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高速運轉精密工具機用軸承介紹及選擇指南
2024.10.7
軸承種類
技術資訊
軸承在精密工具機中的重要性
在精密工具機的設計與製造中，軸承扮演著至關重要的角色。軸承的工作精度與性能直接影響到工具機主軸的負荷能力、加工精度以及運行穩定性。因此，選擇合適的軸承不僅能提升生產效率，還能確保產品品質。對於需要高速運轉與高精度加工的精密工具機而言，主軸用軸承是達到這些目標的關鍵零件之一。
主軸用軸承的分類與特點
主軸用軸承主要用於承受徑向負荷與軸向負荷，通常可分為以下幾種類型：
- 角接觸球軸承
- 圓筒滾子軸承
- 複式止推滾珠軸承
- 配對角接觸滾珠軸承
每種類型的軸承都有其獨特的優勢與應用場合，可根據具體的使用需求進行選擇。
1. 角接觸球軸承
角接觸球軸承因其鋼球直徑較小，能夠有效減少摩擦並提升高速運行的穩定性。此類型軸承適合用於高速旋轉的主軸中，特別是高速加工中心主軸。
- 特點：鋼球直徑較小，適合高速運轉且溫度上升少，能降低運行過程中的熱量積累。
- 主要用途：適用於高速加工中心、車床及磨床的主軸部位。
2. 圓筒滾子軸承
圓筒滾子軸承主要用於承受徑向負荷，在承載能力和剛性上表現優異，適合用於需要長時間重負載運轉的機床主軸。
- 特點：具有較高的徑向負載能力和剛性，能有效減少主軸的變形與擺動。
- 主要用途：車床、銑床及重型加工設備的主軸。
3. 複式止推角接觸滾珠軸承
此類型軸承由兩個止推角接觸滾珠軸承背面組合而成，外環成為一體，具有大接觸角，能夠同時承受徑向與軸向負荷。
- 特點：雙列設計可有效承受雙重負荷，並能提升主軸的剛性和穩定性。
- 主要用途：適用於承受較大軸向負荷的主軸部位，如立式磨床和大型車床的主軸。
4. 配對角接觸滾珠軸承
配對角接觸滾珠軸承為兩個軸承組合而成的軸承結構，通過改變接觸角來提升軸承的高速性能與穩定性。
- 特點：可根據需要選擇30°或40°的接觸角，以提升軸承的高速運行能力與耐用性。
- 主要用途：高速旋轉的車床主軸、大型鑽床等需要高精度運行的設備。
滾珠螺桿支撐用軸承的特點及應用
滾珠螺桿支撐用軸承主要用於支撐高精度、高速運行的滾珠螺桿傳動機構，如精密加工機床、精密測量設備和機器人傳動部件。以下是該類型軸承的幾個主要特點：
- 高剛性
採用樹脂製保持器，並使用比普通角接觸滾珠軸承更多的鋼球，提高了軸承的剛性，使其能在高負載下保持穩定性。 - 容易安裝與調整
軸承在出廠前已預設好規定的預壓，安裝時不需要使用墊片或通過測量來進行預壓調整，簡化了安裝流程。 - 軸承安裝結構簡化
採用60°接觸角設計，可以同時承受徑向與軸向負荷，簡化了整體軸承部的結構設計。 - 帶膠蓋軸承可選擇
帶膠蓋的軸承可防止異物進入及潤滑脂洩漏，可根據具體使用環境選擇接觸式或非接觸式膠蓋。
滾珠螺桿支撐用軸承的應用範圍
該類軸承主要應用於高精度機床、精密測量設備及工業機器人等傳動部件中，特別適合於需要精確控制與高速運行的工作環境。
轉盤用軸承與交叉滾子軸承的特點與應用
轉盤用軸承與交叉滾子軸承具有特殊的結構設計，其滾動體（圓錐滾子）以交替方式排列，能夠同時承受徑向負荷、軸向負荷及動量力矩，是實現輕量化與小型化設計的理想選擇。
特點
- 能承受所有負荷類型
交叉滾子軸承可單獨承受徑向負荷、軸向負荷和動量力矩，適合用於需要高穩定性和高精度的工作環境中。 - 設計簡單、輕量化
軸承結構設計簡單，減少了元件數量，能夠縮減組裝時間並實現輕量化和小型化。 - 優異的熱穩定性
軸承預壓的變化僅受軸承寬度大小的影響，因此能在高低溫變化下保持穩定的運行精度。
應用範圍
- 工作台
適用於加工中心、立式磨床等的工作台。 - 主軸應用
可用於車床、磨床等需要高精度、高剛性的工作主軸。 - 分度機構
適用於大型銑床、大型鑽床等的分度機構。 - 特殊用途
如拋物面天線回轉機構及其他需要精密運行的設備。
選擇主軸用軸承的建議
選擇合適的主軸用軸承需要考慮多種因素，包括運行速度、負載能力、安裝結構及使用環境等。以下是幾個選擇主軸用軸承時的建議：
- 高速運轉時選擇角接觸球軸承
角接觸球軸承具有優異的高速運行性能，適合用於需要高速運行的車床及加工中心。 - 高負載時選擇圓筒滾子軸承
圓筒滾子軸承擁有更高的剛性與負載能力，適合用於重型加工設備及大型機床。 - 高精度加工時選擇交叉滾子軸承或配對角接觸滾珠軸承
這兩種軸承能夠在高精度加工中提供穩定的運行效果，是精密加工及測量設備中的理想選擇。
結論：為精密工具機選擇合適的主軸用軸承
在精密工具機的設計與製造過程中，選擇合適的主軸用軸承是保證設備性能與穩定性的關鍵。通過瞭解各種類型主軸用軸承的特點及應用範圍，能夠針對不同的需求選擇最佳的軸承解決方案。正確選擇與配置主軸用軸承，不僅能提升加工精度，還能延長設備的使用壽命，達到事半功倍的效果。
常見問題 (FAQs)
- 角接觸球軸承適合哪些應用場景？
角接觸球軸承適合用於需要高速運行的主軸部位，如高速加工中心及車床主軸。 - 如何選擇滾珠螺桿支撐用軸承？
選擇滾珠螺桿支撐用軸承時，需考慮其剛性與預壓能力，並根據傳動機構的要求選擇帶膠蓋或無膠蓋的軸承。 - 配對角接觸滾珠軸承有何優勢？
配對角接觸滾珠軸承能夠通過改變接觸角來提升高速運行能力，並提高主軸運行的穩定性和耐用性。 - 交叉滾子軸承適合用於哪些設備中？
交叉滾子軸承適用於工作台、車床、磨床及拋物面天線回轉機構等需要高精度、高穩定性的設備中。 - 如何選擇主軸用軸承的接觸角？
接觸角的選擇應根據具體的負荷條件與運行速度來決定，通常高速運行時選擇小接觸角（如30°），高負載時選擇大接觸角（如60°）。