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机床主轴和转台的轴承选型

公布工夫:2015-1-20 10:15:23                  点击次数:5388 次

      轴承作为机床主轴和转台的焦点部件,对机床的运转体现起到了无足轻重的作用。为了能挑选符合尺寸和范例的轴承,必要综合思量种种工况条件,比方运转速率、光滑、安置范例、主轴刚度、精度等要求。

      机床东西行业作为机器配备产业的紧张构成部门,在整个百姓经济的生长历程中起着无足轻重的作用。据统计,在一样平常的呆板制造中,机床所担负的加工事情量占总制造事情量的40%-60%左右,因此机床业生长程度通常是一个国度产业生长程度的标记。现在,新质料、新工艺、新设置装备摆设的不停涌现,对机床的加工本领带来了很多的挑衅,客户对付机床的要求也越来越高,为了能满意对上述布局件的加工,当代机床正向着“高速、细密、复合、智能化”的偏向生长。本文重要先容怎样挑选机床中使用于主轴和转台的轴承范例。

   

      主轴轴承
      主轴(图1)作为机床的要害部件,其功能会间接影响到机床的旋转精度、转速、刚性、温升及乐音等参数,进而会影响工件的加工质量,比方零件的尺寸精度,外貌粗糙度等目标。因而,为了连结良好的机床加工本领,必需配用高功能的轴承。用于机床主轴上的轴承精度应为ISO P5或以上,而对付数控机床、加工中央等高速、高细密机床的主轴支承,则需选用ISO P4或以上的精度;主轴轴承包罗角打仗球轴承、圆锥滚子轴承,以及圆柱滚子轴承等范例。
   

      细密角打仗球轴承
      在上述的几种轴承中,以细密角打仗球轴承(图2)的利用最为遍及。角打仗球轴承能提供更高的转速、更小的发热量和更高的旋转精度。在一些超高速的主轴使用场所,还会接纳陶瓷球 (一样平常为Si3N4大概是AI203)的混淆型轴承。与传统的全淬透钢球相比,陶瓷球质料本身的特点付与了陶瓷球轴承具有高刚度、高转速、耐低温、寿命长的特点,从而满意高端客户对机床轴承产物的需求。
  

      就角打仗球轴承的打仗角而言,现在比力盛行的是15°和25°的打仗角;通常15°的打仗角具有比力高的转速功能,而25°的打仗角具有较高的轴向承载本领。为了方便客户的利用,现在天下上的几大轴承制造商都广泛提供事后研磨轴承端面而加预载的轴承,也便是全能配对细密角打仗球轴承情势。该类轴承免除了客户的预载调治,从而节流了安置工夫。
   

      细密圆锥滚子轴承
      在一些重载且对速率有肯定要求的机床使用场所中,如锻件的荒磨、煤油管道的车丝机、重型车床和铣床等,挑选细密圆锥滚子轴承是一种比力抱负的方案。由于圆锥滚子轴承的滚子是线打仗的设计,因而它能为主轴提供很高的刚性和承载;别的,圆锥滚子轴承是一种纯转动的轴承设计,它能很好的低落轴承运转扭矩和发热,从而确保主轴的转速和精度。由于圆锥滚子轴承可以或许在安置历程中调治轴向预载(游隙),让客户在轴承的整个利用周期中更好地优化轴承游隙调治。
 

  

      别的,在一些内圈挡边线速率大于30m/s的高速使用中,某些特别设计的圆锥滚子轴承也能满意要求,如TSMA轴承或HydraRib液力浮动挡边轴承(图3)。
   

      对付圆锥滚子轴承的精度挑选而言,ISO P5级的轴承重要使用在传统的车床和铣床中;要是是加工中央、磨床等使用,通常会挑选ISO P4或以上的细密轴承。在主轴设计中,比力罕见的圆锥滚子轴承结构有两种。第一种是前端和后端各接纳一个圆锥滚子轴承,并接纳面临面的安置方法(图4);这类设计布局紧凑,刚度高且便于安置和调治。

   

      第二种是接纳两个圆锥滚子轴承面临面安置作为主轴的前端,尔后端利用一个双外圈、两个单内圈的轴承(TDO)作为浮动端利用(图5);由于具有浮动本领,这类设计能很好地蒙受主轴的轴向热收缩,且刚度很高,包管了机床的精度。
   

      细密圆柱滚子轴承
在机床主轴的使用中,双列细密圆柱滚子轴承也会被利用到,通常与细密角打仗球轴承或推力轴承组合使用。此类轴承能蒙受较大的径向载荷并容许有较高的转速。轴承中的两列滚子以交织方法分列,旋转时颠簸频率比单列轴承大幅进步,振幅低落 60%-70%。此类轴承通常有两种情势:NN30、NN30K两个系列轴承内圈带挡边,外圈可分散;NNU49、NNU49K两个系列轴承外圈带挡边,内圈可分散,此中NN30K和NNU49K系列内圈为锥孔(锥度1:12),与主轴的锥形轴颈共同,轴向挪动内圈,可使内圈胀大,如许轴承游隙可以被减小乃至预紧轴承(负游隙形态)。圆柱孔轴承通常接纳热装,使用过盈共同减小轴承游隙,大概预紧轴承。对内圈可分散的NNU49系列轴承,一样平常在内圈装上主轴后再对滚道精加工,以进步主轴旋转精度。
 

  

      转台轴承
      数控机床中常用的反转展转事情台有分度事情台和数控反转展转事情台。数控机床在加工某些零件的时间,除了必要X、Y、Z三个坐标轴的直线进给活动外,偶然候还必要有绕X、Y、Z三个坐标轴的圆周活动,我们辨别称为 A、B、C轴(图6)。

   

      数控反转展转事情台(简称数控转台)可用来完成圆周进给活动,还可以完身分度活动。而分度事情台的服从只是将工件转位换面,和主动换刀安装共同利用,完成工件一次安置能完成几个面的多种工序,因而,大大进步了事情服从。数控转台的形状和分度事情台没有多大差异,但在布局上则具有一系列的特点。由于数控转台能完成进给活动,以是它在布局上和数控机床的进给驱动机构有很多配合之处。差别点是驱动机构完成的是直线进给活动,而数控转台完成的是圆周进给活动。
   

      反转展转事情台遍及地利用于种种数控铣床、镗床、种种立车、立铣等机床上。除了要求反转展转事情台能很好地蒙受工件分量外,还必要包管其在承载下的反转展转精度。转台轴承,作为转台的焦点部件,在转台运转历程中,不但要具有很高的承载本领,还需具有高反转展转精度、高抗颠覆本领、以及较高的转速本领等。在反转展转事情台设计中,利用的比力多的轴承范例大抵分为这么几种:
   

      推力球轴承+圆柱滚子轴承
      推力球轴承能蒙受肯定的轴向力,以是该轴承重要用于蒙受工件的分量;而圆柱滚子轴承重要用于径向的定位和蒙受内部的径向力(比方切削力、铣削力等)。该类设计使用遍及,而且本钱也绝对比力的昂贵。由于推力球是一种点打仗的轴承,以是它的轴向承载力绝对比力无限,重要用于小型或中型的机床反转展转事情台中。别的推力球的光滑也比力困难。
   

 

      静压轴承+细密圆柱滚子轴承
      静压轴承是一种靠内部提供压力油,在轴承内创建静压承载油膜以完成液体光滑的滑动轴承。液体静压轴承从起动到制止一直在液体光滑下事情,以是没有磨损,利用寿命长,起动功率小;别的,这种轴承还具有旋转精度高,油膜刚度大,能克制油膜振荡等长处。细密圆柱滚子轴承具有很好的径向承载力,而且由于接纳了细密级的轴承,反转展转事情台的反转展转精度也能失掉很好地包管。利用该类设计的反转展转事情台能蒙受很高的轴向力,有些工件的分量凌驾200t以上,转台直径凌驾10m。但是该类设计也有一些不敷之处,由于静压轴承必需附带一套公用的供油体系来提供压力油,维护比力庞大,并且本钱也比力高。
   

      交织滚子轴承
      交织滚子轴承(图7)在转台上的使用也比力的广泛。交织滚子轴承的特性是轴承中有两个滚道,两排交织分列的滚子。与传统的推力轴承+径向放心轴承组合相比(图8),交织滚子轴承布局紧凑,体积玲珑,并简化了事情台设计,从而低落了转台的本钱。
   

      别的,由于利用了优化的预紧力,该类轴承具有很高的刚度,因此转台的刚度和精度也都失掉了包管。得益于两排交织滚子的设计,轴承的有用跨距能被明显地进步,以是该类轴承具有很高的抗颠覆力矩。在交织滚子轴承中,又分红两品种型:第一种是圆柱交织滚子轴承,第二种是圆锥交织滚子轴承。通常,圆柱交织滚子轴承代价比圆锥交织滚子轴承低,实用于转速绝对较低的转台使用中;而圆锥交织滚子轴承接纳了圆锥滚子的纯转动设计,因而该类轴承运转精度高,转速本领高,淘汰轴长度和加工本钱,热收缩招致多少尺寸的变革无限,接纳尼龙分开器,转动惯量低,启动扭矩低,易于控制角分度,优化预紧力,刚度高、跳动小,简朴但光滑充实。
  

 

      在轴承安置时,客户只需将交织滚子轴承预紧到保举的数值,而不用像静压轴承那样有一个庞大的安置调治流程。交织滚子轴承安置简朴,易于调解原有安置情势或维修要领。交织滚子轴承实用于种种范例的立式或卧式镗床,以及立磨、立车和大型齿轮铣床等使用。
   

      总而言之,轴承作为机床主轴和转台的焦点部件,对机床的运转体现起到了无足轻重的作用。为了能挑选符合尺寸和范例的轴承,必要综合思量种种工况条件,比方运转速率、光滑、安置范例、主轴刚度、精度等要求。就轴承自己而言,只要充实地相识它的设计特点以及由此带来的长处和缺陷,才气发扬出轴承的最佳功能。

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