精密机床主轴轴承几何误差与旋转精度的关系研究
精密机床是机械制造业的工作母机，机床加工精度决定了机械装备的精度。机床主轴是精密机床的核心部件之一，其中主轴轴承的旋转精度对主轴的回转精度有重要影响，进而影响了精密机床的加工精度。精密机床的加工精度越高，对主轴轴承的旋转精度要求也越高。滚动轴承的旋转精度主要受轴承零件几何误差的影响，目前关于轴承零件几何误差对轴承旋转精度影响机理的研究尚不充分，导致高精度轴承的理论设计水平与实际工程需要存在较大差距。因此，研究轴承零件几何误差对轴承旋转精度的影响规律，对高精度轴承的研发和工程应用具有重要意义。 本文以精密机床角接触球轴承为研究对象，建立角接触球轴承旋转精度数值仿真模型，以轴承套圈的径向、轴向跳动为旋转精度参数，分析轴承零件几何误差对轴承旋转精度的影响。本文主要研究内容如下： (1)根据角接触球轴承的几何和运动关系，考虑内、外圈沟道的圆度误差，建立轴承内圈和外圈旋转精度数值仿真模型，提出轴承套圈与钢球表面接触时的最短距离计算方法和套圈与钢球接触时的稳定接触状态判据。在特定圆度误差阶次推导出轴承外圈旋转精度的理论解，与仿真计算结果对比，验证数值仿真模型的准确性。 (2)根据建立的轴承外圈旋转精度数值仿真模型，分别考虑内圈和外圈沟道圆度误差阶次、圆度误差幅值和钢球个数对外圈旋转精度的影响，开展轴承旋转精度影响机理研究。研究结果表明，轴承外圈径向、轴向跳动随着内、外圈沟道圆度误差阶次的变化呈周期性变化规律，周期等于钢球个数；在某些圆度误差阶次，轴承径向跳动或轴向跳动显著增大，轴承旋转精度降低；圆度误差幅值越大，轴承旋转精度越低。 (3)建立基于钢球直径误差的轴承外圈旋转精度数值仿真模型，研究钢球直径误差及其排布方式对轴承旋转精度的影响。研究结果表明，在轴承全部钢球中，当单个钢球存在直径误差时，直径误差越大，轴承旋转精度越低；当多个钢球存在直径误差时，误差钢球的排布方式对轴承旋转精度有较大影响。 根据本文的研究内容，可以分析角接触球轴承零件几何误差对轴承旋转精度的影响规律，基于轴承零件几何误差预测轴承的旋转精度，这对提升高精度滚动轴承的理论设计水平具有积极作用。
精密机床;滚动轴承;几何误差;旋转精度
河南科技大学
硕士
机械工程
李济顺;王东峰
2021
中文
TG502.13
2022-04-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）