资讯：车床主轴轴承科普本文将主要阐述主轴轴承和转盘轴承的选择

来源：互联网　2023-06-30 11:35:30

关于机床轴承_车床主轴轴承车床主轴轴承这个很多人还不知道，今天小编来为大家解答以上的问题，现在让我们一起来看看吧！

机床轴承(车床主轴轴承)金工2017-06-02 20:30:23

【资料图】

作为轴承机床主轴和转盘的核心部件，它对机床的运行性能起着重要的作用。本文主要阐述主轴轴承和转盘轴承的选择。

首先，主轴轴承

主轴(见图1)是机床的关键部件，其性能的好坏将直接影响机床的回转精度、转速、刚度、温升、噪声等参数，进而影响工件的加工质量，如零件的尺寸精度、表面粗糙度等。因此，为了保持优良的机床加工能力，必须使用高性能轴承。机床主轴上使用的轴承精度应是ISO P5或以上(P5或P4是ISO的精度等级，通常由低到高依次为P0、P6、P5、P4、P2)，而对于数控机床、加工中心等高速高精度机床的主轴支撑，应选用ISO P4或以上精度；主轴轴承包括角接触球轴承，圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承。

图一。机床主轴

精密角接触球轴承

在上述轴承中，精密角接触球轴承(见图2)应用广泛。我们都知道角接触球轴承的滚动体是滚珠；因为是点接触(不同于滚子轴承的线接触)，所以可以提供更高的转速，更低的发热量，更高的旋转精度。在一些超高速主轴应用中，将使用陶瓷球(一般为Si3N4或Al2O3)混合轴承。与传统的全淬硬钢球相比，陶瓷球轴承由于自身的特点，具有高刚性、高转速、耐高温、使用寿命长的特点，满足了高端客户对机床轴承的需求。

就角接触球轴承的接触角而言，目前流行15°和25°的接触角。通常15°的接触角具有更高的转速性能，而25°的接触角具有更高的轴向承载能力。因为预紧力的选择对精密角接触球轴承的应用影响很大，例如在高载荷、高刚度的情况下，一般选择中等或较重的轴承预紧力；但是对于一些高速高精度的应用场合，我们在轴承的前期选择中需要注意选择合适的预紧力，一般轻预紧力比较常见。预紧力一般分为轻、中、重三种；为了方便客户，目前国际上几大轴承厂商一般都提供预磨轴承面、预加载的轴承，也就是我们通常所说的通用成对精密角接触球轴承。这种轴承消除了客户的预载荷调整，从而节省了安装时间。

图二。精密角接触球轴承

精密圆锥滚子轴承

在一些负载较大，对速度有一定要求的机床应用场合，如锻件的粗磨，输油管线的车丝机，重型车床，铣床等，选择精密圆锥滚子轴承是一种理想的方案。因为圆锥滚子轴承的滚子被设计成线接触，所以它可以为主轴提供高刚度和负载。另外，圆锥滚子轴承是纯滚动轴承设计，可以很好的降低轴承的运行扭矩和热量，从而保证主轴的转速和精度。因为圆锥滚子轴承在安装时可以调整轴向预紧力(游隙)，这可以使客户在轴承的整个使用寿命内更好地优化轴承的游隙调整。

此外，在一些内圈挡线速度大于30m/s的高速应用场合，一些专门设计的圆锥滚子轴承也能满足要求，如T *** A轴承或Hydra-Rib流体动压浮动挡油轴承(见图3)。T *** A轴承的法兰轴向有多个润滑孔，可以用循环油或油雾润滑。离心力可以将油分配到滚子和法兰的接触区域，可以更充分地润滑轴承，提高轴承转速。Hydra-Rib液压浮动法兰轴承是专为优化主轴系统的预紧力而设计的。该轴承有一个浮动法兰，与滚子的大端接触，不同于普通轴承的固定内圈法兰。并且浮动挡边由“压力”系统定位，使轴承在各种工况下都能发挥更佳性能，已在国内客户成功使用。

图3。液压浮动边缘轴承主轴的设计

对于圆锥滚子轴承的精密选择，ISO P5级轴承主要用于传统的车床和铣床。对于加工中心、磨床和其他应用，通常选择ISO P4或以上的精密轴承。在心轴设计中，有两种常见的圆锥滚子轴承布局。之一种是前端和后端分别采用圆锥滚子轴承，采用面对面安装方式(见图4)；这种设计结构紧凑，刚性高，安装调整方便。

图4。成对安装的单列圆锥滚子轴承

第二种是两个圆锥滚子轴承面对面安装作为主轴前端，后端采用一个双外圈和两个单内圈轴承(TDO)作为浮动端(见图5)；这种设计由于具有浮动能力，可以很好的承受主轴的轴向热膨胀，刚度很高，保证了机床的精度。

图5。前端单列圆锥滚子轴承成对安装，后端TDO

精密圆柱滚子轴承

在机床主轴的应用中，也会用到双列精密圆柱滚子轴承，通常与精密角接触球轴承或推力轴承组合使用。这种轴承可以承受更大的径向载荷，允许更高的转速。轴承中的两排滚子交叉布置，与单列轴承相比，波动频率大大增加，幅度降低60% ~ 70%。这种轴承通常有两种形式:NN30和NN30K系列轴承，内圈有挡边，外圈可分离；NNU49和NNU49K系列轴承的外圈有挡边，内圈可以分离。其中，NNU49K和NNU49K系列的内圈为锥孔(锥度1: 12)，与主轴锥形轴颈配合。通过轴向移动内圈，内圈可以膨胀，从而可以减小轴承间隙，甚至可以预紧轴承(负间隙状态)。圆柱孔轴承通常是热配合的，使用过盈配合来减少轴承间隙，或预紧轴承。对于带可分离内圈的NNU49系列轴承，一般在主轴装入内圈后进行滚道精加工，以提高主轴的旋转精度。

附表1:各种主轴轴承的性能比较

*单列轴承只承受单一方向的轴向力。

表2:轴承的精度等级

二、转盘轴承

数控机床中常用的转台包括分度台和数控转台。数控机床在加工某些零件时，除了X、Y、Z三轴的直线进给运动外，有时还需要绕X、Y、Z三轴的圆周运动，我们分别称之为A、B、C轴(见图6)。

图6。机床坐标轴

数控转台可以用来实现圆周进给运动。数控转台(简称数控转台)不仅可以实现圆周进给运动，还可以实现分度运动。而分度台的作用只是分度工件，改变其表面，它可以与自动换刀装置配合使用，使工件一次安装完成几个表面的多种工序，大大提高了工作效率。数控转台的外观与分度台相差不大，但在结构上有一系列特点。由于数控转台可以实现进给运动，所以在结构上与数控机床的进给驱动机构有许多相似之处。不同的是驱动机构实现直线进给运动，而数控转台实现圆周进给运动。

回转工作台广泛应用于各种数控铣床、镗床、各种立式车床、立式铣床等机床。除了要求转台能很好地承受工件的重量外，还需要保证其在载荷下的回转精度。转台轴承作为转台的核心部件，不仅要有高的承载能力，还要有高的回转精度、高的抗倾覆能力和高的转速。在转盘的设计中，使用的轴承类型很多，大致可以分为以下几种:

推力球轴承+圆柱滚子轴承

推力球轴承可以承受一定的轴向力，所以这种轴承主要用来承受工件的重量；圆柱滚子轴承主要用于径向定位和承受径向外力(如切削力和铣削力等)。).这种设计应用广泛，成本相对较低。由于推力球是一种点接触轴承，其轴向承载能力相对有限，主要用于中小型机床回转工作台。此外，推力球的润滑也很困难。

静压轴承+精密圆柱滚子轴承

静压轴承是一种依靠外部供给压力油，在轴承内部建立静压轴承油膜，实现液体润滑的滑动轴承。静压轴承从启动到停止一直工作在液体润滑下，因此无磨损，使用寿命长，启动功率低。此外，这种轴承还具有旋转精度高、油膜刚度大、抑制油膜振荡等优点。精密圆柱滚子轴承具有良好的径向承载能力，由于采用精密级轴承，转台的回转精度也能得到很好的保证。这种设计的转盘可以承受很大的轴向力。有的工件重达200多吨，转盘直径超过10米。然而，这种设计也有一些缺点。因为静压轴承必须配备专门的供油系统来供应加压油，所以维护复杂且成本高。

交叉滚子轴承

交叉滚子轴承也广泛应用于转台。交叉滚子轴承的特点是有两个滚道和两排交叉滚子。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，简化了工作台的设计，从而降低了转台的成本。

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来源:铁姆肯公司金属加工部

作者:俞蓉

本文编辑:索尼娅

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