重型机床主轴用高速、高精度、超薄型轴承设计

王 蕾 曹晓辉 林 洲

（瓦房店轴承集团有限责任公司技术中心，辽宁瓦房店116300）

随着国民经济的快速发展，作为整个工业的保证产业和基础产业的机床工业也有着突飞猛进的发展。要求机床精度越来越高，刚性越来越大，转速越来越高，运转性能越来越好。这就要求与之配套的轴承具有较高的极限转速，较高的精度，大的刚性，寿命可靠性必须高，运转性能必须良好。基于上述情况，研究开发高转速、高精度、高刚性、长寿命、运转性能良好与之相适应的机床轴承是当务之急。

1 轴承的结构

718/530X3AC/P5DB配对角接触球轴承是为某公司卧式车床配套的轴承。要求轴承安装方便、使用空间小，同时要求精度高及刚度大，属于非标准轴承。

该轴承由两个单列角接触球轴承组成（图1b），背靠背安装。每个轴承由一个带锁口外圈、一个带锁口内圈、一个倾斜铜保持架、72个钢球组成。此轴承内径530 mm，外径615 mm，径向截面积小，而单列宽度仅为35 mm，易变形，属于大型轻窄系列。为控制轴承的变形，在研制过程中从产品结构设计上，对材料的选择上，在工艺方案拟定上，在热处理方面以及在加工过程的各个环节都采取了相应措施，在确保产品质量的基础上，获取最好的机械性能，以满足用户的使用要求。

2 轴承的主要参数设计

2.1 接触角的选取

718/530X3AC/P5DB配对角接触球轴承应适用于机床的高速、高精度、高可靠性及长寿命要求，根据轴承的结构及使用工况特点，取接触角α=25°。

2.2 轴向游隙

考虑轴承的结构特点及使用条件，轴承的轴向游隙采用负游隙，取值为－0.08～－0.12 mm，即为轴向预过盈。这样取值可更好地增加轴承刚性;同时，因该轴承预先调整好游隙，安装时不需要再调整预负荷，可以提高轴承安装预负荷精度，减少安装失误。

2.3 钢球直径

因为该轴承为轻窄系列，因此在轴承整体结构合理的情况下，根据工况条件，在有效的空间范围内，选用合理的钢球直径，既满足高速要求，又满足载荷要求，同时加强轴承的薄弱环节，使得轴承精度寿命及疲劳寿命更长，通过优化设计综合考虑，选取3/4英寸（φ19.05 mm）钢球较为合理。

2.4 内圈挡边及保持架设计

一般角接触球轴承在设计上内圈不带锁口，保持架截面为平的（图1a）。本设计内圈带锁口，保持架截面为倾斜的（对比图，见图1）。内外圈均带锁口，目的是减小轴承重量的同时，尽量增加套圈挡边高度，从而增大钢球与套圈滚道接触区域范围，易形成弹性流体润滑。保持架采用黄铜材料，具有一定的强度和刚度，又有良好的自润滑性和耐磨性，保持架截面为倾斜的，目的是适当增加保持架截面厚度，加大保持架对钢球的包容量，使得钢球运转更加平稳。

2.5 轴承旋转性能及精度

为了适应机床高速性能，使机床主轴运转更平稳，除提高轴承套圈精度外，要严格控制内外圈的厚度变动量，减小机床主轴的跳动，满足机床高速要求。同时为了提高机床的精度，轴承精度采用P5级，并严格控制成套轴承的端面跳动及两套轴承的内径相互差、外径相互差。轴承内径相互差、外径相互差分别取内、外径公差的1/3，比一般正常设计时取值减小了37%，通过控制这两项技术指标，大大地提高了机床精度。

3 结语

718/530X3AC/P5DB配对角接触球轴承，在产品结构设计上充分考虑机床的高速、高精度、高可靠性及长寿命要求，设计合理，很好地满足了机床的使用特点。经用户装机使用证明，该产品质量可靠，性能稳定，完全可满足用户的使用要求。