電主軸結(jié)構(gòu)一般采用角接觸滾珠軸承支撐,軸承的配置形式取決于載荷的大小、方向,主軸的轉(zhuǎn)速以及主軸的工作要求。角接觸滾珠軸承的電主軸一般采用下圖所示的支撐方式。
角接觸滾珠軸承在有軸向預(yù)加載荷的條件下才能正常工作。預(yù)加載荷不僅可消除軸承的軸向游隙,還可以提高軸承剛度以及主軸的旋轉(zhuǎn)精度,抑制振動和滾珠自轉(zhuǎn)時(shí)的打滑現(xiàn)象等。一般來說,預(yù)加載荷越大,提高剛度和旋轉(zhuǎn)精度的效果就越好;但是另一方面,預(yù)加載荷越大,溫升就越高,可能造成燒傷,從而降低使用壽命,甚至不能正常工作。因此,要根據(jù)不同轉(zhuǎn)速和負(fù)載的電主軸來選擇軸承最佳的預(yù)加載荷值。
采用角接觸滾珠軸承的電主軸支撐方式圖
滾珠軸承在高速旋轉(zhuǎn)時(shí),滾珠會產(chǎn)生很大的離心力和陀螺力矩,此時(shí)的離心力遠(yuǎn)大于切削時(shí)作用給滾珠的力,故此時(shí)軸承設(shè)計(jì)的主要參數(shù)不再是工作載荷,而應(yīng)是轉(zhuǎn)速。為了解決高速旋轉(zhuǎn)的離心力問題,對于滾動軸承本身,可以采取下面的措施:?
(1)盡量減小滾珠直徑,即減小滾珠的徑向尺寸;?
(2)采用密度小的熱壓燒結(jié)Si3N4陶瓷材料制作滾珠,即減小滾珠質(zhì)量。Si3N4陶瓷材料具有密度小、彈性模量大、熱脹系數(shù)小、耐高溫、不導(dǎo)電、不導(dǎo)磁和導(dǎo)熱系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)。目前用熱壓Si3N4陶瓷制作滾珠,滾道仍然用軸承鋼,這種軸承被稱為陶瓷混合軸承。
2.非接觸軸承?
非接觸軸承是指空氣靜壓軸承、液體動靜壓軸承以及磁懸浮軸承。?
空氣靜壓軸承用于高精度、高轉(zhuǎn)速、輕載荷的場合。使用空氣軸承的主軸單元,主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)150000r/min以上,但輸出的扭矩和功率很小,主要用于零件的小孔磨削、鉆孔加工和光整加工。?
液體動靜壓軸承目前主要用于重載大功率場合。這種軸承是采用液體的動力和靜力相結(jié)合的方法,使主軸在油膜中支撐旋轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是徑向和軸向跳動小、剛度高、阻尼特性好、壽命長,因此粗、精加工均適用。
磁懸浮軸承是用磁力將主軸無接觸地懸浮起來的新型智能化軸承。它的高速性能好、無接觸、無摩擦、無磨損、高精度,不需潤滑和密封,能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)診斷和在線監(jiān)控,故被美國、法國、瑞士、日本和中國等很多國家作為研究對象。它是超高速主軸合適而且理想的主軸軸承,但價(jià)格昂貴,而且還有些技術(shù)問題尚未完全解決,因此它的推廣使用受到了限制。
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