隨著數(shù)控機床工作精度和速度等要求日益提高，高精度絲杠軸承在機床行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。軸承精度、安裝配合和溫升決定了機床驅(qū)動單元的精度,從而影響著機床的加工精度。軸承失效后簡單更換并不能排除再次失效的風(fēng)險,需要分析失效原因并加以改進,旨在主動改善軸承生命周期,防止由相同原因?qū)е碌脑偈А?/p>

1、絲杠軸承安裝工況

圖1為某機床廠家的絲杠軸承布置圖,具體參數(shù)為:絲杠φ40 mm x 10 mm；長度800 mm；立式安裝；承載3000 N。圖中①、③處軸承均為FAG ZKLF3080；②處軸承為FAG ZKLF2575。 軸系溫升未知, 預(yù)拉伸量未知。

2、軸承失效情況

據(jù)用戶反映,機床在運行一段時間后軸承出現(xiàn)失效,導(dǎo)致機床不能正常運行。經(jīng)拆解發(fā)現(xiàn)，ZKLF2575軸承外圈內(nèi)側(cè)滾道及內(nèi)圈外側(cè)滾道均產(chǎn)生剝落,且內(nèi)圈出現(xiàn)滑動痕跡 ,詳細情況如圖2所示。

3、失效原因分析

根據(jù)失效絲杠參數(shù),假設(shè)溫升為5℃,則因溫升產(chǎn)生的絲杠預(yù)拉伸力F為：F=∆lAE/l;∆l=∆Kal。式中∆l為絲杠預(yù)拉伸量；A為絲杠軸的藏面積；E為彈性模量，210 GPa；∆K為溫度變化量；a為熱膨脹系數(shù),11.7μm/（m¹·℃¹）。將已知數(shù)據(jù)代入(1)式經(jīng)計算得溫升為5℃時產(chǎn)生的力F=15438N。

根據(jù)FAG軸承樣本中的軸承承載能力圖,絲杠軸承ZKLF2575的極限承載力約為5500 N,而軸系溫升產(chǎn)生的力達到15438 N,遠大于軸承的極限承載能歷從而導(dǎo)致軸承早期失效。通過分析和計算，失效原因為絲杠在運轉(zhuǎn)過程中溫升過大，絲杠伸長,增加了軸承的載荷，導(dǎo)致軸承發(fā)生失效。

4、總結(jié)：

導(dǎo)致絲杠軸承失效的原因是：運轉(zhuǎn)過程中溫升過高而導(dǎo)致。

解決方法為：當絲杠軸承出現(xiàn)預(yù)載過大的情況時，除了可以通過增加預(yù)拉伸量（0.02-0.03mm建議值）來補償外，還可以通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)，增加蝶形彈簧（類似于彈性預(yù)緊）來改善升溫對軸承的影響，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，目前該結(jié)構(gòu)在很多日系機床上已成功應(yīng)用。