濟南市鴻慷機電設備有限公司位于交通便利的泉城濟南，是全球生產滾動軸承和直線運動產品的領導企業---德國舍弗勒集團在山東的授權代理商。公司專營舍弗勒集團旗下兩大品牌INA軸承和FAG軸承，是一家順應經濟發展需要而誕生的專業化新型高端軸承公司。多年來一直從事軸承的銷售和售后技術支持，在機械行業技術方面有著非常豐富的經驗，今天濟南鴻慷機電進口軸承專家為大家介紹一下精密軸承在高速精密主軸設計中的應用。

　　主軸(zhou)軸(zhou)承(cheng)(cheng)是決定(ding)主軸(zhou)單元工(gong)作性(xing)能的重(zhong)要元件，主軸(zhou)系統剛度(du)、承(cheng)(cheng)載(zai)能力、主軸(zhou)高(gao)速性(xing)能、溫升性(xing)能、振(zhen)動與(yu)噪聲等都與(yu)精密軸(zhou)承(cheng)(cheng)有關。

　　1 精密主軸選型(xing)與配置

　　軸(zhou)承(cheng)種類(lei)的選擇應根據(ju)主軸(zhou)技術指標，并考慮其經濟性(xing)和技術復雜性(xing)，在流(liu)體軸(zhou)承(cheng)和滾動(dong)軸(zhou)承(cheng)中選擇合(he)適的軸(zhou)承(cheng)種類(lei)。

　　軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承選(xuan)型與(yu)配置的依據(ju)是(shi)主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)系統受力特性及(ji)主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)技術指(zhi)標要(yao)求。軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承選(xuan)型與(yu)配置實際上是(shi)根據(ju)技術指(zhi)標，在剛度要(yao)求、轉速要(yao)求、負載大小、主軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)結(jie)構設計對空間要(yao)求中求得(de)平衡來進行軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承選(xuan)型與(yu)配置。

　　高速機床主軸軸承一般有角接觸軸承、圓柱滾子軸承和雙向(xiang)角接觸軸(zhou)承(cheng)等幾種形式。對于高(gao)速(su)輕載型(xing)高(gao)速(su)主軸(zhou)，前后(hou)支承(cheng)一(yi)般選用角接觸軸(zhou)承(cheng)。

　　高速主軸用角接觸軸承其接觸角主要有 15°和25°兩種。15°接觸角的軸承高速性較好，但軸向承載能力和剛度較低。通常，15°接觸角的角接觸球軸承多用于磨床、銑床和高速加工中心主(zhu)軸。

　　高(gao)速主軸用(yong)滾動(dong)軸承其滾珠有鋼(gang)(gang)珠與陶(tao)珠兩種形式(shi)，陶(tao)瓷(ci)(ci)滾動(dong)軸承與同規格、同精度的鋼(gang)(gang)質軸承相比，其速度可(ke)提高(gao) 20%，溫升降低 35% ～ 60%，壽命(ming)可(ke)提高(gao) 3 ～ 6 倍，陶(tao)瓷(ci)(ci)軸承的剛(gang)性較高(gao)，對內、外圈溫差不(bu)敏感，運轉中(zhong)預(yu)緊力的變化也(ye)較小。因此(ci)在現(xian)代(dai)數控(kong)機床(chuang)高(gao)速主軸中(zhong)，陶(tao)瓷(ci)(ci)球(qiu)軸承得到(dao)了廣(guang)泛(fan)的應用(yong)。

　　2 高速主軸(zhou)單元支承結構設計

　　軸承(cheng)限(xian)位方式及其限(xian)位元件直接影響到主軸單元總(zong)體(ti)精度指標，同(tong)時軸向限(xian)位元件也是保證軸承(cheng)預(yu)緊力的(de)重(zhong)要(yao)元件之一。

　　在現代數控機床主軸(zhou)單(dan)元(yuan)(yuan)設計中，軸(zhou)承軸(zhou)向限位(wei)元(yuan)(yuan)件常用的有(you)精密鎖緊螺(luo)母和階梯過盈套。

　　采(cai)用精密(mi)螺(luo)母(mu)方(fang)式(shi)(shi)安(an)裝相對簡(jian)單，但(dan)對主軸(zhou)螺(luo)紋(wen)部分加工精度要求高，因螺(luo)紋(wen)聯結本身是一(yi)種動不平(ping)衡(heng)(heng)因素，這(zhe)將(jiang)影(ying)響主軸(zhou)動平(ping)衡(heng)(heng)性能。因此這(zhe)種結構形(xing)式(shi)(shi)一(yi)般多用于 8 000 r/min 以下的機(ji)械(xie)式(shi)(shi)主軸(zhou)。

　　對于更高(gao)(gao)轉速的主軸，其動平(ping)衡精度(du)要求極高(gao)(gao)。

　　為保證動平衡精度(du)，軸(zhou)承(cheng)軸(zhou)向限(xian)位元件通(tong)常選用(yong)階梯過盈套。這樣不需(xu)在主軸(zhou)上加工螺紋，容(rong)易保證過盈套的定位端面與(yu)軸(zhou)心線(xian)垂(chui)直(zhi)，主軸(zhou)動平衡性好。但采用(yong)這種方式(shi)安裝(zhuang)拆卸都需(xu)要根據主軸(zhou)形式(shi)設計(ji)相應(ying)的專用(yong)工藝裝(zhuang)備，其安裝(zhuang)拆卸復雜(za)，要求(qiu)高(gao)。

　　如圖 1 所(suo)示，該主軸設(she)計(ji)(ji)中，前(qian)、后軸承軸向限位元件都采(cai)用(yong)了階梯(ti)過(guo)盈套(tao)的形式(shi)，這(zhe)樣有(you)利于(yu)提高主軸動平衡性能(neng)。階梯(ti)過(guo)盈套(tao)內(nei)徑軸向分為二段(duan)，內(nei)徑分別為 D 1 和(he) D 2 (二者相差較小(xiao))，與之(zhi)相配(pei)合的軸外徑也相應分為 d 1 和(he) d 2 二段(duan)，這(zhe)二段(duan)過(guo)盈都為過(guo)盈配(pei)合，但過(guo)盈量(liang)略有(you)不同。安裝(zhuang)時(shi)須用(yong)熱裝(zhuang)方式(shi)完成(cheng)(cheng)安裝(zhuang)，拆卸時(shi)，在(zai)(zai)過(guo)盈套(tao)注軸孔處(chu)接一(yi)高壓油(you)泵將階梯(ti)過(guo)盈套(tao)漲(zhang)開(kai)即可將階梯(ti)過(guo)盈套(tao)取下來。但在(zai)(zai)使用(yong)定(ding)壓式(shi)預(yu)緊時(shi)，確定(ding)彈(dan)簧力的大(da)(da)(da)小(xiao)、結構設(she)計(ji)(ji)、裝(zhuang)配(pei)都較復雜。對成(cheng)(cheng)組彈(dan)簧的制造要求(qiu)高，在(zai)(zai)裝(zhuang)配(pei)前(qian)一(yi)般應使用(yong)專門的彈(dan)簧測力裝(zhuang)置對成(cheng)(cheng)組彈(dan)簧剛度與長度的一(yi)致性進行檢查; 在(zai)(zai)設(she)計(ji)(ji)中確定(ding)彈(dan)性力的大(da)(da)(da)小(xiao)時(shi)應充分考慮負荷大(da)(da)(da)小(xiao)、主軸質量(liang)、軸承本身預(yu)緊力大(da)(da)(da)小(xiao)等各種因素(su)。

　　4 高速(su)主(zhu)軸單(dan)元潤滑(hua)技術

　　高速主軸(zhou)(zhou)設計中，軸(zhou)(zhou)承(cheng)潤(run)滑技術是至關重要的(de)一(yi)環，潤(run)滑與主軸(zhou)(zhou)高速性能、溫升、主軸(zhou)(zhou)成(cheng)本、可維修性等都(dou)有密切關系。

　　高速(su)主軸一般采用的(de)潤(run)滑(hua)方式有脂潤(run)滑(hua)、油 － 氣潤(run)滑(hua)等(deng)方式。高速(su)主軸設計中，應在保證技術指標的(de)前(qian)提下選(xuan)擇最(zui)為經濟(ji)的(de)潤(run)滑(hua)方式。

　　脂(zhi)潤(run)滑(hua)是(shi)一次性(xing)永久潤(run)滑(hua)，不需任何(he)附加裝置和特別(bie)維護，但其(qi)溫升較高(gao)，允許軸承工作的(de)最高(gao)轉速較低，一般 Dn 值在 1. 0 ×10 6 以下。其(qi)特點是(shi)結構簡(jian)單，使(shi)用(yong)(yong)方便，無污染，通用(yong)(yong)性(xing)強，成本低。脂(zhi)潤(run)滑(hua)關鍵技術點是(shi)選擇正確(que)潤(run)滑(hua)脂(zhi)以及(ji)確(que)定合理的(de)潤(run)滑(hua)脂(zhi)注入量。

　　油(you)(you) － 氣(qi)潤滑是(shi)一種新型的(de)、較為理(li)想的(de)方(fang)式(shi)，它利用(yong)分配閥對所需(xu)潤滑的(de)不同部(bu)位，按(an)照(zhao)其(qi)實(shi)際(ji)需(xu)要(yao)，定時(shi) (間歇)、定量 (最佳微量) 地供(gong)給油(you)(you) － 氣(qi)混合物(wu)。使(shi)軸承(cheng)總是(shi)形(xing)成良好的(de)潤滑條(tiao)件，油(you)(you) － 氣(qi)潤滑的(de)壓(ya)縮空(kong)氣(qi)同時(shi)兼具冷卻作用(yong)，因而(er)可(ke)使(shi)主軸軸承(cheng)Dn 值更高，可(ke)達(da) 2 × 10 6 。油(you)(you) － 氣(qi)潤滑對潤滑油(you)(you)、壓(ya)縮空(kong)氣(qi)、供(gong)油(you)(you)管路(lu)設計具有嚴(yan)格的(de)技術要(yao)求，其(qi)調試(shi)參數 (流量、時(shi)間間隔、壓(ya)縮空(kong)氣(qi)壓(ya)力等) 現在并(bing)無成熟的(de)理(li)論或定量確定方(fang)法，調試(shi)比(bi)較麻煩。

　　5 結論

　　高(gao)速(su)(su)精(jing)(jing)(jing)(jing)密(mi)主(zhu)軸是現(xian)代高(gao)性能數控機床(chuang)的(de)核心(xin)功能部(bu)件之一，而精(jing)(jing)(jing)(jing)密(mi)軸承(cheng)(cheng)技(ji)術(shu)是高(gao)速(su)(su)精(jing)(jing)(jing)(jing)密(mi)主(zhu)軸設(she)(she)計中的(de)核心(xin)技(ji)術(shu)之一，作(zuo)者對高(gao)速(su)(su)精(jing)(jing)(jing)(jing)密(mi)主(zhu)軸設(she)(she)計中所涉及的(de)高(gao)速(su)(su)精(jing)(jing)(jing)(jing)密(mi)軸承(cheng)(cheng)選(xuan)型與(yu)配置、高(gao)速(su)(su)主(zhu)軸單元支承(cheng)(cheng)結構設(she)(she)計、主(zhu)軸軸承(cheng)(cheng)預緊、高(gao)速(su)(su)主(zhu)軸單元潤滑技(ji)術(shu)等關鍵(jian)技(ji)術(shu)問(wen)題(ti)進(jin)行了(le)論(lun)述，對各(ge)種(zhong)高(gao)速(su)(su)精(jing)(jing)(jing)(jing)密(mi)主(zhu)軸設(she)(she)計具(ju)有參考價值。

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