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機(jī)床主軸用軸承的技術(shù)動向
導(dǎo)讀:隨著機(jī)床行業(yè)的快速發(fā)展,市場上對機(jī)床的要求越要越高,機(jī)床企業(yè)也不斷的對機(jī)床進(jìn)行改造,下邊簡要介紹一下機(jī)床主軸用軸承的技術(shù)動向。
高速性和高剛性的并存
在機(jī)床向復(fù)合化發(fā)展的背景下,這種多品種少批量生產(chǎn)、變品種變批量生產(chǎn)以及工程總和的傾向變得更高。把在多個機(jī)械上加工多個工件總合成在一臺機(jī)床上,或把粗加工、精加工等多個工程總合成少數(shù)工程,來對提高生產(chǎn)性能和節(jié)省空間做貢獻(xiàn)。因此,對于機(jī)床主軸,有了從低速旋轉(zhuǎn)重切削開始向高速旋轉(zhuǎn)輕切削的廣范圍加工發(fā)展的需要,作為軸承,要求高速和高剛性的并存。對于高速,軸承單個的dmn值,實現(xiàn)了角接觸球軸承為400~500萬,圓柱滾子軸承為200~300萬,適應(yīng)了機(jī)床的要求。但是,重視高速的話,對于剛性就會不利。為此主軸的設(shè)計,不得不同時重視高速性和高剛性的情況很多。從這里也能看出,維持高速性,并在重切削側(cè)具有必要的剛性是今后軸承開發(fā)的一個課題。
新潤滑方式
潤滑大致分為油潤滑和脂潤滑。一般重視高速加工的場合采用油潤滑,低速旋轉(zhuǎn)且重視成本、使用性以及減少環(huán)境負(fù)荷的場合采用脂潤滑。但是隨著機(jī)床的進(jìn)步,希望有一種能同時滿足兩種加工場合的潤滑方式。
作為軸承廠商,對油潤滑進(jìn)行改良,維持高速加工的同時又能節(jié)省能源和提高環(huán)保性能,或者改善脂潤滑的技術(shù)的開發(fā)正在進(jìn)行中。也就是說,潤滑技術(shù)是對軸承性能有很大影響的要素,今后需要展開的課題還有很多。
軸承的設(shè)計
高性能軸承的性能相比較原來的高速型軸承,R型軸承的高速界限提高到了原來軸承的約1.3倍,溫度上升減少了20%~30%.滾動體采用陶瓷材料的R型軸承,C型軸承同樣,和原來軸承相比也有同樣的傾向,使根據(jù)使用時的旋轉(zhuǎn)速度重視剛性的R型設(shè)計和重視負(fù)荷能力的C型設(shè)計的選擇成為了可能。根據(jù)高性能軸承高速性能的提高和減少溫度上升的效果,高速旋轉(zhuǎn)主軸的采用剛性的定位預(yù)緊也成為了可能。
和現(xiàn)行高性能圓柱滾子軸承相比較,確認(rèn)提高了約1.5倍的高速性能并減少了約15%的溫度上升。圓柱滾子軸承的高速化帶來的優(yōu)點使主軸構(gòu)造能夠簡單化。通常,主軸后側(cè)的支持構(gòu)造需要能夠根據(jù)溫度變化來吸收軸的伸縮。圓柱滾子軸承雖適合這個作用,但是由于至今為止圓柱滾子軸承的高速性能不是很*,在高速主軸后側(cè)支持上一般還是采用“角接觸球軸承 副外殼”的構(gòu)造。但是這次開發(fā)的新高性能圓柱滾子軸承由于也可以對應(yīng)高速主軸,所以能夠使軸承周圍的構(gòu)造大幅簡單化。
現(xiàn)行的高性能圓柱滾子軸承,在高速旋轉(zhuǎn)時,會發(fā)生保持架的破損,使其高速性能有界限,但是只要改善這個缺點能使高速性能更加提高。首先,關(guān)于保持架的材料,和原來的聚酰胺樹脂相比采用了適合高速旋轉(zhuǎn)的輕量,高強(qiáng)度樹脂提高了強(qiáng)度。再者高速旋轉(zhuǎn)時成為類似頸部的構(gòu)造在保持架和滾子的接觸部,使保持架兜孔內(nèi)的滾子接觸形狀zui合適化,實現(xiàn)了減少摩擦和低溫度上升。另外,套圈材料和原來產(chǎn)品同樣,采用容易入手的軸承鋼,通過適合高速旋轉(zhuǎn)的內(nèi)部設(shè)計提高了高速性能。
高可靠性
為了提高機(jī)床的可靠性,必須提高軸承的可靠性。為此根據(jù)檢測到的軸承溫度或振動,來確立軸承的壽命,因此預(yù)測技術(shù)是*的。再者,若能檢測到軸承上承受的負(fù)荷的話,能根據(jù)加工狀態(tài)自我控制出zui合適的預(yù)緊和潤滑,這樣的結(jié)果,使同時具有高速性能和高剛性寬度很大的加工領(lǐng)域的對應(yīng)成為了可能。基于此,JTEKT公司開發(fā)了根據(jù)轉(zhuǎn)速對軸承付加zui合適預(yù)緊的獨自機(jī)構(gòu),這個機(jī)構(gòu)能從低速至高速都有充足的剛性,和高輸出內(nèi)裝式電動機(jī)組合能夠使高負(fù)荷的加工更加率地進(jìn)行。
原來的定位預(yù)緊方式,隨著轉(zhuǎn)速的增加主軸剛性會增加,但是使用本機(jī)構(gòu)的場合,特別是高扭矩發(fā)生時低速旋轉(zhuǎn)領(lǐng)域的主軸剛性會飛躍性地增加,是適合高負(fù)荷加工的預(yù)緊方式。模具產(chǎn)業(yè)正在興起一場科技熱潮,進(jìn)一步加快推動我國模具業(yè)技術(shù)更新。中國模具行業(yè)正面臨著“大浪淘沙期”,不少新型企業(yè)將從科技革命中展露鰲頭,但更多的小型企業(yè)命懸一線
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