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機床主軸和（hé）轉台軸承的選型

2016-8-24 來源：轉載作（zuò）者：

在機（jī）械（xiè）產品中，軸承（chéng）屬（shǔ）於高精度產品，不僅需要數學（xué）、物理（lǐ）等諸多學科理論的綜合支持，而且需（xū）要材料科學、熱（rè）處理技術（shù）、精密加工和測量技術、數控技術和有效的數值方法及計算機技術等諸多學科為之服務。軸承是主軸組件的重（chóng）要組成部（bù）分，它的（de）類型、結構、配置、精度（dù）、安裝、調（diào）整、潤滑和冷卻都直接影響主軸組件的工作性能。

機床設備中主軸軸承及轉（zhuǎn）台軸承的選型

一、主軸軸承的選型（xíng）

用於機床主軸上的軸承精（jīng）度應為ISOP5或以（yǐ）上(P5或P4是ISO的精度等級（jí），通常從低到高為（wéi）(P0、P6、P5、P4、P2)，而對於數控機床、加工中心等高速、高（gāo）精密機床的主（zhǔ）軸支承，則（zé）需（xū）選用ISOP4或以（yǐ）上的精度。主軸軸承（chéng）包括角接觸球軸承、圓錐滾子軸承，以（yǐ）及圓柱滾子軸承等類（lèi）型。

1、精密角接觸球軸承

精密角接觸球軸承的使用廣泛，角接（jiē）觸球軸承的滾動體是球（qiú），因為它是一種點接觸(區別於滾子軸承的線接觸)，所以能提供更高的轉速、更小的發熱（rè）量和更高的旋轉精度。在一些超高（gāo）速的主軸應用場合，還會采用陶瓷球（qiú）(一般為si3N4或者是Al203)的混合型軸（zhóu）承。金屬加工記者認為與傳（chuán）統的全淬透鋼球相比，陶瓷球材料自身的特點（diǎn）賦予了陶瓷球軸承具（jù）有高剛度、高轉速、耐高溫、壽命長的特點，從（cóng）而滿足高端客戶對機床軸承產品的需求。

2、精密圓柱（zhù）滾子軸承

在機床主軸（zhóu）的應用中，雙列精密圓（yuán）柱（zhù）滾子軸承也會被使用到，通常（cháng）與精（jīng）密角接觸（chù）球（qiú）軸（zhóu）承或推力軸承組合應用。此類軸承能（néng）承受較大的徑向載荷並允許有較高的轉（zhuǎn）速。金屬加工在線軸承中的（de）兩（liǎng）列滾子以交叉方式（shì）排列，旋轉時波動頻率比單（dān）列軸承大幅提高，振幅降低60%-70%。此類軸承通（tōng）常有兩種（zhǒng）形式：NN30、NN30K兩個係列軸承內圈帶擋邊，外圈可分離;NNU49、NNU49K兩個係（xì）列軸承外圈帶擋邊，內（nèi）圈可分離，其中NN30K和NNU49K係列內圈為錐孔(錐（zhuī）度1：12)，與主軸的錐形軸頸配合，軸向移動內圈，可使內圈脹大，這樣軸承遊隙可以被減小甚至（zhì）預緊軸承(負遊隙狀態（tài）)。圓柱孔軸承通常采用熱裝，利用過（guò）盈配合（hé）減（jiǎn）小軸承（chéng）遊隙，或者預緊軸承。對內圈可分（fèn）離的NNU49係列軸承，一般在內（nèi）圈（quān）裝上主軸後再對滾道精加工，以提高（gāo）主（zhǔ）軸旋轉精度。

3、精密圓錐滾（gǔn）子軸承

在一些重載且對速度有一定要求的（de）機（jī）床（chuáng）應用場合中，如鍛件的荒磨、石油管道的車絲機、重型車床和銑床等，選擇精密圓錐滾子軸承是（shì）一種比（bǐ）較理想的方案。由於圓錐滾子軸承的滾子是線接觸的設（shè）計，因此它能為主軸提供很高的剛性和承載;另外，圓錐滾子軸承是一種純滾動的軸承設計，它能很好地降低軸承運轉扭矩和發熱，從而確保主軸的轉速和精度。由於圓（yuán）錐（zhuī）滾子軸承能夠在安裝過程中調節軸向預（yù）載(遊隙)，這能讓客戶在軸承的整（zhěng）個使用周期中更好地優化軸（zhóu）承遊隙調節。

二（èr）、轉台軸承的選型

數控機床中常用的（de）回（huí）轉工作台有分（fèn）度工作台和數控回轉工作台。數控機床在加工某（mǒu）些零件的時候，除了需要X、Y、Z三個坐標軸的直線進給運動（dòng）外，有時候還需要有繞X、Y、Z三個坐（zuò）標（biāo）軸的圓（yuán）周運動，分（fèn）別稱為A、B、C軸。數控回轉工作台可用來實現圓周（zhōu）進給運動，除此之外，還可（kě）以完成（chéng）分（fèn）度運動。而分度工作台的功用隻（zhī）是將工件轉位換麵，和自動換刀裝置配合使用，實現工件一次安裝能完成幾個麵的多種工序（xù），因此（cǐ），大大提高了工作效率。金屬加工在線（xiàn）數控轉台的（de）外形和分度工作台沒有多大差別，但在（zài）結構上則具有一（yī）係列的特點。由於數控轉台能實現進給運動，所以（yǐ）它在結（jié）構上（shàng）和數控機床的（de）進給驅動機構有許多共同之處。不同點是驅動機構實現的（de）是直線進給運動，而數控轉台實（shí）現的是圓周進給運動。

回轉工作台廣泛地（dì）使用於各種數控銑床、鏜（táng）床（chuáng）、各（gè）種立車以及立銑等機床。除了要求回轉工作台能很好（hǎo）地（dì）承受工件重量外，還需要保證其在承載下的回轉精度。轉台軸承，作為轉台的核心部件，在轉台運行過程中，不（bú）僅要具有很高的承載能力，還需具備高回轉精度（dù）、高（gāo）抗傾覆能力（lì）、以及較高的轉速能力等（děng）。

1、推力球軸承圓柱滾子（zǐ）軸承

推力球軸（zhóu）承能承受一定的軸向力，所以該軸承主要用於承受（shòu）工（gōng）件的重量;而圓柱滾子軸承主要用於徑向的定（dìng）位和承受外部（bù）的徑向力(例如切削力（lì）、銑削力等)。該（gāi）類設計應用廣泛，並且成本也相對比較低廉。由於推力球（qiú）是一種點接（jiē）觸的軸承，所以它的軸向承載力相對比較有限，主要（yào）用於小型或中型的機床回轉工作台（tái）。此外推力球的潤滑也比較困難。

2、靜（jìng）壓（yā）軸承精密（mì）圓柱滾子軸承

靜壓（yā）軸承是一種靠外部供給壓力油，在軸承內建立靜壓承載油膜以實現潤滑的滑動（dòng）軸承。靜壓軸承從起動到停止始終在潤滑下工作，所以沒有磨損，使用壽命長，起動功（gōng）率小（xiǎo）;此（cǐ）外，這種軸承還具有旋轉精度高，油膜剛度大，能抑製油膜振蕩等優點。精密圓柱滾子軸承具（jù）有很好的徑向（xiàng）承載（zǎi）力，並且由於采用了（le）精密級的軸承，回轉工作台的回轉精度（dù）也能得到保證。使用該類設計的回轉工作台能（néng）承受很高（gāo）的軸向（xiàng）力，有些工件的（de）重量超過200t以上，轉台直徑超過10m。但是該類設計也有一些（xiē）不足之（zhī）處，由於靜壓軸承必須附帶一套專用的供油係統來供給壓力油（yóu），維護（hù）比較複雜，而且成本也（yě）比較高。

3、交叉滾子軸承

交叉滾子軸承在（zài）轉台（tái）上的（de）應用比較普遍。交叉（chā）滾子軸承的特征是軸承中有兩個滾道，兩排交叉排列的滾子。與傳統的推（tuī）力軸承徑向定心軸承組合相比，交叉（chā）滾子軸承結構（gòu）緊湊、體積小巧，並簡化了工作台設計，從而降低了轉台的成本。由於使用了優化的預緊力，該類（lèi）軸承具有很高的剛（gāng）度，因而轉台的剛度和（hé）精度也都得到了保證。得益於兩（liǎng）排交叉滾子的設計，軸承的有效跨距能被顯著提高，所以該類軸承具有很高的抗傾覆力矩。

在交叉滾子軸承中，又分成兩種類型：第一種（zhǒng）是圓柱交叉（chā）滾子軸承，第二種是圓錐交叉滾子軸承。通常，圓柱交叉滾子軸承價格比圓錐交叉滾子軸承低，適用於轉速相對較低（dī）的轉台應用中;而圓錐交叉滾子軸承采用了圓錐滾子的純滾動設（shè）計，具有運轉精度高，轉速能力強，減少了軸長度和（hé）加工成本等優勢。交叉滾子軸（zhóu）承適用於各種類型的立式或臥式鏜床，以及立磨、立車和大型齒輪銑床等應用。

綜上所述，為了能選擇合適尺寸（cùn）和類（lèi）型的軸承，需要綜合考慮各種工況條件，例如（rú）運（yùn）行速度、潤滑（huá）、安裝類型、主軸剛度（dù）、精度等要（yào）求。就（jiù）軸承本身而言，隻有充分地了解（jiě）它的設計（jì）特點以（yǐ）及（jí）由此帶來的（de）優點和缺（quē）點，才能充分發揮軸承的性（xìng）能。軸（zhóu）承作為機床（chuáng）主軸和轉台的核心部（bù）件，對（duì）機床的運行表現起到了舉足輕重的（de）作用。

文章（zhāng）來源於網絡，製造業生態圈重新整理

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