转台轴承
数控回转工作台可用来实现圆周进给运动。数控回转工作台(简称数控转台)除了可以实现圆周进给运动之外,还可以完成分度运动。而分度工作台的功用只是将工件转位换面,和自动换刀装置配合使用,实现工件一次安装能完成几个面的多种工序,因此,大大提高了工作效率。数控转台的外形和分度工作台没有多大差别,但在结构上则具有一系列的特点。由于数控转台能实现进给运动,所以它在结构上和数控机床的进给驱动机构有许多共同之处。不同点是驱动机构实现的是直线进给运动,而数控转台实现的是圆周进给运动。
回转工作台广泛地使用于各种数控铣床、镗床、各种立车、立铣等机床上。除了要求回转工作台能很好地承受工件重量外,还需要保证其在承载下的回转精度。转台轴承,作为转台的核心部件,在转台运行过程中,不仅要具有很高的承载能力,还需具备高回转精度、高抗倾覆能力、以及较高的转速能力等。在回转工作台设计中,使用的比较多的轴承类型大致分为这么几种:
推力球轴承 圆柱滚子轴承
推力球轴承能承受一定的轴向力,所以该轴承主要用于承受工件的重量;而圆柱滚子轴承主要用于径向的定位和承受外部的径向力(例如切削力、铣削力等)。该类设计应用广泛,并且成本也相对比较的低廉。由于推力球是一种点接触的轴承,所以它的轴向承载力相对比较有限,主要用于小型或中型的机床回转工作台中。此外推力球的润滑也比较困难。
静压轴承 精密圆柱滚子轴承
静压轴承是一种靠外部供给压力油,在轴承内建立静压承载油膜以实现液体润滑的滑动轴承。液体静压轴承从起动到停止始终在液体润滑下工作,所以没有磨损,使用寿命长,起动功率小;此外,这种轴承还具有旋转精度高,油膜刚度大,能抑制油膜振荡等优点。精密圆柱滚子轴承具有很好的径向承载力,并且由于采用了精密级的轴承,回转工作台的回转精度也能得到很好地保证。使用该类设计的回转工作台能承受很高的轴向力,有些工件的重量超过200吨以上,转台直径超过10米。但是该类设计也有一些不足之处,由于静压轴承必须附带一套专用的供油系统来供给压力油,维护比较复杂,而且成本也比较高。
交叉滚子轴承
交叉滚子轴承在转台上的应用也比较的普遍。交叉滚子轴承的特征是轴承中有两个滚道, 两排交叉排列的滚子。与传统的推力轴承 径向定心轴承组合相比,交叉滚子轴承结构紧凑, 体积小巧,并简化了工作台设计,从而降低了转台的成本。
另外,由于使用了优化的预紧力,该类轴承具有很高的刚度,因而转台的刚度和精度也都得到了保证。得益于两排交叉滚子的设计,轴承的有效跨距能被显着地提高,所以该类轴承具有很高的抗倾覆力矩。在交叉滚子轴承中,又分成两种类型:第一种是圆柱交叉滚子轴承,第二种是圆锥交叉滚子轴承。通常,圆柱交叉滚子轴承价格比圆锥交叉滚子轴承低, 适用于转速相对较低的转台应用中;而圆锥交叉滚子轴承采用了圆锥滚子的纯滚动设计,因此该类轴承具有
•运转精度高
•转速能力高
•减少轴长度和加工成本、热膨胀导致几何尺寸的变化有限
•尼龙分隔器、转动惯量低、启动扭矩低、易于控制角分度
•优化预紧力、刚度高、跳动小
•线接触、刚度大、引导滚子运转精度高
•渗碳钢提供优良的抗冲击力和表面抗磨能力
•简单但润滑充分
在轴承安装时,客户只需将交叉滚子轴承预紧到推荐的数值,而不必像静压轴承那样有一个复杂的安装调节流程。交叉滚子轴承安装简单,易于调整原有安装形式或维修方法。交叉滚子轴承适用于各种类型的立式或卧式镗床,以及立磨、立车和大型齿轮铣床等应用。
总而言之,轴承作为机床主轴和转台的核心部件,对机床的运行表现起到了举足轻重的作用。为了能选择合适尺寸和类型的轴承,我们需要综合考虑各种工况条件,例如运行速度、润滑、安装类型、主轴刚度、精度等要求。就轴承本身而言,只有充分地了解它的设计特点以及由此带来的优点和缺点,我们才能发挥出轴承的最佳性能。
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