机床主轴轴承常用哪几种配置方式

轴承作为机床主轴和转台的核心部件,对机床的运行表现起到了举足轻重的作用。主轴作为机床的关键部件,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。为了保持机床加工能力,必须配用高性能的轴承。

如何正确选择高品质机床轴承

主轴轴承的选型

用于机床主轴上的轴承精度应为ISOP5或以上(P5或P4是ISO的精度等级,通常从低到高为(P0、P6、P5、P4、P2),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ISOP4或以上的精度。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。此类轴承能承受较大的径向载荷并允许有较高的转速。金属加工在线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,其中NN30K和NNU49K系列内圈为锥孔(锥度1:12),与主轴的锥形轴颈配合,轴向移动内圈,可使内圈胀大,这样轴承游隙可以被减小甚至预紧轴承(负游隙状态)。圆柱孔轴承通常采用热装,利用过盈配合减小轴承游隙,或者预紧轴承。对内圈可分离的NNU49系列轴承,一般在内圈装上主轴后再对滚道精加工,以提高主轴旋转精度。

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,选择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;另外,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(游隙),这能让客户在轴承的整个使用周期中更好地优化轴承游隙调节。

转台轴承的选型

数控机床中常用的回转工作台有分度工作台和数控回转工作台。数控回转工作台可用来实现圆周进给运动,除此之外,还可以完成分度运动。而分度工作台的功用只是将工件转位换面,和自动换刀装置配合使用。

回转工作台广泛地使用于各种数控铣床、镗床、各种立车以及立铣等机床。除了要求回转工作台能很好地承受工件重量外,还需要保证其在承载下的回转精度。转台轴承,作为转台的核心部件,在转台运行过程中,不仅要具有很高的承载能力,还需具备高回转精度、高抗倾覆能力、以及较高的转速能力等。

推力球轴承圆柱滚子轴承

推力球轴承能承受一定的轴向力,所以该轴承主要用于承受工件的重量;而圆柱滚子轴承主要用于径向的定位和承受外部的径向力(例如切削力、铣削力等)。该类设计应用广泛,并且成本也相对比较低廉。由于推力球是一种点接触的轴承,所以它的轴向承载力相对比较有限,主要用于小型或中型的机床回转工作台。此外推力球的润滑也比较困难。

交叉滚子轴承

交叉滚子轴承在转台上的应用比较普遍。交叉滚子轴承的特征是轴承中有两个滚道,两排交叉排列的滚子。与传统的推力轴承径向定心轴承组合相比,交叉滚子轴承结构紧凑、体积小巧,并简化了工作台设计,从而降低了转台的成本。由于使用了优化的预紧力,该类轴承具有很高的刚度,因而转台的刚度和精度也都得到了保证。得益于两排交叉滚子的设计,轴承的有效跨距能被显著提高,所以该类轴承具有很高的抗倾覆力矩。在交叉滚子轴承中,又分成两种类型:一种是圆柱交叉滚子轴承,另一种是圆锥交叉滚子轴承。通常,圆柱交叉滚子轴承价格比圆锥交叉滚子轴承低,适用于转速相对较低的转台应用中;而圆锥交叉滚子轴承采用了圆锥滚子的纯滚动设计,具有运转精度高,转速能力强,减少了轴长度和加工成本等优势。交叉滚子轴承适用于各种类型的立式或卧式镗床,以及立磨、立车和大型齿轮铣床等应用。

综上所述,为了能选择合适尺寸和类型的轴承,需要综合考虑各种工况条件,例如运行速度、润滑、安装类型、主轴刚度、精度等要求。就轴承本身而言,只有充分地了解它的设计特点以及由此带来的优点和缺点,才能充分发挥轴承的性能。轴承作为机床主轴和转台的核心部件,对机床的运行表现起到了举足轻重的作用。

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