超高速主轴陶瓷球轴承性能的研究.pdfVIP

维普资讯 一 7 超 高 速 主 轴 陶 瓷 球 轴 承 性 能 的 研 究 吡 广东工业大学 肖曙红 张伯霖 滚珠 ，减小1高速下作用在滚 珠上的离心力 度 ，特别适用于超高速机床主轴 。 刊 釉，{( 二、滚珠为陶瓷球 的优点 的 ．， 一 ． 高速化是近年来机床技术发展的重要鹣 角接触球轴承在高速运转时，为了抑制发 S 而 一 势。人们对超高速加工机理的认识和切削刀具 热，防止摩擦烧伤，主要是要减小离心力和陀螺 材料等方面取得重大突破后，超高速切削已在 力矩对滚珠的作用。 实际生产中得到成功的应用。这极大地促进 了 作用于滚珠的离心力F 及陀螺力矩 帆 机床高速化的进程 。 表达式如下 主轴单元作为机床的心脏部件 ，集中地反 F=nlpD= 映了机床 的高速能力。主轴轴承的d · 值 Mc 啦P sinI9 ( 为轴承的平均直径，单位 mm， 为主轴的 式中 a、a——系数 最高转速)，已从 以往的 2×10 提高到 目前的 P——滚珠材料的密度 14×10 以上。以加工中心为例 ，主轴的最高 D自——滚珠的直径 转速 已从 8o年代 的5000 6000r／min提高到 d——滚动轴承 内外圈的平均直径 目前 的 20000～40000r／rain，有 的甚至 高达 — — 滚珠的公转角速度 60000~1O0000r／min。d ·值越大 ，滚珠所受 — — 滚珠的 自转角速度 的离心力和陀螺力矩也越大。滚珠与轴承外圈 — — 公转轴与 自转轴之间的夹角， 之间接触压力的加大 ，使得摩擦与温升增加，轴 其值近似等于轴承的接触角 承的运转条件变差。为了实现主轴的高速化，常 对于只有数克重的滚璩来说 ，高速旋转时 常采用角接触球轴承 ，同时减小球的质量。这有 作用在滚珠上的离心力可达数百牛顿，因而唪 两个途径 ：一是采用小直径的滚珠；另一个是采 擦加剧、温升增高，均会使轴承的寿命缩短。图 用质轻的陶瓷材料作滚珠。前一种方法由于减 1描述了滚珠的陀螺运动 。若陀螺力矩作用于 小了滚珠的直径 ，在保持离心力基本不变的条 滚珠上 ，则滚珠与 内、外圈沟道的接 触处，除了 件下，转速可提高 约40 ．这种轴承我国已开 垂直负荷 和 以外，还会产生切向唪擦力 始生产}第二种方法，采用陶瓷材料 siaN 作滚 71和 ，并形成阻力矩 村一。当作用于滚珠的螺 珠，它的密度仅为钢的40 。采用小直径的陶 力矩 村c超过了滚珠与 内外圈滚道之间的滚动 瓷滚珠后，可进一步减小滚珠的质量，从而进一 摩擦力矩，引起了滚珠的陀螺运动，这个运动沿 步提高转速 ，特别适用于超高速机床主轴 。陶瓷 滚珠的自转袖变化，增太了滑动摩擦 。当采用 轴承有多种形式，机床上常用的是混合陶瓷轴