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Timken圆锥滚子轴承基本介绍

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。铁姆肯公司已经通过开发下列项目，满足了这一挑战的要求：

• 特殊的轴承内部几何形状
• 创新的轴承设计

由于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，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轴承。在这一阶段，即使这些轴承性能良好，仍然建议更换，因为轴承可能由于某一点的磨损而丧失精度。

轴承更换
 

即使在若干年运转后认为设备已经老化，仍然不建议用标准精度的轴承替换初始的精密轴承。因为标准精度轴承较高的跳动量会导致主轴运转的失控，同时也会导致加工零件的精度降低以及工具提早磨损。

最佳的措施是将同样精度等级的轴承安装到初始设备中。更换后的内外圈应该使设备到达初始精度等级。

检验

在任何精密设备上的轴承更换不会使其完全恢复初始精度，如果相关部件（主轴、轴承座、螺母、隔圈）在尺寸或者形状上出现明显缺陷，轴承会将这种缺陷反映在工件上。系统的总跳动量为每个部件跳动量之和。精密轴承最大跳动量不超过其精度等级规定的数值，但也不会减小主轴和轴承座所产生的跳动量。

仔细检查相邻部件，再进行合适的整修。如果需要，必须在重新安装轴承前完成上述工作。需要特别检查的事项是几何形状（圆度、圆柱度、同心度）、表面情况（裂纹、毛刺）、尺寸（内径、外径和宽度）和最终配合等级。

重新装配

对原始设备，技术部分介绍的指导方针完全适用。

精密轴承类型

精密圆锥滚子轴承中最常见的类型为单列的 TS 型和 TSF 型轴承，双列的TDO 型轴承。

这些轴承类型包含了针对机床应用特别设计的产品，例如仅有精密级产品的可变预载 Hydra – RibTM 轴承、高速 TSMA 轴承和紧凑的TXR 交叉滚子轴承。

铁姆肯公司精密轴承尺寸范围从小于 20.000 mm（ 0.7874 英寸）内径到大于 2000.00 mm（ 78.7402 英寸）外径，这取决于轴承类型。

铁姆肯公司确保有专门的工厂生产精密圆锥滚子轴承，从而体现这一市场的重要性。简而言之，轴承的精密质量是通过加工制造实现的，而不是从标准精密等级的轴承中挑选出来。为了提高可靠性，铁姆肯公司轴承都是采用高质量合金钢制造而成。

TIMKEN球轴承游隙和预紧指南

TIMKEN球轴承在安装前，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轴承“预加载”后的形变量。TIMKEN球轴承在安装时，这些面夹紧在一起，轴承的反面对齐，轴承部件由于压力作用，使滚珠接触各自的滚道，消除轴承的初始间隙。因此，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，铁姆肯公司的精密球轴承在设计和生产时，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。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轴承游隙和预紧指南

圆锥滚子轴承

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，还要重点考虑轴承的布局，特别要考虑轴承的跨距，以评估其对轴承游隙的影响。

已经证明，存在某一个优化的轴承跨距以获得较好的刚度。同样地，一个优化的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。任何类型轴承都存在这种现象，并且其直接影响到轴承的游隙。 如果纯径向轴承（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锁紧装置

在大多数情况下，简单的2TS（F）主轴布置结构，通过调整尾部轴承内圈的位置来调整游隙。最常用的装置是采用一个精密的调整螺母。为了在游隙设定后保持螺母的锁紧状态，必须设锁紧装置：或者利用两个成180°相对方向的螺钉轴向拧紧螺纹，或者在软金属材质的衬套上施加螺钉径向压力。

TIMKEN为了改善精度，还可将磨制隔套、按一定垂直度磨制的主轴轴肩和精密锁紧螺母配合一起使用。良好的磨制隔套表面平行度与主轴轴肩垂直度能够保证内圈大端面的准确定位。这种安装配置还可保证最初设定的游隙不会被最终用户改动。列出了使用磨制隔套的两种不同方案。注意上述方案的实际使用过程中，可用通过隔套调整来增加或减小初始游隙的设定值。

一个保证主轴良好对中精度、圆度和挡肩垂直度的加工方法是，在一次加工过程中完成内圈安装面和轴肩的磨加工。按照这种方法，TIMKEN还可将调整螺母（如果有的话）锁紧在螺纹上，打磨螺母的支撑面。这种方法可消除由于螺母内部螺纹间隙造成的的任何可能缺陷。