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机床主轴轴承的选用技巧

    主轴作为机床的关键部件,其性能会直接影响到机床的旋转精度、转速、刚性、温升及噪声等参数,进而影响工件的加工质量。为了保持优秀的机床加工能力,必须配用高性能的进口轴承
  主轴轴承的合理选用,用于机床主轴上的轴承精度应为ISO P5或以上,而对于数控机床、加工中心等高速、高精密机床的主轴支承,则需选用ISO P4或以上的精度级别。主轴轴承包括角接触球轴承、圆锥滚子轴承、以及圆柱滚子轴承等类型。
  精密圆锥滚子轴承,在一些重载且对速度有一定要求的机床应用场合中,如锻件的荒磨、石油管道的车丝机、重型车床和铣床等,选则精密圆锥滚子轴承是一种比较理想的方案。由于圆锥滚子轴承的滚子是线接触的设计,因此它能为主轴提供很高的刚性和承载,圆锥滚子轴承是一种纯滚动的轴承设计,它能很好地降低轴承运转扭矩和发热,从而确保主轴的转速和精度。由于圆锥滚子轴承能够在安装过程中调节轴向预载,这能让客户在轴承的整个使用周期中更好地优化进口轴承游隙调节。在一些内圈挡边线速度大于30m/s的高速应用中,某些特殊设计的圆锥滚子轴承也能满足要求。
      对于圆锥滚子轴承的精度选择而言,ISO P5级的进口轴承主要应用在传统的车床和铣床中,如果是加工中心,磨床等应用,通常会选择ISO P4级或以上的高精密轴承。在主轴设计中,比较常见的圆锥滚子轴承布局有两种。第一种是前端和后端采用一个圆锥滚子轴承,并采用面对面的安装方式,这类设计结构紧凑,刚度高且便于安装和调节。第二种是采用两个圆锥滚子轴承面对面安装作为主轴的前端,而后端使用一个双外圈、两个单内圈的轴承作为浮动端使用,由于具有浮动能力,这类设计能很好地承受主轴的轴向热膨胀,且刚度很高,保证了机床的精度。
      精密角接触球轴承,在上述的几种轴承中,以精密角接触球轴承的使用最为广泛。角接触球轴承的滚动体是球,因为它是一种点接触,所以能提供更高的转速、更小的发热量和更高的旋转精度。在一些超高速的主轴应用场合,还会采用陶瓷球的混合型轴承。与传统的钢球相比,陶瓷球材料自身的特点赋予了陶瓷球轴承具有高刚度、高转速、耐高温、寿命长的特点,从而满足客户对机床轴承产品的需求。
  就角接触球轴承的接触角而言,目前比较流行的15和25度的接触角,通常15度的接触角具有比较高的转速性能,而25度的接触角具有较高的轴向承载能力。由于预载的选择对于精密角接触球轴承应用的影响非常大,如在高承载、高刚性的场合,一般会选用中型或重型的轴承预载,而针对一些高转速、高精度的应用场合,在进口轴承的早期选型中,需要注意选择合适的预载。预载一般分成轻型、中型、重型三种,一般轻预载比较常见。为了方便客户的使用,一般会有万能配对精密角接触球轴承形式。该类进口轴承免去了客户的预载调节,从而节省了安装时间。
  精密圆柱滚子轴承,在机床主轴的应用中,双列精密圆柱滚子轴承也会被使用到,通常与精密角接触球轴承或推力轴承组合应用。此类进口轴承能承受较大的径向载荷并允许有较高的转速。进口轴承中的两列滚子以交叉方式排列,旋转时波动频率比单列轴承大幅提高,振幅降低60%-70%。此类进口轴承通常有两种形式:NN30、NN30K两个系列轴承内圈带挡边,外圈可分离,NNU49、NNU49K两个系列轴承外圈带挡边,内圈可分离。

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