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数控机床主轴常用的几种滚动轴承的结构形式

2015-6-6 07:14| 来源:电工学习网| 查看: 15575| 评论: 0

摘要: 机床主轴带着刀具或夹具在支承件中作回转运动,需要传递切削扭矩,承受切削抗力,并保证必要的旋转精度。数控机床主轴支承根据主轴部件的转速、承载能力及回转精度等要求的不同而采用不同种类的轴承。一般中小型数控机床(如车床、铣 ...
机床主轴带着刀具或夹具在支承件中作回转运动,需要传递切削扭矩,承受切削抗力,并保证必要的旋转精度。数控机床主轴支承根据主轴部件的转速、承载能力及回转精度等要求的不同而采用不同种类的轴承。一般中小型数控机床(如车床、铣床、加工中心、磨床)的主轴部件多数采用滚动轴承;重型数控机床采用液体静压轴承;高精度数控机床(如坐标磨床)采用气体静压轴承;超高转速(2~10万转/分钟)的主轴可采用磁力轴承或陶瓷滚珠轴承。在各种类型的轴承中,以滚动轴承的使用最为普遍,图1所示为主轴常用的几种滚动轴承的类型。
(a) 双列圆柱滚子轴承  (b) 双列推力向心球轴承  (c) 双列圆锥滚子轴承
(d) 带凸缘双列圆柱滚子轴承  (e) 带弹簧的单列圆锥滚子轴承


图1  主轴常用的几种滚动轴承的结构形式
1.主轴滚动轴承的配置
根据主轴部件的工作精度、刚度、温升和结构的复杂程度,合理配置轴承,可以提高主传动系统的精度。采用滚动轴承支承,有许多不同的配置形式,目前数控机床主轴轴承的配置主要有如图2所示的几种形式。


图2  数控机床主轴的配置形式
在图(a)所示的配置形式中,前支承采用双列短圆柱滚子轴承和60°角接触球轴承组合,承受径向载荷和轴向载荷,后支承采用成对角接触球轴承,这种配置可提高主轴的综合刚度,满足强力切削的要求,普遍应用于各类数控机床。在图(b)所示的配置形式中,前轴承采用角接触球轴承,由2~3个轴承组成一套,背靠背安装,承受径向载荷和轴向载荷,后支承采用双列短圆柱滚子轴承,这种配置适用于高速、重载的主轴部件,图(c)所示前后支承均采用成对角接触球轴承,以承受径向载荷和轴向载荷,这种配置适用于高速、轻载和精密的数控机床主轴。图(d)所示前支承采用双列圆锥滚子轴承,承受径向载荷和轴向载荷,后支承采用单列圆锥滚子轴承,这种配置可承受重载荷和较强的动载荷,安装与调整性能好,但主轴转速和精度的提高受到限制,适用于中等精度,低速与重载荷的数控机床主轴。
2.主轴滚动轴承的预紧
对主轴滚动轴承进行预紧和合理选择预紧量,可以提高主轴部件的回转精度、刚度和抗振性。滚动轴承间隙的调整或预紧,通常是通过轴承内、外圈的相对轴向移动来实现的。


图3  滚动轴承的预紧方法
(1)轴承内圈移动  这种方法适用于锥孔双列圆柱滚子轴承。用螺母通过套筒推动内圈在锥形轴颈上作轴向移动,使内圈变形胀大,在滚道上产生过盈,从而达到预紧的目的。图3所示为几种移动轴承内圈的预紧形式,图(a)结构简单,但预紧量不易控制,常用于轻载机床主轴部件。图(b)用右端螺母限制内圈的移动量,易于控制预紧量。图(c)在主轴凸缘上均布数个螺钉以调整内圈的移动量,调整方便,但是用几个螺钉调整,易使垫圈歪斜。图(d)将紧靠轴承右端的垫圈做成两个半环,可以径向取出,修磨其厚度可控制预紧量的大小,调整精度较高。调整螺母一般采用细牙螺纹,便于微量调整,而且在调好后要锁紧防松。
(2)修磨座圈  通过修磨轴承的内外座圈,可以调整轴承的预紧力。图4所示为两种修磨的形式。图 (a)为轴承外围宽边相对(背对背)安装,这时修磨轴承内圈的内侧,使间隙a增大;图(b)所示为外围窄边相对(面对面)安装,这时修磨轴承外圈的窄边。在安装时按图示的相对关系装配,并用螺母或法兰盖将两个轴承轴向压拢,使两个修磨过的端面贴紧,这样使两个轴承的滚道之间产生预紧。
(a)修磨轴承内圈的内侧

         (b)修磨轴承外圈的内侧
图4  修磨轴承座圈

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