Page 65 - 理化检验-物理分册2023年第四期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202304013

数控车床主轴轴承转动不良原因

李天夫 , 钟云飞 1 , 2 , 屈 伸 , 董 晨 , 张哲峰 1

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( 1. 中国科学院 金属研究所, 沈阳 110016 ; 2. 沈阳工业大学, 沈阳 110870 )
摘 要: 某数控车床主轴轴承发生损伤, 采用宏观观察、 化学成分分析、 扫描电镜和能谱分析、 金
相检验、 硬度测试等方法分析了轴承的损伤原因。结果表明: 两个主轴轴承均发生早期接触疲劳,
但损伤程度轻微; 其中一个轴承滚道表面存在磨粒磨损形成的损伤凹坑和犁沟, 磨粒为车床加工产
生的硬铝碎屑, 碎屑进入该轴承内, 在接触表面形成挤压凹坑, 并随滚动体运动, 在滚道表面形成犁
沟, 从而使接触区的粗糙度增大, 最终导致轴承转动不良并出现异响。
关键词: 数控车床; 轴承; 接触疲劳; 磨粒磨损; 转动不良

中图分类号: TB31 ; TH133.33 ; TG659 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 04-0049-05

Reasonsfor p oorrotationofdi g italcontrolledlathemainshaftbearin g

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1 , 2
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LITianfu , ZHONGYunfei , UShen , DONGChen , ZHANGZhefen g 1
Q

( 1.InstituteofMetalResearch , ChineseAcadem y ofSciences , Shen y an g 110016 , China ;

2.Shen y an gUniversit y ofTechnolo gy , Shen y an g 110870 , China )

Abstract : Themainshaftbearin gofadi g italcontrolledlathewasdama g ed.Thecausesofbearin gdama g e

wereanal y zedb ymacrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis , scannin g electronmicrosco py andener gy

s p ectrumanal y sis , metallo g ra p hicexaminationandhardnesstest.Theresultsshowthatearl ycontactfati g ue

occuredinbothmainshaftbearin g s , butthedama g ede g reewassli g ht.Thereweredama g e p itsandfurrowsformed

b y abrasivewearonthesurfaceofoneofthebearin g racewa y s.Theabrasive p articleswerehardaluminumdebris

p roducedb y lathemachinin g .Thedebrisenteredthebearin g , formedextrusionp itsonthecontactsurfaceand

movedwiththerollin gbod y .Thefurrowswereformedonthesurfaceoftheracewa y , whichincreasedthe

rou g hnessofthecontactareaandeventuall y ledto p oorrotationofthebearin g andabnormalnoise.

Ke y words : di g italcontrolledlathe ; bearin g ; contactfati g ue ; abrasivewear ; p oorrotation
数控车床主轴组件的回转精度是影响机床加工 的滚动接触疲劳寿命与材料的自身性能和外部条件
精度的主要因素之一, 而主轴轴承的稳定性对回转 有关, 自身性能主要包括材料的硬度、 组织均匀性和
精度起到关键作用 [ 1-3 ] 。轴承的服役工况复杂, 机床 夹杂物分布等, 外部条件则主要指接触表面的粗糙
主轴轴承的早期失效形式主要有: 接触疲劳失效、 断 度、 清洁度以及轴承系统的润滑情况等。车床主轴
裂失效、 腐蚀失效等 [ 4-5 ] 。由于转动中的轴承受到循 轴承在实际应用中发生的早期失效常由轴承的自身
环载荷作用, 因此各类机械轴承经常发生滚动接触 性能和外部条件共同作用引起。
疲劳失效 [ 6 ] 。轴承的滚动接触疲劳损伤主要发生在 某公司的一台数控车床主轴在转速为 500~

轴承套圈的滚道表面或近表面 [ 7-8 ] 。一般认为, 轴承 1000r / min时存在异响, 判断主轴轴承发生早期失
效。该数控车床用于加工硬铝零件, 常用的工作转

速为6000~8000r / min , 车床主轴轴承型号为

收稿日期: 2022-06-17
7014AC , 属于 角 接 触 球 轴 承。轴 承 套 圈 材 料 为

基金项 目: 中 国 科 学 院 战 略 性 先 导 科 技 专 项 ( C 类)( XDC
04040501 ) GCr15钢, 滚珠材料为 SiC 。笔者采用宏观观察、 化
作者简介: 李天夫( 1990- ), 男, 硕士, 工程师, 主要研究方向为
学成分分析、 扫描电镜( SEM ) 和能谱分析、 金相检
金属构件失效分析
验、 硬度测试等方法分析了轴承的损伤原因, 以防止

通信作者: 屈 伸, s q u@imr.ac.cn
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