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数控立式机床主轴用圆柱交叉滚子轴承解决方案

来源:龙道轴承 发布时间:2019-02-20热度:
本文仅以笔者企业的两种立车为例,先容圆柱交叉滚子轴承在机床主轴结构设计中的应用。目前很多数控立式机床主轴结构多数都是使用的常规结构型式,也就是通常用双列向心圆柱滚...

本文仅以笔者企业的两种立车为例,先容圆柱交叉滚子轴承在机床主轴结构设计中的应用。目前很多数控立式机床主轴结构多数都是使用的常规结构型式,也就是通常用双列向心圆柱滚子轴承和平面推力轴承组合使用。而选用同等规格的1套圆柱交叉滚子轴承便可替代上述两类轴承,进而很大地简化了主轴部分机械结构,非常容易在其上安装液压卡盘和回转油缸从而实现自动定位夹紧,进而更大地提升了在加工中的效率,工作台上的工件在承受很高的倾覆力矩时,性能依然保持稳定。
    圆柱交叉滚子轴承的特征
    圆柱交叉滚子轴承里面的滚子与滚道之间呈线性接触,在交叉滚子轴承的滚道截面中呈90°垂直交叉间隔排列,因此1套交叉滚子轴承能同时承载径向、轴向载荷,比传统型号的轴承刚性高出3~4倍;并且能非常简单的进行安装。带座轴承是润滑脂密封型深沟球轴承和各种形状的轴承座组合而成的高精度组件产品。轴承组件可以通过几个螺栓直接安装到机械装置的主体上,具有调心功能,能够进行润滑脂的补充等,是一种安装使用都非常简便的产品。由于交叉滚子轴承里面的滚子为交叉排列,同时因此类轴承内圈或外圈是两分割的构造,交叉滚子轴承间隙可以进行调整,即使被施加预载,也能获得高精度的旋转运动。交叉滚子轴承目前主要用于高精度工作转台、机床、工业机器人手臂、医疗机械关节等。
    常规轴承布置形式的数控立车主轴的基本结构
    例:汉川机床集团有限企业的CK51125数控立式机床主轴结构如图2所示。

    在上面这种常规立式机床主轴结构设计中,主要采用双列圆柱滚子轴承加平面轴承的承载方式,如图2,主电机通过传动链将运动通过大齿轮7传递至主轴。带座轴承清洗将轴承拆下检查时,先用拍照等方法做好外观记载。另外,要供认剩余润滑剂的量并对润滑剂采样,然后再清洗轴承。



    双列圆柱滚子轴承5承载径向载荷,主轴的径向负载是比较小的,轴向载荷较大,主要来自切削力和工作台、工件的不平衡力;而大平面轴承6主要承载轴向载荷,这些载荷主要来自于工作台12、法兰10、大齿轮7、工件等的重量以及切削力,这些是选用轴承时非常重要的因素。此种轴承组合使用时,主轴结构承载能力大,价格相对便宜,但结构复杂,零件制造和安装均比较困难。
    安装圆柱交叉滚子轴承数控立车主轴的基本机构

    例:汉川机床集团有限企业的CK51125A数控立式机床主轴结构如图3所示。带座外球面轴承此类轴承在设计上也具有一定调心性,易于安装,具有双重结构的密封装置,可以在恶劣的环境下工作。轴承座一般是采用铸造成型。




    在装有圆柱交叉滚子轴承的立车主轴结构中,机床主运动的各项精度和工作负载全部由圆柱交叉滚子轴承承载。与常规的主轴结构相比,传递运动方式相同,负载来源基本一致,但其装有圆柱交叉滚子轴承的主轴结构非常简洁(如图3)。圆柱交叉滚子轴承还有一特点,就是节省空间,可非常方便地安装液压卡盘,如图4。主轴(其实是一假主轴,主要用来连接编码器和回转油缸)下端加上做以小改动的安装座3,连接回转油缸2,中间通过拉杆5与液压卡盘11相连接,就能很容易改制成一套配置液压卡盘的主轴结构。常规轴承布置形式的主轴结构(如图2)是比较困难的。



    以圆柱交叉滚子轴承XR766051来说,若选用国内生产的,成本基本比相当规格的双列圆柱滚子轴承加平面轴承的价格略高;若选用进口交叉滚子轴承产品,如德国FAG交叉滚子轴承、美国TIMKEN交叉滚子轴承、日本交叉滚子轴承,则价格是国内交叉滚子轴承产品的7~10倍。
    本文分别先容了圆柱交叉滚子轴承和普通轴承组合两种形式在立车主轴系统中的应用,设计者可根据其产品针对领域的不同选择主轴系统的结构形式。

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责任编辑:龙道轴承
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