓷和CBN切割工具的使用，以及主轴电机功率的提高实现了更高的加工转速。因此如何在更高的转速下保持同样的加工精度将成为主轴优化设计的挑战。TIMKEN公司已经通过开发下列项目，满足了这一挑战的要求：

• 特殊的TIMKEN轴承内部几何形状
• 创新的TIMKEN轴承设计

由于TIMKEN精密圆锥滚子轴承承载能力高并且机床行业的载荷等级较低，TIMKEN轴承很少因出现疲劳损坏而被更换。通常在机床整体精度降低并进行整修时更换TIMKEN轴承。在这一阶段，即使这些TIMKEN轴承性能良好，仍然建议更换，因为TIMKEN轴承可能由于某一点的磨损而丧失精度。

TIMKEN球轴承的预紧

在安装前，通过适当打磨内圈和外圈的端面，可实现“通用”安装所需要的精密球轴承的预紧，相对端面的间距等于TIMKEN轴承“预加载”后的形变量。在安装时，这些面夹紧在一起，TIMKEN轴承的反面对齐，TIMKEN轴承部件由于压力作用，使滚珠接触各自的滚道，消除TIMKEN轴承的初始间隙。因此，TIMKEN轴承预紧是自动获得的。预紧球轴承的状况与在有轴向载荷下运行的状况类似。当实际运行载荷作用在轴承组件上时，这种初始的轴向预载荷可减小轴向和径向形变。

TIMKEN轴承只是在有必要时才预紧，过多的预紧几乎不增加主轴的刚度，但可造成TIMKEN轴承的高速运转发热，明显降低运行速度的能力范围。为了满足低运行温度的速度、不同安装布置方式和获得最大的刚度等要求，TIMKEN公司的精密球轴承在设计和生产时，TIMKEN轴承游隙预紧可从小到大，在有些情况下使用正游隙。

在很多情况下，TIMKEN轴承预紧量是在刚度要求和降低预紧对设备的不利影响之间的权衡取舍。如果运行速度高，过多的预紧会导致过高的运行温度，最终缩短轴承的使用寿命，因此，最常用的球轴承预紧有三个等级－轻度、中度和重度。在某些应用（例如：高速电动刳刨机（修边机））主轴中，需要特殊预紧的超精密球轴承。TIMKEN轴承“零”预紧，也就是说，内圈和外圈的端面在微小的载荷下即对齐。

TIMKEN圆锥滚子轴承的游隙

TIMKEN轴承系统游隙的优化对主轴性能如精度、动态刚度、运行温度和切屑能力，有着直接影响。

对于简单的成对的TS或TSF布局，通常最佳的运行游隙在零和轻预紧之间。

为了达到这个范围，重要的是评价直接影响TIMKEN圆锥滚子轴承运行游隙的不同参数，从而确定冷态安装游隙值：

• 旋转速度
• 施加的载荷
• 主轴布局方式
• 润滑系统
• 外部热源

因为各参数的复杂性以及在运转过程中其相互作用，通常在主轴的测试阶段进行评价。同时，还要重点考虑TIMKEN轴承的布局，特别要考虑轴承的跨距，以评估其对TIMKEN轴承游隙的影响。

已经证明，存在某一个优化的TIMKEN轴承跨距以获得较好的刚度。同样地，一个优化的TIMKEN轴承跨距也是影响热平衡的重要因素。

在热稳定条件下，主轴温度和轴承座温度的不相等。通常来说，在主轴和轴承座之间有 2°C～5°C（4～9）的温差。任何类型TIMKEN轴承都存在这种现象，并且其直接影响到TIMKEN轴承的游隙。 如果纯径向TIMKEN轴承（例如圆柱滚子轴承），径向游隙随径向温度的变化而成比例变化，无任何修正可能性。在圆锥滚子轴承应用中，通过优化轴承跨距，由于主轴和轴承座之间的温差造成的径向游隙的损失可以通过主轴相对轴承座的的轴向膨胀来补偿。

TIMKEN轴承的跳动高点

正确使用蚀刻标记在TIMKEN轴承零件上跳动高点值可优化主轴的精度。所有的零部件安装在TIMKEN轴承座内和主轴上，使跳动高点标记相互对齐，也就是说，内圈装在主轴上，后TIMKEN轴承内圈的高点与轴头轴承的高点对齐。同理，外圈的高点在TIMKEN轴承座内对齐。

为了达到最高精度，在主轴和轴承座的跳动高点已知时，TIMKEN轴承零部件的各高点宜与主轴和轴承座的高点相反成 180°。这样有利于抵消偏心，降低所有零部件高点的影响。

在TIMKEN轴承安装后，通过打磨主轴轴头，可获得最高的精度。采用这种方法，主轴跳动量比TIMKEN轴承跳动量小得多。