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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，機床所擔負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，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(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。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(zhuǎn)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(diào)節(jié)，從而節(jié)省了安裝時間。
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