主軸スピンドルのスラストガタについて

Question

NCマシニングの主軸スピンドルの管理としてスラスト方向とラジアル方向の
ガタを主軸先端にダイヤルゲージを当てトルクを加えスラスト、ラジアルガタ
の測定を行いました。結果、１台/５０台中にスラストガタが３０μ有りましたので、ベアリング交換を実施しました。
主軸スピンドルの仕様は固定側（前部）７０１３ＣＤＢＢ　自由側（後部）
ＮＮ３０１２となっています。
ベアリングを現物確認したところ、固定側の７０１３ＣＤＢＢの外輪に
クリープを確認し測定結果、前蓋による外輪押しが全く有りませんでした。
（ベアリング交換実施時は０．０２前蓋でベアリングの外輪を押しています）
内輪は丸ナットでしっかり締められていて緩みは有りません。
はめあいは測定結果７０１３ＤＢＢは内輪しまりばめ、外輪すきまばめです。
ベアリング交換後はスラストガタ１μ　ラジアルガタ１μと安定していますが
何故、前蓋で外輪を押さないとスラストガタが発生するのか、カタログ、参考書等を調べましたがメカニズムがはっきりと理解できません。
また、ラジアルガタは内輪を締めれば、何故ガタが無くなるのでしょうか？
よろしくお願いします

Answer

機械保全のカテゴリーですので、念のため用語の誤りを指摘
させていただきます。

×与圧・・・飛行機のキャビンなどの空気圧を調整する
○予圧・・・ベアリングに予め締め代を設けてガタを無くして
　　　　　　剛性を持たせる

投稿者さんの会社では自社でマシニングセンタの主軸ベアリングを
交換されるのですか。凄いですね。

Answer

使用されたベアリングがアンギュラの接触角15度タイプ

当然、アキシヤル(スラスト)方向に与圧を与える事で
ラジアル方向にも剛性が出せます。

ベアリングメーカーの組図などを見ればイメージが湧くと思うが。

与圧には研削用スピンドルなどに採用される「定圧与圧」
機械主軸などで採用される「定位置与圧」があります。

「定圧与圧」は内部にバネなどを組み込み文字通り定圧で与圧をかけます。
「定位置与圧」は間座などを使い一定の寸法の締代で与圧をかけます。

アンギュラタイプのベアリングは与圧をかけることで本来の機能を出せます。

ついでに
「７０１３ＣＤＢＢ」の「Ｃ」は接触角を表し
「Ａ」→３０度　「Ｂ」→２０度　「Ｃ」→１５度　となります。

一般的に角度が小さい方が最高回転が高く、アキシヤル荷重が小
角度が大きい方が最高回転が低く、アキシャル荷重 大に耐えられる。

ＤＢＢの組合せなら背面の４ケ組みですね。

通常はベアリングメーカーに与圧量・精度等級 などを指定して購入します。

与圧量とは外輪と内輪の寸法差と考えた方が分りやすいかも知れないが
実際は内輪・外輪の幅の位置差です。

事前に一定の与圧量を設定し 外径・内径寸法をそろえて組合せをフリーにした
ＤＵ(２枚組み) ＴＵ(３枚組み)などがあります。

今回のケースでは事前に４個組みで寸法管理された物を使うのが良策だが
ＤＵを2setでも対応は可能です。
但し、事前に測定して間座の加工が必要になる。

多分、Ｐ４の精度等級であると思うが、最近はＰ２の等級の物もあります。

自社でベアリング交換をされる場合
機械メーカーを通じてベアリングを購入される場合が多い
経験的に その方が安全で失敗も少なくリスクが軽減されます。

参考(ベアリングの追加工の会社です)
http://www.sks-sanko.co.jp/polish/index.html?lid=502#p1

主軸スピンドルのスラストガタについて