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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

[ 发布日期:2018-04-08 11:11:58 点击:3092 来源:洛阳普瑞森精密轴承有限公司 【打印此文】 【关闭窗口】]
本文仅以笔者公司的两种立车为例,介绍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。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:汉川机床集团有限公司的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。



    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:汉川机床集团有限公司的CK51125A数控立式机床主轴结构如图3所示。



    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(其实是假主轴,主要用来连接编码器和回转油缸)下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FAG交叉滚子轴承、美TIMKEN交叉滚子轴承、日本IKO交叉滚子轴承,则价格是内交叉滚子轴承产品的7~10倍。

    本文分别介绍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域的不同选择主轴系统的结构形式。
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