FAG精密主轴轴承技术

发布时间:2016-09-21 09:12:47      阅读次数:933
FAG精密主轴轴承技术
  精密主轴技术是数控机床的核心技术之一。而精密主轴技术的关键是精密主轴的轴承的选用和安装技术。我国现在独资的和合资的数控机床的主轴,尤其是高速主轴,多数是进口的产品,即使是国营股份公司,每年也花费大量外汇进口精密主轴。
  我们国家从本世纪开始大量应用高速加工技术,这就为机床的主轴提出了更为苛刻的技术要求,迄今为止,只有精密磨床采用液压滑动轴承,它的回转精度可以达到千分之一mm的标准,即使采用国际优质品牌的精密轴承,安装有滚动轴承的主轴还达不到液压滑动轴承的精度水平。
  分析原因,问题不是出于轴承本身,主要还是我们的与轴承安装的工作面加工没有达到和轴承相适应的精度,其中安装结构的设计不科学是很重要的方面。
   机床主轴保养--降低轴承的工作温度,经常采用的办法是润滑油。润滑方式有,油气润滑方式、油液循环润滑两种。在使用这两种方式时要注意以下几点:
   1、在采用油液循环润滑时,要保证主轴恒温油箱的油量足够充分。
   2、油气润滑方式刚好和油液循环润滑相反,它只要填充轴承空间容量的百分之时即可。
循环式润滑的优点是,在满足润滑的情况下,能够减少摩擦发热,而且能够把主轴组件的一部分热量给以吸收。
对于主轴的润滑同样有两种放式:油雾润滑方式和喷注润滑方式。
主轴作为机床的关键部件,其性能会直接影响到机床的旋转精度、转速、刚性、温升及噪音等参数,进而会影响工件的加工质量,例如零件的尺寸精度,表面粗糙度等指标。因此,为了保持优秀的机床加工能力,必须配用高性能的轴承。用于机床主轴上的轴承精度通常从低到高为P0, P6, P5, P4, P2),而对于数控机床、加工中心等高速、高精密机床的主轴支;主轴轴承包括角接触球轴承、圆锥滚子轴承,以及圆柱滚子轴承等类型。
  精密角接触球轴承
  在上述的几种轴承中,以精密角接触球轴承的使用最为广泛。我们都知道角接触球轴承的滚动体是球;因为它是一种点接触,所以它能提供更高的转速、更小的发热量和更高的旋转精度。在一些超高速的主轴应用场合,还会采用陶瓷球的混合型轴承。与传统的全淬透钢球相比,陶瓷球材料自身的特点赋予了陶瓷球轴承具有高刚度、高转速、耐高温、寿命长的特点,从而满足高端客户对机床轴承产品的需求。
  就角接触球轴承的接触角而言,目前比较流行的是15和25的接触角;通常15的接触角具有比较高的转速性能,而25的接触角具有较高的轴向承载能力。由于预载的选择对于精密角接触球轴承应用的影响非常大,例如,在高承载、高刚性的场合,一般会选用中型或重型的轴承预载;而针对一些高转速、高精度的应用场合,我们在轴承的早期选型中,需要注意选择合适的预载,一般轻预载比较常见。预载一般分成轻型、中型、重型三种;为了方便客户的使用,目前世界上的几大轴承制造商都普遍提供预先研磨轴承端面而加预载的轴承,也就是我们通常所说的万能配对精密角接触球轴承形式。该类轴承免去了客户的预载调节,从而节省了安装时间。
  精密圆锥滚子轴承
  在一些重载且对速度有一定要求的机床应用场合中---如锻件的荒磨、石油管道的车丝机、重型车床和铣床等,选择精密圆锥滚子轴承是一种比较理想的方案。由于圆锥滚子轴承的滚子是线接触的设计,因此它能为主轴提供很高的刚性和承载;另外,圆锥滚子轴承是一种纯滚动的轴承设计,它能很好的降低轴承运转扭矩和发热,从而确保主轴的转速和精度。由于圆锥滚子轴承能够在安装过程中调节轴向预载(游隙),这能让客户在轴承的整个使用周期中更好地优化轴承游隙调节。
  此外,在一些内圈挡边线速度大于30米/秒的高速应用中,某些特殊设计的圆锥滚子轴承也能满足要求,轴承的挡边有多个轴向方向的润滑油孔,可采用循环油润滑或油雾润滑,离心力可将油分布到滚子与挡边接触区,从而能更充分地润滑轴承,提高轴承转速。而液力浮动挡边轴承是专为优化主轴系统的预载而设计,轴承有可浮动的挡边,与滚子大端接触,不像常见的轴承有固定内圈挡边;且该浮动挡边由‘压力’系统定位,这样就能保证轴承在各个工况条件下都能发挥最优异的性能, 并且已经成功的在国内客户中使用。
  第二种是采用两个圆锥滚子轴承面对面安装作为主轴的前端,而后端使用一个双外圈、两个单内圈的轴承(TDO)作为浮动端使用;由于具有浮动能力,这类设计能很好的承受主轴的轴向热膨胀,且刚度很高,保证了机床的精度。
  精密圆柱滚子轴承
  在机床主轴的应用中,双列精密圆柱滚子轴承也会被使用到,通常与精密角接触球轴承或推力轴承组合应用。此类轴承能承受较大的径向载荷并允许有较高的转速。轴承中的两列滚子以交叉方式排列,旋转时波动频率比单列轴承大幅提高,振幅降低60%~70%。与主轴的锥形轴颈配合,轴向移动内圈,可使内圈胀大,这样轴承游隙可以被减小甚至预紧轴承(负游隙状态)。圆柱孔轴承通常采用热装,利用过盈配合减小轴承游隙,或者预紧轴承。一般在内圈装上主轴后再对滚道精加工,以提高主轴旋转精度。
    FAG主轴是高速切削机床的核心部件,在很大程度上决定着高速切削机床所能达到的切削速度加工精度和应用范围。目前,适于高速切削的加工中心其主轴最高转速一般都大于10,000r/min,有的高达为普通机床的10倍左右;主电动机功率15~80kw,以满足高速车削、高速铣削之要求。随着电气传动技术(变频调速技术、电动机矢量控制技术等)的快速发展,高速数控机床主传动的机械结构得到极大简化,取消了齿轮传动和带传动,实现了机床的“零传动”,采用机床主轴与主轴电机一体化的传动结构形式,即所谓的电主轴。轴承是决定主轴寿命和负荷的关键部件。电主轴采用的轴承主要有滚动轴承、流体静压轴承和磁悬浮轴承。滚动轴承因其具有刚度高、高速性能好结构简洁、标准化程度高和价格适中等优点,在电主轴中得到最广泛应用。滚动轴承在高速回转时润滑极为重要,目前,电主轴主要采用两种润滑方式:油脂润滑和油一气润滑。