黄小峰 祁迹
东莞台一盈拓科技股份有限公司 广东东莞 523000
摘要：机床设计实践中，轴承科学合理化选用往往至关重要，属于重点设计内容，直接影响机床总体设计应用质量。鉴于此，本文主要围绕着机床设计当中轴承选用技巧开展深入的研究和探讨，仅供参考。
关键词：机床设计；轴承；选用技巧
轴承选用是否科学合理，属于机床设计效果及质量的影响因素，只有把握好这些选用技巧，才可确保此项工作的顺利高效完成。因而，综合分析机床设计当中轴承选用技巧，有着一定的现实意义和价值。
1、滚动轴承
1.1在类型层面
滚动轴承的摩擦阻力，对其进行简单的润滑维护，可处于特定转速范围及载荷变动条件下稳定作业。但是，相比较滑动轴承，滚动轴承有着极大噪声，滚动体的数目比较有限，刚度呈变化状态，抗振性相对较差一些，转速受限。加工中心的主轴轴承，应当尽可能地选定滚动轴承，尤其是立式主轴及主轴装套筒内部可实施轴向移动主轴。在这一情况之下，轴承的润滑方式为油脂润滑，可避免漏油现象发生。滚动轴承结合滚动体结构，可划分成圆锥、圆柱、球等轴承。加工中心内部主轴转速当中超高速，选定陶瓷球轴承[1]。这种陶瓷球轴承，属于轴承的滚动体，由陶瓷Si3N4材料所制，内外圈借助轴承钢所制成，也叫混合陶瓷球轴承。混合陶瓷球轴承，属于热压高密度氮化硅，以陶瓷为滚动体，大部分因其轻重量、热膨胀较小系数、较大弹性模量、极强刚度、小弹性变形、稳定的预紧力、较小动摩擦力、较小离心力等。越高转速，滚动体所引发惯性滑移与离心力就相对较高些。选定陶瓷球滚动体，可促使惯性滑移与离心力降低，促使主轴转速提升，主轴最高是50000r/min转速。现阶段受到很多国家的高度重视，在高速精密轴承中应用最多的是混合陶瓷球轴承，这种轴承标准化程度高，对机床结构改动小，便于维护保养等优点。
1.2在布置层面
1）在主轴轴承选定及配置形式层面
在这一层面上需结合主轴组件运作任务和结构特性予以合理选定，且需考虑到制造厂长期所用某特定类型轴承实践经验、轴承供应基本条件等。机床主轴的前后部分两个支撑，还有前、中、后均设支撑三个，多见于前者。两支撑主轴的轴承配置形式，内含主轴承选型、配置、组合，结合所设主轴组件对于精度、刚度、承载力、转速层面要求。两支撑的主轴承实际配置选定需遵守原则如下：一是，承载力与适应刚度标准。主轴轴承的配置形式具体选定，需先满足于自身所要求承载力及刚度。支撑期间有若干轴承刚度明显高于单个轴承。因将支撑刚度提升，可促使主轴组件实际刚度提升，刚度轴需配置于前支撑位置；二是，适应转速标准。精度等级、规格、型号等不同轴承，可允许最高的转速往往有差异性存在。处于等同条件之下，点接触要高于线接触；圆柱滚子高于圆锥滚子。故需着重考虑到主轴组件的转速及刚度层面标准，合理选定轴承最佳配置形式；三是，适应精度标准[2]。主轴组件所能承受轴向力推力轴承的配置形式，其会对主轴轴向具体位置精度产生影响。前端定位期间，主轴受到热变形影响之后逐渐延伸，前支撑结构极具复杂性，轴承间隙调整难度系数高，前支撑位置有较大发热量；后端基本定位特点则处于相反状态，两端定位情况下，主轴因受到热伸长作用，轴承的轴间隙增加。
2）在主轴组件层面
部分机床因其结构设计层面因素，主轴箱占据高度优势，主轴的两个支撑层支撑跨距较远，故应增强其中主轴组件抗振性及刚度性。因是偶制作工艺所约束，箱体内部三个主轴的支撑座控极具难度系数。为确保主轴组件可满足旋转精度及刚度标准。另外的一个支撑则起到辅助性作用。
1.3在应用设计层面
一是在刚度及承载力层面。滚动轴承刚度，应当结合滚动体或者滚大相互较。线接触圆柱滚的轴承高于点接触式球轴承。滚动轴承辅承与刚度类型、预紧、载荷等密切相连，伴随载荷增加，会呈现出非线性的基本特性；二是，滚柱轴承小于球轴承可允许预加的载荷，越高精度轴承，刚度所需预加的载荷越就小，呈高转速状态，越低轴承精度，正常工作所要求的间隙越大。
2、滑动轴承
2.1 在动压轴承层面
动压轴承，它依照着主轴主转速选择，携带润滑油自间隙较大位置流向于间隙较小位置，促使压力油膜逐渐形成，主轴浮起后支撑载荷。在轴承当中，仅有压力油膜形成属于单油的动压轴承。在转速与载荷有变化情况发生后，单油楔动压的轴承油膜厚度及位置会有变化产生，轴心线逐渐浮动，运动的平稳性与旋转精度得以降低。大部分油膜轴承内含独立油膜，油膜压力会处于各方向的支撑轴颈，且轴心位置有良好稳定性，抗冲击性及抗振性极强。主轴处在特定旋转速度情况下，轴颈周边会有压力油楔产生，轴颈推向至中央位置，故主轴具备优良良好性。主轴受外部载荷作用情况下，轴颈偏心，且承载油隙的间隙呈缩小及高压力状态，对油隙的间隙缩小，压力呈下降趋势，新平衡形成。承载方向油膜压力及刚度就相对大些[3]。因而，油楔轴承可满足于主轴组件要求和标准。油膜承载力关系着运行实情，如油楔结构、高粘度润滑油、速度等。越高转速，则呈小间隙状态，油膜自身承载力就相对大些。在一定程度上，动压滑动式轴承，务必处于特定运动速度条件下才可产生的压力油膜，并不适应于转速范围较大变化、较低下限转速。对此，不适宜选定加工中心的主轴组件。
2.2 在气体式静压轴承层面
以空气为介质静压式轴承，即气体式静压轴承。因其空气黏度低于液体，且有着小功耗、小摩擦、低温、高速、小噪音、震动、较长寿命、较高旋转精度等，通常无需加以维护，可应用至高精度、高速及超高速数控机床的主轴组件当中。
2.3 在液体式静压轴承层面
液体式静压轴承，它是由专用整套供油系统、轴承、节流装置所构成。静压轴承，它是供油系统提供压力油，轴承与输进轴间隙当中，借助油静压力的支撑载荷，其轴颈维持压力油中浮动状态。故轴承油膜的压强和主轴转速并不较大关联，轴承能力并不会随着转速改变。静压轴承和动压轴承比较起来，有着高旋转精度、高承载力、油膜均化偏差、轴承较长寿命、小摩擦、平稳运行、良好抗振性及加工精度等优势。静压轴承缺陷则集中表现在它需配备专用供油装置，且轴承制作整个工艺极具复杂性，有着较高成本。
2.4 在磁力轴承层面
磁力轴承属于高性能一种新型轴承，具备传统轴承所不具备以下特殊性能。这种磁力轴承通常不接触轴颈表面，无绩效摩擦及磨损现象，无需润滑及密封处理，有着低能耗、长寿命、高转速、小变形、低温等特点。磁力轴承内部电磁力的反馈把控系统可为主轴旋转精度提供可靠保证，阻尼与刚度均有着可调控性，能够将转子质量缺乏平衡性所致振动消掉，高速回转环境下达到自平衡状态，其回转特性是借助控制系统及传感装置所获取，可实现状态在线实时化监控及诊断操作。磁力轴承大部分应用至加工中心主轴组件内部。
3、结语
从总体上来说，轴承选定期间所需考虑因素往往相对较多，大体上就是要严格依照着各个层面要求和标准，做好统筹规划，以便于实现轴承及其配置科学合理化的选定，保证子机床设计效果及质量。
[参考文献]
[1]朱晓飞. 浅谈高转速机床——剖析轴承的选配及使用[J]. 中国科技博览, 2019,26(008):718-719.
[2]杭华亮, 石嘉平. 解决分离器轴承基座批量加工难点[J]. 金属加工(冷加工), 2019,29(002):228-233.
[3]颜昭扬. 航空高精度轴承滚子下沉量的改进设计及数控法向加工工艺[J]. 中国机械, 2019, 20(005):515-516.