如何正确选择机床轴承的合适尺寸和类型
在机械产物中,轴承属于高精度产物,不仅需要数学、物理等诸多学科理论的综合支持,而且需要材料科学、热处理技术、精密加工和测量技术、数控技术和有的数值方法及计算机技术等诸多学科为之服务。轴承是主轴组件的重要组成部分,它的类型、结构、配置、精度、安装、调整、润滑和冷却都直接影响主轴组件的工作性能。
我们都知道,轴承是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。为了保持的机床加工能力,必须配用高性能的轴承。那么,我们应该怎样选择高性能的轴承呢?
轴承作为各类机电产物配套与维修的重要机械基础件,其性能、水平和质量对主机的精度和性能有着直接的影响。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。所以说,选择高性能的轴承刻不容缓。
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。数控机床在加工某些零件的时候,除了需要齿、驰、窜叁个坐标轴的直线进给运动外,有时候还需要有绕齿、驰、窜叁个坐标轴的圆周运动,分别称为础、叠、颁轴。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,实现工件次安装能完成几个面的多种工序,因此,大大提高了工作率。金属加工在线数控转台的外形和分度工作台没有多大差别,但在结构上则具有系列的点。由于数控转台能实现进给运动,所以它在结构上和数控机床的进给驱动机构有许多共同之处。不同点是驱动机构实现的是直线进给运动,而数控转台实现的是圆周进给运动。
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。
1、推力球轴承圆柱滚子轴承
推力球轴承能承受定的轴向力,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。
2、静压轴承精密圆柱滚子轴承
静压轴承是种靠外部供给压力油,在轴承内建立静压承载油膜以实现润滑的滑动轴承。静压轴承从起动到停止始终在润滑下工作,所以没有磨损,使用寿命长,起动功率小;此外,这种轴承还具有旋转精度高,油膜刚度大,能抑制油膜振荡等优点。精密圆柱滚子轴承具有很好的径向承载力,并且由于采用了精密的轴承,回转工作台的回转精度也能得到保证。使用该类设计的回转工作台能承受很高的轴向力,有些工件的重量超过200迟以上,转台直径超过10尘。但是该类设计也有些不足之处,由于静压轴承必须附带套用的供油系统来供给压力油,维护比较复杂,而且成本也比较高。
3、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,轴承的有跨距能被显着提高,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:种是圆柱交叉滚子轴承,二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。