永磁电主轴——轴承间隙影响电主轴回转精度

       随着电主轴使用时间的积累，会有些因素导致电主轴径向跳动变大，转动精度下降，直至超过允许指标。回转精度逐渐退化的过程就是电主轴性能逐渐退化的过程，当回转误差超过允许范围时，就是电主轴失效的起点。轴承间隙和热变形是影响电主轴旋转精度的主要因素，轴承磨损是影响电主轴回归精度的主要因素。

　　电主轴轴承的精度等级直接决定了电主轴系统的精度，进而影响机床的加工精度。在电主轴系统中，轴承精度损失已取代疲劳失效，成为轴承性能损失的主要形式。轴承精度及其耐久性主要受零件本身的几何精度和零件使用时的工作条件的影响。

　　为了保证被加工产品达到更高的精度要求，不仅要提高轴承尺寸、形状和位置精度，还需要在轴承的运行状态下具有良好的旋转精度。电主轴内支撑轴承既要适应电主轴的高速工况，又要能同时承受径向和轴向的综合载荷工况。高精度角接触球轴承具有摩擦阻力小、功耗小、极限转速高、精度高、刚度高等优点，因此被大多数电主轴采用。角接触球轴承的结构和预紧力决定了电主轴的承载能力、精度和刚度，也对其自身的使用寿命有很大的影响。配置角接触球轴承的电主轴需要在预应力作用下工作，对电主轴支撑轴承的内部施加预紧力不仅可以消除轴承的轴向间隙，还可以提高轴承的刚度和旋转精度，同时还可以扼制电主轴运行时振动和球转动时的滑移现象。

　　一般情况下，角接触球轴承预紧荷重越大，提高刚度和旋转精度的效果越好，但预紧荷重也会导致轴承转动时产生的摩擦热量增加，严重时可能造成烧伤，并降低轴承的使用寿命，甚至导致电主轴不能正常工作，从而影响机床的生产加工。因此，应根据不同的转速和载荷条件选择不同的轴承预紧值。

　　安装误差和摩擦磨损会导致轴承间隙过大，当施加载荷变化或转速变化时，会使电主轴的旋转误差迅速变大。这是因为在外加载荷的作用下，轴承间隙会使电主轴的转轴在径向上产生一定程度的静位移。此时，电主轴转轴的运动不再是规律的旋转运动，而是复杂的周期性运动。

　　在数控机床的实际生产加工中，电动主轴既要承受切削运动带来的径向力和轴向力，又要承受旋转运动产生的扭矩载荷。当电主轴运行时，角接触球轴承的动态特性会发生变化。在离心力的作用下，球轴承将在角接触球轴承的外滚道上施加载荷。同时，角接触球轴承会产生由球轴承旋转引起的扭矩，即陀螺力矩。离心力和陀螺力矩的双重作用会引起滚珠轴承与内外滚道的摩擦。因此，在较长的使用周期内，电主轴不仅会出现转轴的疲劳断裂，而且会由于磨损导致角接触球轴承的间隙较大，严重的情况下甚至会发生疲劳损伤。这些劣化现象将直接导致电主轴轴端径向跳动变大，并间接降低或失去电主轴的预紧力，降低系统刚度，增加振动，增加工作噪声和热特性的退化。