用于机床主轴的Timken®超精密角接触球轴承

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    机床主轴是整个机床的心脏,是实现工件加工精度,直接影响机床机能的环节部位。当今高速、高效的生产体式对主轴的速度、精度、负载能力和运行噪音提出了更高的要求,是以主轴的设计制造者面临宏大的挑战,而准确的轴承选型剖析可接济主轴制造商应对上述挑战。分歧类型的轴承都有各自适用的应用情况,是以很难制订出一个通用的选型法则。对于邃密轴承的选择,需要综合考虑以下各类身分:精度、刚度、转速及载荷等。按照具体的应用要求,确定哪种身分更为主要,再进行有针对性的选型。下文将离别介绍铁姆肯公司分歧类型的超严密角接触球轴承以及它们所适用的应用情况。

  总体来说,铁姆肯公司的严密角接触球轴承都是全能配对的形式,或许与其它品牌沟通类型及尺寸的轴承进行成组肆意交换。同时铁姆肯公司将每列轴承的轴向预紧量误差节制在更小的规模内,多列轴承配组使用时,会进一步节制每列的内圈微米代码,获得加倍一致的紧配量,是以安装后的接触角能够近似相等,最终实现更精准的预紧力和刚性。

  一. 尺度系列的主轴轴承

  此系列分为P4和P4S级,表里圈及滚动体普通采用52100全淬透钢。在必然前提下,脂润滑的转速可达到650,000 DN,油润滑可达到1,000,000 DN。与高速系列比拟,尺度系列的滚动体直径较大、预紧力较高,适用于切削载荷大且系统动态刚性要求高的场合。

  此外,润滑脂的添加量是选型中需要考虑的主要前提。润滑脂添加过多,会严重影响轴承散热,运行温度将急剧上升,从而导致润滑脂寿命敏捷下降,也缩短轴承使用寿命;润滑脂添加过少,无法形成必然的润滑油膜来离散轴圈和滚动体,彼此之间的摩擦会造成较高的温升,同样影响轴承寿命。对于分歧转速,介绍的加脂量也响应分歧。当转速低于500,000 DN时,加脂量应为轴承内部自由空间的25% - 40%;当转速高于500,000 DN时,加脂量应为轴承内部自由空间的15% - 20%。需要注重的是尺度系列的连结架有两种类型:滚动体指导的尼龙连结架和外圈指导的胶木连结架。两类轴承的内部自由空间分歧,较量加脂量时应该予以区分。

  二. 陶瓷球系列的主轴轴承

  此系列为P4S级,表里圈一样为52100全淬透钢,滚动体为陶瓷材料。在必然前提下,脂润滑的转速可达到750,000 DN,油润滑可达到1,500,000 DN。动态径向和轴向承载能力与尺度系列相当,但刚性提高50%;陶瓷的重量比钢材轻60%,降低了滚动体离心力的感化,从而削减了打滑与自旋现象,与滚道之间的发烧量也响应削减,轴承寿命耽误;同时陶瓷球热膨胀系数低,高速运行温度上升时,比尺度系列的钢球预紧力小,发烧量小。颠末较量,陶瓷球系列的转速约为尺度系列的1.5倍,理论运行寿命可高达3-5倍;当高转速和高承载能力、高刚性同时需要被知足时,应该考虑选用陶瓷球系列,并将加脂量节制在轴承内部自由空间的15% - 20%。

  图1、2、3划分展示了尺度系列与陶瓷球系列主轴轴承的寿命对比、温升对比和滚动体材料特征对比。

  

  图1 尺度系列与陶瓷球系列的寿命对比

  

  图2 尺度系列与陶瓷球系列的温升对比

  

  图3 滚动体材料特征对比

  三. 高速系列的主轴轴承

  此系列为P4S级,表里圈普通为52100全淬透钢,滚动体可选择52100全淬透钢或者陶瓷材料,而且具有开放式和双侧非接触密封式两种类型。在必然前提下,脂润滑的转速可达到850,000 DN-1,000,000 DN,油润滑可达到1,700,000 DN-2,000,000 DN。

  高速系列平日应用于高转速加工设备,例如高速加工中心、高速铣床,因其可以知足低发烧、低运行温度及高刚性的使用要求。这一系列的首要长处是:第一,滚动体直径减小且数目增多,严密设计的滚道外形,使滚动体与滚道的接触区域减小,摩擦发烧削减;第二,高速运转时小尺寸滚动体所受离心力减小,打滑与自旋现象削弱,接触区域的发烧量削减;第三,表里圈均有凹凸挡肩,为润滑剂供应了加倍开放的通道,或许实时带走运行中发生的热量;第四,润滑剂对滚动体的剪切影响变小,发烧量削减。当转速要求更高时,还能够选择极限转速和动态刚性更高的Timken®陶瓷球高速系列,进一步削减运行中的发烧量,从而实现更低的运行温度。

  图4为Timken®高速密封轴承2MMV9114HXVVSUL(钢球)和2MMVC9114HXVVSUL(陶瓷球)与其它品牌高速系列70mm内径产物的发烧量对比图。测试转速为11500 rpm,轻级预紧力为445 N,径向载荷89 N,轴向载荷178 N。如图表所示Timken®小滚珠高速系列凭借其卓越的构造设计、进步的生产工艺和严厉的精度掌握,实现了同类最佳的发烧量节制,在竞争中脱颖而出。

  

  图4 高速系列轴承产物的内部发烧量对比

  四. Wear Ever超严密抗磨损主轴轴承

  Wear Ever高机能轴承的表里圈采用压缩屈就强度和硬度更高的高氮钢,并采用陶瓷材料作为滚动体,是以可以抵制坚硬的污染物,是传统52100轴承钢耐磨性的100倍;其次,Wear Ever材料的表里圈可以承受高于传统轴承30%的滚动接触应力,从而包管了更长的运行寿命(如图5所示)。同时,此种轴承拥有高于其它所有产物系列的材料刚性、陶瓷滚动体,再连系高速系列的非凡几何设计,使得这一类轴承可以达到高于传统产物40%的转速和传统轴承无法实现的加快度。

  

  图5 52100与Wear Ever测试后果对比

  铁姆肯公司以其卓越的产物品质、高于行业尺度的精度掌握以及一流的手艺和办事而享誉全球。 Timken®品牌可为日趋高端化的中国机床范畴应用供应完整的产物线选择。铁姆肯公司也将一如既往地开发可支撑更高转速、更正确精度和更好不乱性的轴承,匡助客户获得更长的设备使用寿命、更高的运行靠得住度以及加工生产效率,最终实现利润最大化的焦点方针。

  【注】铁姆肯公司使用的DN值是轴承内径与转速的乘积,分歧于轴承节圆直径与转速的乘积PDN值。

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