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精密軸承在高速精密主軸設計中的應用

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精密軸承在高速精密主軸設計中的應用

發布日期:2017-04-05 09:41 來源:http://www.cmf10.com 點擊:

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特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。

  高速機床主軸軸承一般有角接觸軸承、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,前后支承一般選用角接觸軸承。

  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一。

  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,因螺紋聯結本身是一種動不平衡因素,這將影響主軸動平衡性能。因此這種結構形式一般多用于 8 000 r/min 以下的機械式主軸。

  對于更高轉速的主軸,其動平衡精度要求極高。

  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端面與軸心線垂直,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專用工藝裝備,其安裝拆卸復雜,要求高。

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