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陶瓷軸承-機床主軸與軸承特點有哪些

 
機床主軸與軸承特點有哪些。近年來塑膠軸承,機床主軸的性能進一步向高轉速、高精度、高剛度方向發展。在滿足這些要求的同時,還必須有利于環境保護並重視全球變暖等環保問題。

設計的特別之處,余炯先生:NSK的軸承設計以摩擦學爲核心,依靠摩 擦學的四大核心技術(解析技術、評價技術、潤滑技術以及材料技術)。對于機床主軸軸承的設計更是如此,首先,NSK利用其技術開發出了長壽命、高性能的軸 承材料。其次,對于滾動體的設計,我們開發了在高速和超高速的環境下,各方面性能優越的陶瓷材料,有效地實現了金屬滾動體所達不到的超高速、超高精度的旋 轉要求,贏得了廣大用戶的好評。另外,NSK開發設計了獨特結構形狀的滾動體引導的樹脂保持架,具有潤滑脂磨合時間短,溫升穩定,低摩擦低噪聲,特別是在 脂潤滑的條件下能發揮更好的效果,而對于與精密圓柱滾子軸承,更是超高性能的PPS和 PEEK樹脂材料,具有更優越的高速性和耐熱性。

主軸軸承的徑向跳動、端面跳動、滾動體直徑不一致等形位誤差會嚴重影響主軸系統及其加工件的精度,因此用于精密機床主軸上的軸承精度爲P5及其以上級,而對于數控機床、加工中心等高速、高精密機床的主軸支承,則培林需選用P4及其以上級超精密軸承。

主軸軸承的高速也特別重要,特別是爲了滿足加工速度不斷提升的要求,包括電主軸在內的高速主軸的開發和不斷改進,對主軸軸承的高速的要求越來越高。如果軸承的高速不好,主軸系統的溫升會很嚴重,甚至會燒死失效。

作爲關鍵基礎件,機床主軸軸承是機床加工精度指標保證的基石。隨著現代機床向高精、高速、高可靠性方向發展,對主軸軸承提出了更高的要求。如在傳統機械或 一般機械中,轉速主要在幾百轉到幾千轉/分鍾,而現代高速加工機床,主軸速度要求達到幾萬轉到十幾萬轉/分鍾。在軸承行業內,用dmN值表示高速性能,它 是直徑與轉速的乘積,機床主軸的指標一般在200萬以內,最高的達400萬,要求非常高。因此,對軸承的設計提出了的要求,以角接觸球軸承爲例,從材料的 選擇、結構的設計、引導方式、潤滑方式設計、溝曲率系數選擇等方面都需要針對主軸的要求進行分析、研究。

對于材料的研究,葉軍先生:由于機床主軸軸承高精度、高速、高可靠性要求,在材料上有一些特殊要求,套圈材料多選用優質精煉鋼,國外有特殊專用鋼。保持架材料有銅、塑料、專用自潤滑材料。滾動體有軸承鋼、陶瓷材料。

作爲一種材料,陶瓷材料在滾動軸承中的開辟了軸承材料的天地。陶瓷材料的突破了傳統鋼軸承的許多極限,如高速性、耐磨性、絕緣性、耐溫性。常用的氮化矽陶 瓷比重僅僅是鋼的1/3多,因此在高速下引起的滾動體對套圈的大大降低,同尺寸的軸承極限轉速大幅提升;氮化矽陶瓷的硬度達 1500HV,是軸承鋼的一倍,耐高溫達1200℃是軸承鋼的6倍,這些無疑擴展了傳統鋼制軸承的使用範圍。因此,可以說,陶瓷材料的是滾動軸承材料的一 次革命,陶瓷材料軸承是面向21世紀的最具發展前景材料軸承。陳士玮先生:對于一般的機床主軸,主軸軸承的材料沒有特殊的要求。

但伴隨著數控機床主軸向高速化發展,主軸軸承的運轉速度要求越來越高,其對材料的要求也越來越高。目前,陶瓷材料(主要指Si3N4工程陶瓷)已成爲制造 高速精密軸承的理想材料。與軸承鋼相比,陶瓷材料具有下列優勢:1)密度小。可實現軸承的輕量化和高速化。2)剛性高。受力後的彈性變形小,相對載荷的剛 性高,大約可提高剛度 15%~20%,從而減輕了機床的振動。3)熱膨脹系數小。陶瓷軸承隨溫度變化的尺寸變化量小,且産生的熱預載較低,從而避免了過多的熱量聚集成疲勞剝落失效。4)摩擦系數小。工作時産生的熱量較小,大大降低了混合軸承中材料和潤滑劑的力。

陶瓷軸承已得到越來越廣泛的,不過由于陶瓷材料的難加工性,精密陶瓷軸承多爲滾動體是陶瓷、內外套圈仍由軸承鋼制造的混合陶瓷球軸承。余炯先生:伴隨著數 控機床主軸向高速化發展,對主軸軸承提出了高速、高剛度、低溫升、長壽命的要求。而陶瓷材料(主要指Si3N4工程陶瓷)因具有密度小、彈性模量高、熱膨 脹系數小、耐磨、耐高溫、耐腐蝕等優良性能,從而成爲制造高速精密軸承的理想材料。
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