機床主軸和轉臺軸承的選型淺析
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機床工具行業作為機械裝備工業的重要組成部分，在整個國民經濟的發展過程中起著舉足輕重的作用。據統計，在一般的機器制造中，機床所擔負的加工工作量占總制造工作量的40%～60%左右，因而機床業發展水平通常是一個國家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、新設備的不斷涌現，對機床的加工能力帶來了許多的挑戰，為了能滿足對上述結構件的加工，現代機床正向著“高速、精密、復合、智能化”的方向發展。 隨著我國產業結構升級的深入，機床行業內也顯示產業結構升級的趨勢，即數控機床比例逐步上升，在數控領域，高端數控機床（如重型機床、智能機床等）所占的比例也不斷上升，重型機床產品主要是為國家能源（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）等主要工業支柱產業以及國家重點工程項目服務，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用于主軸軸承和轉臺軸承的軸承類型。 一、主軸軸承 主軸（見圖1）作為機床的關鍵部件，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，為了保持優秀的機床加工能力，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。在一些超高速的主軸應用場合，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、高轉速、耐高溫、壽命長的特點，從而滿足高端客戶對機床軸承產品的需求。 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速性能，而25º的接觸角具有較高的軸向承載能力。由于預載的選擇對于精密角接觸球軸承應用的影響非常大，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載；而針對一些高轉速、高精度的應用場合，我們在軸承的早期選型中，需要注意選擇合適的預載，一般輕預載比較常見。預載一般分成輕型、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先研磨軸承端面而加預載的軸承，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載調節，從而節省了安裝時間。 |
