主軸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ISO P5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ISO P4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。
機床主軸常用軸承
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15?和25?的接觸角;通常15?的接觸角具有比較高的轉速性能,而25?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。
精密圓錐滾子軸承:
在一些重載且對速度有一定要求的機床應用場合中---如鍛件的荒磨、石油管道的車絲機、重型車床和銑床等,選擇精密圓錐滾子軸承是一種比較理想的方案。由于圓錐滾子軸承的滾子是線接觸的設計,因此它能為主軸提供很高的剛性和承載;另外,圓錐滾子軸承是一種純滾動的軸承設計,它能很好的降低軸承運轉扭矩和發熱,從而確保主軸的轉速和精度。由于圓錐滾子軸承能夠在安裝過程中調節軸向預載(游隙),這能讓客戶在軸承的整個使用周期中更好地優化軸承游隙調節。
此外,在一些內圈擋邊線速度大于30米/秒的高速應用中,某些特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專為優化主軸系統的預載而設計,軸承有可浮動的擋邊,與滾子大端接觸,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最優異的性能, 并且已經成功的在國內客戶中使用。
對于圓錐滾子軸承的精度選擇而言,ISO P5級的軸承主要應用在傳統的車床和銑床中;如果是加工中心、磨床等應用,通常會選擇ISO P4或以上的精密軸承。在主軸設計中,比較常見的圓錐滾子軸承布局有兩種。第一種是前端和后端各采用一個圓錐滾子軸承,并采用面對面的安裝方式;這類設計結構緊湊,剛度高且便于安裝和調節。
第二種是采用兩個圓錐滾子軸承面對面安裝作為主軸的前端,而后端使用一個雙外圈、兩個單內圈的軸承(TDO)作為浮動端使用;由于具有浮動能力,這類設計能很好的承受主軸的軸向熱膨脹,且剛度很高,保證了機床的精度。
精密圓柱滾子軸承:
在機床主軸的應用中,雙列精密圓柱滾子軸承也會被使用到,通常與精密角接觸球軸承或推力軸承組合應用。此類軸承能承受較大的徑向載荷并允許有較高的轉速。軸承中的兩列滾子以交叉方式排列,旋轉時波動頻率比單列軸承大幅提高,振幅降低60%~70%。此類軸承通常有兩種形式:NN30、NN30K兩個系列軸承內圈帶擋邊,外圈可分離;NNU49、NNU49K兩個系列軸承外圈帶擋邊,內圈可分離,其中NN30K和NNU49K系列內圈為錐孔(錐度1:12),與主軸的錐形軸頸配合,軸向移動內圈,可使內圈脹大,這樣軸承游隙可以被減小甚至預緊軸承(負游隙狀態)。圓柱孔軸承通常采用熱裝,利用過盈配合減小軸承游隙,或者預緊軸承。對內圈可分離的NNU49系列軸承,一般在內圈裝上主軸后再對滾道精加工,以提高主軸旋轉精度。
機床主軸軸承有哪些
機床主軸常用軸承有五大類:深溝球軸承,角接觸球軸承,雙向推力角接觸球軸承,雙列圓柱滾子軸承,圓錐滾子軸承。
1.深溝球軸承
該類軸承一般只用來承受徑向載荷,由于游隙不可調,所以常用于精度要求不高、不需預緊的場合,如普通鉆床主軸等。
2.角接觸球軸承
這類軸承可同時承受徑向和軸向載荷,由于在承受徑向載荷時將引起內部軸向力,因此應對成安裝使用,其配置方式有“背對背”、“面對面”、“串聯”和“多聯”等,并通過預緊可以提高主軸的剛度。這類軸承的接觸角有15°、25°、40°三種,其中接觸角為15°的B7000CY型高精度角接觸球軸承是專門為高速磨床主軸設計的專用軸承,該軸承除內部結構設計改變外,套圈和滾動體均選用高質量的電渣軸承鋼制造。保持架材料為酚醛層壓布管,公差等級有5、4和2級。因此,這類軸承具有高的旋轉精度和極限轉速,摩擦小,溫升低。
3.雙向推力角接觸球軸承
通常選用230000型雙向推力角接觸球軸承,接觸角為60°,由一個帶潤滑油孔的座圈、兩個軸圈、一個隔圈和兩組鋼球與保持架組件構成。選擇合適的隔圈高度可以使軸承裝配后具有所需的預載荷。
該類軸承可承受雙向軸向載荷,具有良好的剛性,正常潤滑時溫升低,轉速高,并且易于裝拆,作為一種新結構,目前多用于磨床、車床、鏜床、銑床、鉆床等主軸上,使用中常與雙列圓柱滾子軸承組配。
4.雙列圓柱滾子軸承
這類軸承能承受較大的徑向載荷并允許有較高的轉速。軸承中的兩列滾子以交叉方式排列,旋轉時波動頻率可比單列軸承提高一倍,振幅降低70%。常用的此類軸承有兩種形式:NN30/W33、NN30K/W33兩個系列軸承內圈帶擋邊,外圈可分離;NNU49/W33、NNU49K/W33兩個系列軸承外圈帶擋邊,內圈可分離,其中NN30K/W33和NNU49K/W33系列內圈為錐孔(錐度1:12),與主軸的錐形軸頸相配合,軸向移動內圈,可使內圈脹大,以減小軸承游隙甚至預緊軸承。圓柱孔軸承通常采用熱裝,利用過盈配合減小軸承游隙,或者達到預緊的目的。對內圈可分離的NNU49系列軸承,一般在內圈裝上主軸后再作滾道的精加工,以獲得高的主軸旋轉精度。
5.圓錐滾子軸承
可同時承受徑向和軸向載荷,雙列圓錐滾子軸承可承受雙向軸向載荷。因圓錐滾子大端與內圈擋邊之間滑動摩擦,其極限轉速往往低于同尺寸的圓柱滾子軸承。空心圓錐滾子軸承可用油冷卻滾子,使溫升降低,從而提高了允許的轉速。但這種軸承制造工藝復雜,對機床潤滑系統的要求也較高,一般只用于有特殊要求的臥式主軸上。
機床生產廠家top20
機床是中國戰略性產業之一,是中國國民經濟不可或缺的一部分,與19世紀后期就步入機床工業強國的英國、德國等工業大國相比,我國的機床制造產業仍有很大的發展空間。從2010年至今,我國的機床制造產業一只呈穩步增長模式,在全國的機床制造企業中,華東地區占據過半的數量;從產值來看,我國已經居于世界前列,我國的沈陽機床集團和大連機床集團位于世界機床企業前十五強;從類型來看,我國的機床制造產業主要研發和制造中低檔機床,高檔機床市場始終是國外企業領先。
下面我們來看看中國機床生產廠家top20,榜單主要是從產品設計、設備制造、維修服務三個方面為主營業務的企業。
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