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SKF轴承圆柱滚子轴承,产品特性 {更多资料}
SKF所提供的规范产品有各类轴承二万余种。小者如仅重0.003克的微型轴承,大至每件三十四吨重的巨型轴承。种类包括深沟球轴承、圆柱滚子轴承、球面滚子轴承、圆锥滚子轴承、角接触球轴承、滚针轴承及其它多品种型。此外,SKF也提供一系列的轴承维修工具、油脂及轴承监测仪器,SKF轴承圆柱滚子轴承务求令轴承用户取得更益,到达无忧运转。
昆山易可达设备有限公司专业经销:SKF-SKF轴承-瑞典SKF轴承-瑞典进口轴承-瑞典SKF-瑞典SKF进口轴承
高速主轴系统及其驱动器
数控金切机床的高速主轴系统,望文生义是具有高回转速度,但这并无严厉的界线。对作为高速切削机床代表的加工中心和数控铣床而言,普通是指转速≥10,000r/min的主轴系统,并相应具有高的角加(减)速度,以完成主轴的瞬时升降速与起停。为顺应制造业对机床加工精度愈来愈高的请求,SKF轴承圆柱滚子轴承高速切削主轴还应有较高的回转精度,通常请求主轴的径向跳动小于1或2µm,轴向窜动小于1µm。此外,主轴也要有足够的静、动刚度,以接受一定的切削负荷和坚持高的回转精度。
传统的主轴系统包含皮带、齿轮等中间传动环节,不只转动惯量大,难于完成高的角加(减)速度,而且高速时也难于处理中间传动环节呈现的振动和噪声。因而,如今的高速主轴系统大多是把电动机与主轴“合二而一”、将传动链缩短为零的电主轴单元,构造上根本是把主电动机置于主轴前后轴承之间。SKF轴承圆柱滚子轴承这样的电主轴,轴向尺寸较短,构造紧凑,主轴刚度高,出力较大。图1所示德国GMN公司用于加工中心和数控铣床的电主轴就是这种构造,其轴承是合适高速运转的精细角接触球轴承(普通相当于规范P2和P4级),一切关键零件都必需停止精细加工和精细装配,同时还要用恒温冷却水(GMN为23±0.7℃以至±0.3℃)对主电机的定子和前后轴承停止冷却。GMN用于加工中心和数控铣床的电主轴共有20几种型号,转速从8000r/min到60000r/min,功率从5.5kW到76kW,扭矩从0.9Nm到306Nm。
如今,也有极少数高速轻切削铣床,SKF轴承圆柱滚子轴承运用将主电机置于主轴后轴承之后的电主轴。这种构造的电主轴轴向尺寸长,但可改良散热条件。此外,某些主轴转速在10000r/min至15000r/min的加工中心和铣床,不是采用电主轴而是经过薄膜式之类的联轴节,将主电动机与主轴直接衔接,从而省去主轴冷却系统。不过,此方式既增加了转动惯量,影响角加(减)速度,而且两者直连后的非直线性又会惹起振动(转速愈高对直线性的调准请求也愈高),故不宜用于主轴转速更高的机床。
当前的高速电主轴,简直都是内置异步交流感应电动机。异步型电主轴的优点是构造较简单,制造工艺相对成熟和装置便当,特别是能够更大限度地削弱磁场,SKF轴承圆柱滚子轴承易于完成高速化。此种主轴电机也正在进一步改良,比方日本三菱电机公司*近开发出可减少电损耗和缩短定子长度的高速、率内置感应主轴电动机。
*近,国外正研讨在电主轴中内置交流永磁同步电动机的问题。与异步感应电动机相比,永磁同步电动机有如下优点:用永磁资料制造的转子在工作过程中不发热,处理了目前内置的异步感应电动机转子发热且难于充沛冷却的问题;功率密度大,工作效率高,即可用较小的尺寸得到较大的功率和扭矩;低速性能好,易于完成精细控制等。但是,永磁同步电动机也有其弱点,那就是功率容量有限,弱磁艰难,不利于完成高速化。故迄今为止,只要个别机床公司有内置永磁同步电动机的电主轴在展会上亮相,而专业化的电主轴制造厂尚没有此种产品出卖。有不少人以为,对在弱磁场运转的高转速电主轴,似乎用异步感应电动机驱动更为适宜。
目前主要采用PWM变频调速技术来完成电主轴的高速化,执行此项任务的既有普通变频调速器,又有矢量控制驱动器。前者为恒转矩驱动,输出功率与转速成正比;后者在低速端(额定转速以下)为恒转矩驱动,在中、高速端为恒功率驱动(图2)。高速加工中心和数控铣床之电主轴,根本上都采用后者(即矢量控制驱动器)。矢量控制驱动器又有开环型和闭环型之分,闭环型在主轴上装有高性能编码器作为检测元件,以完成位置和速度反应,从而有更好的动态性能,还能够完成主轴的定向准停和C轴功用。
高速主轴用的轴承
数控金切机床高速主轴的性能,SKF轴承圆柱滚子轴承在相当水平上取决于主轴轴承及其光滑。滚动轴承由于刚度好、精度能够制造得较高、承载才能强和构造相对简单,不只是普通切削机床主轴的,也遭到高速切削机床的喜爱。从高速性的角度看,滚动轴承中角接触球轴承,圆柱滚子轴承次之,圆锥滚子轴承*差。
角接触球轴承的球(即滚珠)既公转又自转,会产生向心力Fc和陀螺力矩Mg。随着主轴转速的增加,向心力Fc和陀螺力矩Mg也会急剧加大,使轴承产生很大的接触应力,从而招致轴承摩擦加剧、温升增高、精度降落和寿命缩短。因而,要这种轴承的高速性能,就应想方设法抑止其Fc和Mg的增加。从角接触球轴承Fc和Mg的计算公式得知,减少球资料的密度、球的直径和球的接触角都有利于减少Fc和Mg,所以如今高速主轴多运用接触角为15°或20°的小球径轴承。可是,球径不能减小过多,SKF轴承圆柱滚子轴承根本上只能是规范系列球径的70%,以免削弱轴承的刚度,更关键的还是要在球的资料上寻求改良。
与GCr15轴承钢相比,氮化矽(Si3N4)陶瓷密度仅为它的41%,用氮化矽制造的球要轻得多,自然在高速回转时所产生的向心力和陀螺力矩也要小得多。与此同时,氮化矽陶瓷的弹性模量和硬度是轴承钢的1.5倍和2.3倍,而热收缩系数仅为轴承钢的25%,这既可轴承的刚度和寿命,又使轴承的配合间隙在不同温升条件下变化小,工作牢靠,加之陶瓷耐高温且不与金属发作粘咬,显然用氮化矽陶瓷制造球体更合适停止高速回转。理论标明,陶瓷球角接触球轴承与相应的钢球轴承相比速度能25%~35%,不过价钱也要高一些。
国外将内外圈为钢、滚动体为陶瓷的轴承统称为混合轴承。目前混合轴承又有新开展:一是陶瓷资料已用于制造圆柱滚子轴承的滚子,市场上呈现了陶瓷圆柱混合轴承;二是用不锈钢(比方FAG公司用氮化不锈钢Crodinur 30)替代轴承钢制造轴承的内外圈特别是内圈,SKF轴承圆柱滚子轴承由于不锈钢的热收缩系数比轴承钢小20%,自然在高速回转时,因内圈热收缩所形成的接触应力增大趋向会遭到抑止。
众所周知,dmh值是表达滚动轴承高速性能的速度因子(dm是滚动轴承内、外圈的均匀直径,单位mm;h是轴承的转速,单位r/min)。角接触球轴承的高速性能不只与球的接触角、直径和资料相关,而且与轴承的光滑方式关系亲密。目前滚动轴承有脂光滑、油雾光滑和油气光滑三种方式,其中油雾光滑固然效果不错,但污染环境和危害工人安康,国外已很少采用。
脂光滑是*简单和环保性的一种光滑方式。由于脂在超高速运转下容易蜕变,故其dmh值较低,轴承为钢球时仅达80×104,为陶瓷球时可达110×104(FAG公司开发的新一代低温轴承其dmh值还能够在此根底上增加10%左右)。如今高速主轴轴承用得*多的是油气光滑方式,它是定时、定量地供应轴承以油—气混合物,使轴承各部位取得的微量光滑并把污染减至很小。采用油气光滑的钢球或陶瓷球角接触球轴承,其dmh值普通可分别到达到140×104和210×104,若采用比拟特殊的油气光滑方式,陶瓷球角接触球轴承的dmh值可达250×104以至更高一点(图3为特殊油气光滑方式的一种,在实验室内其dmh值已达280×104)。
高速电主轴滚动轴承的配置方式有多种,但比拟典型的是前、后轴承呈“O”型规划的两对角接触球轴承(见图1)。由于后轴承也是角接触球轴承,普通要设置滚珠套以便让后轴承能沿壳体轴向挪动,使得主轴受热后可自在向前方收缩。普通说来,角接触球轴承需求在轴向有预加负荷才干正常工作,预加负荷愈大,轴承的刚度愈高但温升也愈大。比拟简单的方法是,依据电主轴的转速范围和所要接受的负载,选定一个的固定预加负荷值;更好的方法则是预加负荷能随主轴转速改动而调整,SKF轴承圆柱滚子轴承在高转速时减小预加负荷,在低转速时增加预加负荷。
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