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                  精密軸承在高速精密主軸設計中如何應用?

                  時間:2021-07-06 08:34:30 來源:洛陽匯普軸承有限公司

                  主軸軸承是決定主軸單元工作性能的重要元件,主軸系統剛度、承載能力、主軸高速性能、溫升性能、振動與噪聲等都與精密軸承有關。

                  1、精密主軸選型與配置

                  軸承種類的選擇應根據主軸技術指標,并考慮其經濟性和技術復雜性,在流體軸承和滾動軸承中選擇合適的軸承種類。

                  軸承選型與配置的依據是主軸系統受力性及主軸技術指標要求。軸承選型與配置實際上是根據技術指標,在剛度要求、轉速要求、負載大小、主軸結構設計對空間要求中求得平衡來進行軸承選型與配置。

                  高速機床主軸軸承般有角接觸軸承、圓柱滾子軸承和雙向角接觸軸承等幾種形式。對于高速輕載型高速主軸,前后支承般選用角接觸軸承。

                  高速主軸用角接觸軸承其接觸角主要有 15°和25°兩種。15°接觸角的軸承高速性較好,但軸向承載能力和剛度較低。通常,15°接觸角的角接觸球軸承多用于磨床、銑床和高速加工中心主軸。

                  高速主軸用滾動軸承其滾珠有鋼珠與陶珠兩種形式,陶瓷滾動軸承與同規格、同精度的鋼質軸承相比,其速度可提高 20%,溫升降低 35% 60%,壽命可提高 3 6 倍,陶瓷軸承的剛性較高,對內、外圈溫差不敏感,運轉中預緊力的變化也較小。因此在現代數控機床高速主軸中,陶瓷球軸承得到了廣泛的應用。


                  2、高速主軸單元支承結構設計

                  軸承限位方式及其限位元件直接影響到主軸單元總體精度指標,同時軸向限位元件也是保證軸承預緊力的重要元件之。

                  在現代數控機床主軸單元設計中,軸承軸向限位元件常用的有精密鎖緊螺母和階梯過盈套。

                  采用精密螺母方式安裝相對簡單,但對主軸螺紋部分加工精度要求高,因螺紋聯結本身是種動不平衡因素,這將影響主軸動平衡性能。因此這種結構形式般多用于 8 000 r/min 以下的機械式主軸。

                  對于更高轉速的主軸,其動平衡精度要求高。

                  為保證動平衡精度,軸承軸向限位元件通常選用階梯過盈套。這樣不需在主軸上加工螺紋,容易保證過盈套的定位面與軸心線垂直,主軸動平衡性好。但采用這種方式安裝拆卸都需要根據主軸形式設計相應的用工藝裝備,其安裝拆卸復雜,要求高。

                  3、高速主軸單元潤滑技術

                  高速主軸設計中,軸承潤滑技術是至關重要的環,潤滑與主軸高速性能、溫升、主軸成本、可維修性等都有密切關系。

                  高速主軸般采用的潤滑方式有脂潤滑、油-氣潤滑等方式。高速主軸設計中,應在保證技術指標的前提下選擇為經濟的潤滑方式。

                  脂潤滑是次性長期潤滑,不需任何附加裝置和別維護,但其溫升較高,允許軸承工作的高轉速較低,般 Dn 值在 1. 0 ×10 6 以下。其點是結構簡單,使用方便,無污染,通用性強,成本低。脂潤滑關鍵技術點是選擇正確潤滑脂以及確定合理的潤滑脂注入量。

                  -氣潤滑是種新型的、較為理想的方式,它利用分配閥對所需潤滑的不同部位,按照其實際需要,定時 (間歇)、定量 (佳微量) 地供給油-氣混合物。使軸承總是形成良好的潤滑條件,油-氣潤滑的壓縮空氣同時兼具冷卻作用,因而可使主軸軸承Dn 值更高,可達 2 × 10 6 。油-氣潤滑對潤滑油、壓縮空氣、供油管路設計具有嚴格的技術要求,其調試參數 (流量、時間間隔、壓縮空氣壓力等) 現在并無成熟的理論或定量確定方法,調試比較麻煩。

                  高速精密主軸是現代高性能數控機床的核心功能部件之,而精密軸承技術是高速精密主軸設計中的核心技術之,作者對高速精密主軸設計中所涉及的高精密軸承選型與配置、高速主軸單元支承結構設計、主軸軸承預緊、高速主軸單元潤滑技術等關鍵技術問題進行了論述,對各種高速精密主軸設計具有參考價值。

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