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機床主軸和轉台應該選擇哪種軸承?

[ 发布日期:2016-06-22 点击:4086 来源:洛陽彙普軸承有限公司 【打印此文】 【關閉窗口】]
    機床工具行业作为机械装备工业的重要组成部分,在整个民经济的发展过程中起着举足轻重的作用。据统计,在般的机器制造中,機床所担负的加工工作量占总制造工作量的40%60%左右,因而機床業發展水平通常是個工業發展水平的標志。隨著現代制造業的日益發展,客戶對于工業母機—機床的要求也越來越高。目前,新材料、新工藝、新設備的不斷湧現,對機床的加工能力帶來了許多的挑戰,爲了能滿足對上述結構件的加工,現代機床正向著“高速、精密、複合、智能化”的方向發展。

隨著我産業結構升的深入,機床行業內也顯示産業結構升的趨勢,即數控機床比例逐步上升,在數控域,高數控機床(如重型機床、智能機床等)所占的比例也不斷上升,重型機床産品主要是爲能源(火電、水電、核電、風力發電)、船舶制造、工程機械、冶金、航天、軍工、交通運輸(鐵路、汽車)等主要工業支柱産業以及重點工程項目服務,重點工程項目爲重型機床提供了廣闊的市場。

本文主要介绍如何选择機床中应用于主軸軸承和轉台軸承的軸承类型

、主軸軸承

主軸作爲機床的關鍵部件,其性能會直接影響到機床的旋轉精度、轉速、剛性、溫升及噪音等參數,進而會影響工件的加工質量,例如零件的尺寸精度,表面粗糙度等指標。因此,爲了保持的機床加工能力,必須配用高性能的軸承。用于機床主軸上的軸承精度應爲ISO P5或以上(P5P4ISO的精度等,通常從低到高爲P0P6P5P4P2),而對于數控機床、加工中心等高速、高精密機床的主軸支承,則需選用ISO P4或以上的精度;主軸軸承包括角接觸球軸承、圆锥滚子軸承,以及圓柱滾子軸承等类型。

精密角接觸球軸承

在上述的几种軸承中,以精密角接觸球軸承的使用为广泛。VWIN德赢都知道角接觸球軸承的滚动体是球;因为它是种点接触
(區別于滾子軸承的線接觸),所以它能提供更高的轉速、更小的發熱量和更高的旋轉精度。在些超高速的主軸應用場合,還會采用陶瓷球(般爲Si3N4或者是Al2O3)的混合型軸承。與傳統的淬透鋼球相比,陶瓷球材料自身的點賦予了陶瓷球軸承具有高剛度、高轉速、耐高溫、壽命長的點,從而滿足高客戶對機床軸承産品的需求。

角接觸球軸承的接觸角而言,目前比較流行的是15o25o的接觸角;通常15o的接觸角具有比較高的轉速性能,而25o的接触角具有较高的轴向承载能力。由于预载的选择对于精密角接觸球軸承应用的影响非常大,例如,在高承载、高刚性的场合,般会选用中型或重型的軸承预载;而针对些高转速、高精度的应用场合,VWIN德赢在軸承的早期选型中,需要注意选择合适的预载,般轻预载比较常见。预载般分成轻型、中型、重型三种;为了方便客户的使用,目前世界上的几大軸承制造商都普遍提供预先研磨軸承面而加预载的軸承,也就是VWIN德赢通常所说的配对精密角接觸球軸承形式。该类軸承免去了客户的预载调节,从而节省了安装时间。

角接觸球軸承

精密圓錐滾子軸承

在些重載且對速度有定要求的機床應用場合中---如锻件的荒磨、石油管道的车丝机、重型车床和铣床等,选择精密圓錐滾子軸承是种比较理想的方案。由于圆锥滚子軸承的滚子是线接触的设计,因此它能为主轴提供很高的刚性和承载;另外,圆锥滚子軸承是种纯滚动的軸承设计,它能很好的降低軸承运转扭矩和发热,从而确保主轴的转速和精度。由于圆锥滚子軸承能够在安装过程中调节轴向预载(游隙),这能让客户在軸承的整个使用周期中更好地优化軸承游隙调节。

此外,在些內圈擋邊線速度大于30/秒的高速應用中,某些殊設計的圓錐滾子軸承也能滿足要求,如TSMA軸承或Hydra-Rib液力浮動擋邊軸承。TSMA軸承的擋邊有多個軸向方向的潤滑油孔,可采用循環油潤滑或油霧潤滑,離心力可將油分布到滾子與擋邊接觸區,從而能更充分地潤滑軸承,提高軸承轉速。而Hydra-Rib液力浮動擋邊軸承是爲優化主軸系統的預載而設計,軸承有可浮動的擋邊,與滾子大接觸,不像常見的軸承有固定內圈擋邊;且該浮動擋邊由“壓力”系統定位,這樣就能保證軸承在各個工況條件下都能發揮異的性能,並且已經成功的在內客戶中使用。

二、轉台軸承

數控機床中常用的回轉工作台有分度工作台和數控回轉工作台。數控機床在加工某些零件的時候,除了需要XYZ三個坐標軸的直線進給運動外,有時候還需要有繞XYZ三個坐標軸的圓周運動,VWIN德赢分別稱爲ABC軸。

數控回轉工作台可用來實現圓周進給運動。數控回轉工作台(簡稱數控轉台)除了可以實現圓周進給運動之外,還可以完成分度運動。而分度工作台的功用只是將工件轉位換面,和自動換刀裝置配合使用,實現工件次安裝能完成幾個面的多種工序,因此,大大提高了工作率。數控轉台的外形和分度工作台沒有多大差別,但在結構上則具有系列的點。由于數控轉台能實現進給運動,所以它在結構上和數控機床的進給驅動機構有許多共同之處。不同點是驅動機構實現的是直線進給運動,而數控轉台實現的是圓周進給運動。

回轉工作台廣泛地使用于各種數控銑床、镗床、各種立車、立銑等機床上。除了要求回轉工作台能很好地承受工件重量外,還需要保證其在承載下的回轉精度。轉台軸承,作爲轉台的核心部件,在轉台運行過程中,不僅要具有很高的承載能力,還需具備高回轉精度、高抗傾覆能力、以及較高的轉速能力等。在回轉工作台設計中,使用的比較多的軸承類型大致分爲這麽幾種:

推力球軸承+圓柱滾子軸承

推力球軸承能承受定的轴向力,所以该軸承主要用于承受工件的重量;而圓柱滾子軸承主要用于径向的定位和承受外部的径向力(例如切削力、铣削力等)。该类设计应用广泛,并且成本也相对比较的低廉。由于推力球是种点接触的軸承,所以它的轴向承载力相对比较有限,主要用于小型或中型的機床回转工作台中。此外推力球的润滑也比较困难。

靜壓軸承+精密圓柱滾子軸承

靜壓軸承是种靠外部供给压力油,在軸承内建立静压承载油膜以实现液体润滑的滑动軸承。液体靜壓軸承从起动到停止始终在液体润滑下工作,所以没有磨损,使用寿命长,起动功率小;此外,这种軸承还具有旋转精度高,油膜刚度大,能抑制油膜振荡等优点。精密圓柱滾子軸承具有很好的径向承载力,并且由于采用了精密的軸承,回转工作台的回转精度也能得到很好地保证。使用该类设计的回转工作台能承受很高的轴向力,有些工件的重量超过200噸以上,轉台直徑超過10米。但是该类设计也有些不足之处,由于靜壓軸承必须附带套用的供油系统来供给压力油,维护比较复杂,而且成本也比较高。

交叉滾子軸承在轉台上的應用也比較的普遍。交叉滾子軸承的征是軸承中有兩個滾道,兩排交叉排列的滾子。與傳統的推力軸承+徑向定心軸承組合相比,交叉滾子軸承結構緊湊,體積小巧,並簡化了工作台設計,從而降低了轉台的成本。

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