机床主轴轴承分类和性能比较
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发布日期:2015-10-27
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作者:佚名
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主轴轴承是数控机床主轴内一个重要的零部件,在主轴传动过程中,可以起到支撑机械体旋转和减小摩擦的作用。滚动轴承包括角接触球轴承、双列圆柱滚子轴承、双向推力角接触球轴承、深沟球轴承和圆锥滚子轴承五类。

主轴轴承是数控机床主轴内一个重要的零部件,在主轴传动过程中,可以起到支撑机械体旋转和减小摩擦的作用。轴承由于其类型、结构、配置和精度的不同,以及安装、调整程度的好坏,将对主轴部件的工作性能起到直接的影响。从功能和结构上,主轴轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。

 

滚动轴承

滚动轴承是一种用于转变摩擦类型的精密机械元件,它可以使运转的轴颈与轴承内壁间的滑动摩擦转变为滚动摩擦,从而大大减少摩擦阻力,降低能量损失。滚动轴承包括角接触球轴承、双列圆柱滚子轴承、双向推力角接触球轴承、深沟球轴承和圆锥滚子轴承五类。

 

主轴轴承一般要求越轻越好,滚动轴承也不例外。轴承越轻,滚动体的直径就越小,数量也越多,刚性就会越大。常采用轻系列、特轻系列和超轻系列,其中以特轻系列为主。

 

机床主轴的定位形式一般有两支承和三支承两种。两支承主轴轴承在配置时,首先要满足需求的刚度和承载能力。由于前支承刚度对决定整个主轴刚度发挥的作用更为关键,所以这个位置一般要配置刚度情况更理想的轴承。其次要适应滚动轴承的转速要求。每款轴承都有其最高转速限制。不同型号、不同规格、不同精度等级的滚动轴承,最高转速设定也截然不同,一般来讲,点接触高于线接触,圆柱滚子高于圆锥滚子。最后,还要适应滚动轴承的精度要求,其配置方式直接影响着主轴的位置精度。

 

滑动轴承

滑动轴承是在滑动摩擦力作用下工作的轴承。由于轴颈和轴承内壁间存在间隙,润滑油可以将二者完全分隔开来,而使它们不发生直接接触。这类轴承工作平稳、可靠、无噪声。不仅可以大大降低摩擦阻力和部件表面磨损,而且其油膜还具有一定的吸振能力,增强了抗振性。

滑动轴承依据其产生油膜的压强方式区别,可以分为液体动压轴承和液体静压轴承。液体动压轴承随着主轴转速的提高,充入摩擦面之间缝隙内的润滑油量也逐渐增多,使轴颈和轴承分离,以降低摩擦阻力。

 

液体静压滑动轴承是在轴承内圆柱面上开有几个等距的油腔,各油腔之间还开有回油槽。工作时,润滑油流入各油腔,将轴颈推向中央,从而减小了与轴承内壁的摩擦。

 

滚动、动压、静压三种轴承性能比较

 

滚动轴承旋转精度一般或者较好,在无间隙或预紧下工作时可能很高。刚度一般或较好,仅与轴承型号有关,承载能力也是如此。抗振性表现欠佳,低、中速性能较好,高速时受疲劳强度、离心力、温升等因素限制。摩擦损耗较小,噪音较大,寿命受疲劳强度限制。生产、使用和维修相对简单,已具备标准化和系列化,可以低成本批量生产。

 

动压轴承旋转精度一般,但精度保持性较好。刚度和承载能力高,且随转速与荷载升高而增大。抗震性能好,中、高速性能较好,低速时因不能形成油膜,无承载能力,超高速受温升限制。摩擦损耗很小,无噪音,在不频繁启动时寿命较长。生产成本较低,但工艺要求较高,需本厂自制,使用和维修也比较麻烦。

 

静压轴承旋转精度很高,保持性也好。刚度和承载能力很高,与转速和荷载无关,与节流形式、油腔相对压差有关。抗震性能表现优异,适应各种运行速度,尤其是低速和超高速运行。摩擦损耗很小,无噪音,寿命非常长。由于除了本身成本外,还需要一套供油设备,故总成本较高,且生产工艺要求也高,需本厂自制,使用和维修比较麻烦。

 

选择所使用的轴承类型和组合方式时,应综合考虑主轴部件在各个方面的要求,以及轴承的供给情况、成本、安装调试的难易度等因素。通常情况下,主轴应首选滚动轴承,尤其是对于立式主轴而言,只有当主轴水平放置,且加工工件的表面粗糙度数值较小时,才使用滑动轴承。

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