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[卧式数控镗床加工的优点]机床轴承选型分析

作者:以沫      发布时间:2021-04-10      浏览量:1
轴承作为机床主轴和转台的核心部件,对机床

轴承作为机床主轴和转台的核心部件,对机床的运行表现起着重要作用。本文主要阐述主轴承的选择和转台轴承的选择。主轴作为机床的重要部件,性能直接影响机床的旋转精度、转速、刚性、温度上升、噪音等参数,影响工件的加工质量。为了保持优秀的机床加工能力,必须配备高性能的轴承。1主轴轴承的选择型、机床主轴使用的轴承精度应在ISOP5或以上(P5或P4为ISO精度等级,通常从低到高(P0、P6、P5、P4、P2),而数控机床、加工中心等高速、高精度机床的主轴支承应在ISO4或以上。主轴承包括角接触球轴承、圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承等类型。1.1精密角接触球轴承,使用广泛,角接触球轴承的滚动体是球,因为它是点接触(与滚动轴承的线接触不同),所以可以提供更高的转速、更小的发热量和更高的旋转精度。在一些超高速的主轴应用场合,也会采用陶瓷球(一般为si........................................................................................................................................................................................................................................................................与传统式的全淬透钢球相比,陶瓷球材本身的特性赋予了陶瓷球轴承具备高刚度、高转速、耐高溫、使用寿命长的特性,以满足高端客户对机床轴承产品的要求。角接触球轴承的接触角,现在流行的是15和25的接触角,通常15的接触角具有较高的转速性能,25的接触角具有较高的轴向承载能力。由于预载的选择对精密角接触球轴承的应用有很大影响,因此在高载荷、高刚性的情况下,一般选择中型或重型轴承预载的高转速、高精度的应用时,在轴承的初期选择中,需要注意选择合适的预载。预载一般分为轻型、中型、重型三种,一般轻型预载比较常见。为了方便客户的使用,目前世界上一些主要的轴承制造商通常提供预磨轴承端面并加载的轴承,即通常所说的万能配对精密角接触球轴承形式。这种轴承免除了客户的预载调节,节省了安装时间。1.2精密圆柱滚子轴承,在机床主轴的应用中,也使用双列精密圆柱滚子轴承,通常与精密角接触球轴承或推力轴承组合应用。这种轴承可承受较大的径向负荷,允许较高的转速。轴承中的两列滚子以交叉方式排列,旋转时的变动频率比单列轴承大幅度提高,振幅下降60%-70%。这种轴承通常有两种形式:NN30、NN30K两种系列轴承的内圈边缘,外圈可分离的NNU49、NNU49K两种系列轴承的外圈边缘,内圈可分离,其中NN30K和NNU49K系列的内圈为锥孔(锥度1:12),与主轴的锥形轴颈配合,轴向移动内圈,使内圈膨胀圆柱孔轴承通常采用热安装,利用盈馀减少轴承的间隙,或者预紧轴承。内圈可分离的NNU49系列轴承,一般在内圈安装主轴后精加工滚筒,提高主轴的旋转精度。1.3精密圆锥滚子轴承。在一些重载和对速度有一定要求的机床应用中,如锻件的荒磨、石油管道的丝绸机、重型机床和铣床等。选择精密圆锥滚子轴承是理想的方案。圆锥滚子轴承的滚子是线接触的设计,可以为主轴提供高刚性和负荷,另外圆锥滚子轴承是纯滚子的轴承设计,可以很好地降低轴承的运转扭矩和发热,确保主轴的转速和精度。圆锥滚子轴承在安装过程中可以调节轴向预载(游隙),因此客户可以在轴承的整个使用周期中更好地优化轴承游隙调节。2转台轴承的选型,在数控机床中常用的旋转台有分度台和数控旋转台。数控机床在加工某些零件时,除了需要x、y、z三个坐标轴的直线进给运动外,还需要x、y、z三个坐标轴的圆周运动,分别称为a、b、c轴。数控旋转工作台除了可以实现圆周进给运动外,还可以完成分度运动。分度工作台的作台的功能只是将工件与自动换刀装置配合使用,实现工件一次安装可以完成几个面的各种工序,大大提高了工作效率。数控转台的外形和分度转台没什么区别,但结构具有一系列特点。由于数控转台可以实现进料运动,因此在结构上与数控机床进料驱动机构有很多共同点。不同之处在于,驱动器实现了直线进给运动,而数控转台实现了圆周进给运动。旋转工作台广泛应用于各种数控铣床、镗床、各种立车、铣床等机床。除了要求旋转工作台能够很好地承受工件的重量外,还需要保证承载下的旋转精度。转台轴承作为转台的核心部件,在转台运行中,不仅需要高承载能力,还需要高旋转精度、高抗倾覆能力、高旋转能力等。2.1推力球轴承、圆柱滚子轴承、初始推力球轴承可承受一定的轴向力,因此该轴承主要用于承受工件重量的圆柱滚子轴承主要用于径向定位和承受外部径向力(如切削力、铣削力等)。这种设计应用广泛,成本也比较低。由于推力球是触的轴承,轴向承载力比较有限,主要用于小型或中型机床旋转工作台。另外,推力球的润滑也很困难。2.2静压轴承,精密圆柱滚子轴承,静压轴承是外部供应压力油,在轴承内设置静压载油膜,实现润滑的滑动轴承。静压轴承从启动到停止一直在润滑下工作,因此不磨损,寿命长,启动功率小,此外,该轴承具有旋转精度高、油膜刚性大、能抑制油膜振动等优点。精密圆柱滚子轴承具有良好的径向承载力,采用精密级轴承,旋转工作台的旋转精度也得到保证。使用这种设计的旋转台可以承受很高的轴向力,有些工件的重量超过200t,转台直径超过10m。但是,这种设计也有不足之处,静压轴承必须附有专用的供油系统供应压力油,维护复杂,成本也高。2.3交叉滚子轴承、交叉滚子轴承在转台上的应用比较普遍。交叉滚轮轴承的特点是轴承中有两个滚轮,两排交叉排列的滚轮。与传统的推力轴承径向定心轴承组合相比,交叉辊轴承结构紧凑,体积小,简化了工作台的设计,降低了转台的成本。由于使用优化的预紧力,这种轴承刚性高,转台的刚性和精度也得到保证。由于两排交叉滚子的设计,轴承的有效跨度显着提高,这种轴承具有很高的抗倾覆力矩。交叉滚子轴承分为圆柱交叉滚子轴承和圆锥交叉滚子轴承两种。通常,圆柱交叉滚轮轴承价格低于圆锥交叉滚轮轴承,适用于转速相对较低的转台应用,圆锥交叉滚轮轴承采用圆锥滚轮计,具有运转精度高、转速能力强、轴长度和加工成本低等优点。交叉辊轴承适用于各种类型的立式或卧式镗床,以及立式磨削、立式车和大型齿轮铣床。综上所述,为了能够选择合适尺寸和类型的轴承,需要综合考虑各种工况条件,如运行速度、润滑、安装类型、主轴刚度、精度等要求。就轴承本身而言,只有充分理解其设计特点和其优缺点,才能充分发挥轴承的性能。轴承作为机床主轴和转台的核心部件,对机床的运行表现起着重要作用。