交叉圓錐滾子軸承在高精度立車上的應(yīng)用

劉廣連

摘要：高精度數(shù)控立式車床的主要精度之一就是工作臺的精度，工作臺精度取決于主軸組件的精度，其性能會直接影響到機床的旋轉(zhuǎn)精度、速度、剛性、溫升及噪聲等參數(shù)，進而影響工件的加工質(zhì)量，為此，經(jīng)過考察，研究，圓錐滾子軸承的滾子與滾道表面呈線性接觸，其自身具有高精度、高轉(zhuǎn)速、高承載等特點，將圓錐滾子軸承應(yīng)用到高精度立車主軸上，可大大提高工作臺的旋轉(zhuǎn)精度、承載能力，同時降低了工作臺的高度和主軸結(jié)構(gòu)的重量，因此，研究出本結(jié)構(gòu)方案，其主要結(jié)構(gòu)包括工作臺，工作臺底座，及安裝在工作臺下方的編碼器，及安裝在編碼器下方的壓蓋，及設(shè)置在壓蓋下方的調(diào)整墊，及配合安裝在工作臺底座和調(diào)整墊之間的主軸，及安裝在主軸外側(cè)的軸承上內(nèi)環(huán)和軸承下內(nèi)環(huán)，及配合安裝在軸承上內(nèi)環(huán)和軸承下內(nèi)環(huán)外側(cè)的軸承外環(huán)，所述軸承外環(huán)下方設(shè)置有擋圈。

關(guān)鍵詞：交叉圓錐滾子軸承 高精度 高速度

論文內(nèi)容：

1、技術(shù)背景

高精度數(shù)控立式車床以其高精度、高效率的特點而被廣泛采用，其主要精度之一就是工作臺的精度控制，但以往高精度立車的工作臺在工作時承載力往往達不到設(shè)計要求，工作臺旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，以致無法滿足零件的加工精度要求。工作臺的精度取決于主軸組件的精度，主軸組件的主要結(jié)構(gòu)是由主軸、軸承及相關(guān)配件組成，因此主軸組件的精度除了要控制主軸精度以外，還控制另一個重要零件的精度，就是軸承精度，軸承精度決定了主軸組件的精度，主軸組件的精度決定了高精度立式車床工作臺的精度，主軸組件作為機床的關(guān)鍵部件，其性能會直接影響到機床的旋轉(zhuǎn)精度、速度、剛性、溫升及噪聲等參數(shù)，進而影響工件的加工質(zhì)量，為此，經(jīng)過考察，研究，圓錐滾子軸承的滾子與滾道表面呈線性接觸，其自身具有高精度、高轉(zhuǎn)速、高承載等特點，將圓錐滾子軸承應(yīng)用到高精度立車主軸上，可大大提高工作臺的旋轉(zhuǎn)精度、承載能力，同時降低了工作臺的高度和主軸結(jié)構(gòu)的重量，實踐證明交叉圓錐滾子軸承的應(yīng)用，大大提高了工作臺的旋轉(zhuǎn)精度和承載能力。

2、交叉圓錐滾子軸承的特點：

（1）由于圓錐滾子軸承的性接滾子與滾道表面呈線觸，因此軸承在承受重載時彈性變形很小，同時適用于承載以徑向載荷為主的徑向與軸向的聯(lián)合負荷，因而提高了工作臺的旋轉(zhuǎn)精度和承載力。

（2）圓錐滾子軸承是一種純滾動的軸承設(shè)計，它很好地降低軸承運轉(zhuǎn)扭矩和發(fā)熱，從而確保主軸的轉(zhuǎn)速和精度。

（3）由于圓錐滾子軸承能夠在安裝過程中調(diào)節(jié)軸向預(yù)載（游隙），這能使在軸承的整個使用周期中更好地優(yōu)化軸承游隙調(diào)節(jié)

（4）滾珠之間配有尼龍分隔片，它的慣性小，運轉(zhuǎn)扭矩小，在設(shè)計過程中可采用更小的驅(qū)動力。

2、技術(shù)實施方案

高精度立式車床工作臺部分主要包括工作臺10、工作臺底座4、及安裝在工作臺下方的編碼器11，及安裝在編碼器下方的壓蓋7，及設(shè)置在壓蓋下方的調(diào)整墊9，及配合安裝在工作臺底座和調(diào)整墊之間的主軸5，及安裝在主軸外側(cè)的軸承上內(nèi)環(huán)3和軸承下內(nèi)環(huán)2，及配合安裝在軸承上內(nèi)環(huán)和軸承下內(nèi)環(huán)外側(cè)的軸承外環(huán)1，及軸承外環(huán)下方設(shè)置有擋圈8。

2.1附圖：本附圖是高精度立式車床主軸結(jié)構(gòu)的示意圖

2.2具體實施方式

軸承型號是根據(jù)立式車床工作臺直徑、承載、轉(zhuǎn)速、精度等要求來進行選擇的，軸承的規(guī)格型號及軸承的精度等級決定了工作臺的精度等級。

在附圖1的結(jié)構(gòu)中可以看出，交叉圓錐滾子軸承的結(jié)構(gòu)是由軸承外環(huán)1、軸承下內(nèi)環(huán)2、及軸承上內(nèi)環(huán)3、及滾珠組成，滾子與滾道表面呈線觸。軸承外環(huán)1安裝在齒輪6上，齒輪的材料選擇的是40Cr，這種材料的特點是：綜合力學(xué)性能高，熱處理后表面硬度較高，具有一定的韌性、塑性和耐磨性，具有良好的沖擊韌性，適合與軸承外環(huán)配合，可有效減少工作臺震動對軸承外環(huán)的精度誤差影響，同時也可滿足齒輪嚙合對材料的要求;軸承內(nèi)上環(huán)2及軸承內(nèi)下環(huán)3安裝在主軸5上，主軸的材料選擇的是45#鋼，這種材料的特點是：強度較高，具有較高的綜合力學(xué)性能，能夠很好的支撐和固定軸承內(nèi)環(huán);軸承與各相關(guān)零件的尺寸公差按照材料的熱膨脹系數(shù)、尺寸公差等級、材料的摩擦系數(shù)等數(shù)據(jù)來進行匹配，軸承上內(nèi)環(huán)與主軸之間的尺寸公差與軸承下內(nèi)環(huán)與主軸之間的尺寸公差是不同的。

主軸5安裝在工作臺底座4上，工作臺底座的材料選擇的是HT250，這種材料的特點是耐磨性和減震性能良好，主軸與工作臺底座之間的尺寸公差是按照材料的密度、尺寸公差等級來進行選擇的，并設(shè)計密封結(jié)構(gòu)，防止在使用過程中出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。

壓蓋7及調(diào)整墊9安裝在主軸5上，壓蓋與調(diào)整墊沒有尺寸公差要求，但各結(jié)合面有形位公差要求。

擋圈8安裝在齒輪6上，擋圈的結(jié)合面有形位公差要求。

編碼器組件11安裝在壓蓋7及齒輪6上，編碼器根據(jù)工作臺轉(zhuǎn)速要求進行選擇。

參考文獻：

[1]王愛玲，現(xiàn)代數(shù)控機床結(jié)構(gòu)與設(shè)計[M]，北京，兵器工業(yè)出版社，1999

（齊重數(shù)控裝備股份有限公司工藝部）