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機床主軸和轉(zhuǎn)臺軸承的選型淺析
中國軸承網(wǎng) 發(fā)布時間:2010/06/09
機床工具行業(yè)作為機械裝備工業(yè)的重要組成部分，在整個國民經(jīng)濟的發(fā)展過程中起著舉足輕重的作用。據(jù)統(tǒng)計，在一般的機器制造中，機床所擔(dān)負(fù)的加工工作量占總制造工作量的40%～60%左右，因而機床業(yè)發(fā)展水平通常是一個國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。隨著現(xiàn)代制造業(yè)的日益發(fā)展，客戶對于工業(yè)母機-機床的要求也越來越高。目前，新材料、新工藝、新設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，對機床的加工能力帶來了許多的挑戰(zhàn)，為了能滿足對上述結(jié)構(gòu)件的加工，現(xiàn)代機床正向著“高速、精密、復(fù)合、智能化”的方向發(fā)展。
隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的深入，機床行業(yè)內(nèi)也顯示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的趨勢，即數(shù)控機床比例逐步上升，在數(shù)控領(lǐng)域，高端數(shù)控機床（如重型機床、智能機床等）所占的比例也不斷上升，重型機床產(chǎn)品主要是為國家能源（火電、水電、核電、風(fēng)力發(fā)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(yè)支柱產(chǎn)業(yè)以及國家重點工程項目服務(wù)，國家重點工程項目為重型機床提供了廣闊的市場。
本文主要介紹如何選擇機床中應(yīng)用于主軸軸承和轉(zhuǎn)臺軸承的軸承類型。
一、主軸軸承
主軸（見圖1）作為機床的關(guān)鍵部件，其性能會直接影響到機床的旋轉(zhuǎn)精度、轉(zhuǎn)速、剛性、溫升及噪音等參數(shù)，進(jìn)而會影響工件的加工質(zhì)量，例如零件的尺寸精度，表面粗糙度等指標(biāo)。因此，為了保持優(yōu)秀的機床加工能力，必須配用高性能的軸承。用于機床主軸上的軸承精度應(yīng)為ISOP5或以上（P5或P4是ISO的精度等級，通常從低到高為P0,P6,P5,P4,P2），而對于數(shù)控機床、加工中心等高速、高精密機床的主軸支承，則需選用ISOP4或以上的精度；主軸軸承包括角接觸球軸承、圓錐滾子軸承，以及圓柱滾子軸承等類型。
主軸軸承
精密角接觸球軸承
在上述的幾種軸承中，以精密角接觸球軸承（見圖2）的使用最為廣泛。我們都知道角接觸球軸承的滾動體是球；因為它是一種點接觸（區(qū)別于滾子軸承的線接觸），所以它能提供更高的轉(zhuǎn)速、更小的發(fā)熱量和更高的旋轉(zhuǎn)精度。在一些超高速的主軸應(yīng)用場合，還會采用陶瓷球（一般為Si3N4或者是Al2O3）的混合型軸承。與傳統(tǒng)的全淬透鋼球相比，陶瓷球材料自身的特點賦予了陶瓷球軸承具有高剛度、高轉(zhuǎn)速、耐高溫、壽命長的特點，從而滿足高端客戶對機床軸承產(chǎn)品的需求。
就角接觸球軸承的接觸角而言，目前比較流行的是15º和25º的接觸角；通常15º的接觸角具有比較高的轉(zhuǎn)速性能，而25º的接觸角具有較高的軸向承載能力。由于預(yù)載的選擇對于精密角接觸球軸承應(yīng)用的影響非常大，例如，在高承載、高剛性的場合，一般會選用中型或重型的軸承預(yù)載；而針對一些高轉(zhuǎn)速、高精度的應(yīng)用場合，我們在軸承的早期選型中，需要注意選擇合適的預(yù)載，一般輕預(yù)載比較常見。預(yù)載一般分成輕型、中型、重型三種；為了方便客戶的使用，目前世界上的幾大軸承制造商都普遍提供預(yù)先研磨軸承端面而加預(yù)載的軸承，也就是我們通常所說的萬能配對精密角接觸球軸承形式。該類軸承免去了客戶的預(yù)載調(diào)節(jié)，從而節(jié)省了安裝時間。
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