交叉滾子軸承在數(shù)控立式車床設(shè)計中的運用
交叉滾子軸承在數(shù)控立式車床設(shè)計中的運用
- 2021/7/1 8:50:24
交叉滾子軸承在數(shù)控立式車床設(shè)計中的運用
在現(xiàn)有的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中，數(shù)控立車被工業(yè)生產(chǎn)中廣泛的使用。但是現(xiàn)有的大部分的數(shù)控立式車床主軸結(jié)構(gòu)應(yīng)用依舊采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，即雙列圓柱滾子軸承和平面軸承組合。相對于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)用，交叉滾子軸承更具有很多的優(yōu)勢，不僅滿足傳統(tǒng)的主軸結(jié)構(gòu)應(yīng)用的要求，也在優(yōu)化數(shù)控立式車床主軸結(jié)構(gòu)中起到了更加良好的效果。
一、交叉滾子軸承介紹
鴻元交叉滾子軸承是兩列圓柱滾子在呈90度的V形滾道上通過尼龍隔離塊被相互垂直交叉排列，所以交叉滾子軸承可承受徑向負荷、軸向負荷及力矩負荷等多方向的負荷。內(nèi)外圈的尺寸被小型化，極薄形式更是接近于極限的小型尺寸，并且具有高剛性這樣設(shè)計使得交叉滾子軸承結(jié)構(gòu)比較緊湊，體積不占太多，對于設(shè)計工作臺的成本也降低了。在交叉滾子軸承里，因為軸承里的滾子是和滾道成線面接觸，這樣排列后整個交叉滾子軸承承載的負荷就較傳統(tǒng)的軸承結(jié)構(gòu)大，徑向負荷、軸向負荷依舊力矩負荷交叉滾子軸承都可以承受。因為其特殊的滾子排列，所以交叉滾子軸承因為負荷沉重而變形的概率大大降低。交叉滾子的徑向外載荷增加，它的內(nèi)外圈對于滾子的載荷也會不斷的增大，但是滾子與滾道接觸的面積就會縮小，也就是滾子就會變的不均。交叉滾子內(nèi)外兩圈的尺寸不斷被縮小，現(xiàn)在的交叉滾子規(guī)模是超薄式的小型滾子，但是它的剛性依舊很高，所以在大量的機械使用中出現(xiàn)。
隨著軸承外載荷的增大，不僅最大受載滾子的接觸載荷增大，滾子所受載荷的不均勻性也變大。所以在設(shè)計軸承的過程中應(yīng)考慮外載荷對滾子接觸載荷分布的影響。隨著軸承游隙的減小，滾子所受的載荷增大。當軸承負游隙值較大時，滾道與滾子間的接觸受力區(qū)域明顯減小，載荷分布也不均勻，軸承游隙對于軸承載荷分布影響不可忽略。
二、傳統(tǒng)軸承結(jié)構(gòu)在數(shù)控立式車床中的應(yīng)用 在交叉滾子軸承出現(xiàn)之前，車床主軸一般都是傳統(tǒng)的軸承結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的軸承結(jié)構(gòu)的主要是依賴推力球軸承來支撐工作，推力球軸承能承受一定的軸向力，所以該軸承主要用于承受工件的重量；而圓柱滾子軸承主要用于徑向的定位和承受外部的徑向力。該類設(shè)計應(yīng)用廣泛。并且成本也相對比較的低廉。由于推力球是一種點接觸的軸承，所以它的軸向承載力相對比較低，主要用于小型或中型機床回轉(zhuǎn)工作臺中。此外推力球的潤滑也比較困難。推力球軸承主要工作原理是主電機通過來自齒輪箱的一系列傳動，將動力傳動給轉(zhuǎn)臺下的大齒圈，大齒圈通過推力球軸承及角接觸球軸承外圈，帶動工作臺支座及與之把合的回轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)車床工作臺的旋轉(zhuǎn)運動。
三、交叉滾子軸承在數(shù)控立式車床上的應(yīng)用
交叉滾子軸承的在數(shù)控立式車床中應(yīng)用的優(yōu)勢。交叉滾子在數(shù)控立式車床主軸中的應(yīng)用逐漸得到人們的認可，滾子以其特殊的排列方式占據(jù)的橫截面面積比較小，這樣在生產(chǎn)加工上節(jié)省了原材料，也降低了生產(chǎn)成本；在推動主軸轉(zhuǎn)動時節(jié)省時間、耗力少、整個數(shù)控立式車床的工作效率和工作準確度也大大提升。由于車床的主軸采用的是交叉滾子軸承，減少了車床的組建時間，數(shù)控立式車床的主軸的中心也降低了，但是其性能大大提高了。除此之外，因為滾子是交叉排列，滾子之間的有效距離增加，提高了旋轉(zhuǎn)度和穩(wěn)定性能，滾子滾動帶動軸承轉(zhuǎn)動的時候，滾子之間只是相對滾動，并沒有產(chǎn)生滑動現(xiàn)象，所以使得整個數(shù)控立式車床主軸的消耗大大降低，減少了耗油量，相對來說更加的環(huán)保，降低噪音，減少原料的使用。四、交叉圓錐滾子軸承的應(yīng)用
交叉滾子軸承分為兩大類，一類是圓柱交叉滾子軸承，另一類是圓錐交叉滾子軸承。一般情況下，圓錐交叉滾子管道的成本比較高。圓錐交叉滾子在立式車床中的應(yīng)用對于研究交叉滾子在數(shù)控立式車床中的應(yīng)用很有幫助。電動機通過變速箱驅(qū)動一對傘齒輪帶動大齒圈暨工作臺圍繞主軸旋轉(zhuǎn)。主軸軸承采用的是內(nèi)環(huán)孔帶有錐度的2組雙列圓柱滾子軸承，這個錐度與主軸上的錐面相結(jié)合，上升軸承內(nèi)環(huán)可使直徑漲大來調(diào)整軸承的徑向間隙，工作臺通過靜壓導軌進行浮起，通過油膜檢測機構(gòu)來伺服調(diào)整供油量。立式車床主要加工件現(xiàn)在正在往大型、重型結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。
安裝圓錐交叉滾子軸承后的立式車床工作臺更加簡化，取消了主軸、靜壓軸承以及一系列壓力油管等零件。一個單列圓錐交叉滾子軸承，可取代傳統(tǒng)的2個或者3個軸承的排列設(shè)計；在立車的主軸轉(zhuǎn)盤應(yīng)用上，以更小的裝配空間具有更高的精度及剛性的特性；立車主軸轉(zhuǎn)盤設(shè)計更為簡單；有效降低裝配高度進而降低整體重心的高度，同時減輕轉(zhuǎn)盤主軸結(jié)構(gòu)的重量；提高抗翻傾扭矩性能；圓錐滾子設(shè)計轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，滾子只滾動無滑動，小振動、低噪聲、低發(fā)熱、潤滑及冷卻油用量少；潤滑及冷卻的油路系統(tǒng)設(shè)計更為簡單；更小的驅(qū)動功率：減少轉(zhuǎn)盤主軸的裝配時間。
交叉滾子軸承成本低、運轉(zhuǎn)速度快、消耗低，適合應(yīng)用于各種大型的機械車床中使用，鴻元軸承希望通過介紹兩種不同的軸承在數(shù)控立式車床中的使用，介紹了交叉滾子軸承的主要特點，希望能夠讓更多的機床廠商在改造機床時選用交叉滾子軸承，也希望同時發(fā)現(xiàn)交叉滾子軸承的一些不足，來進一步改造交叉滾子軸承。