雕刻机用电主轴轴承的选型方法

一、前言

用计算机控制的雕刻机越来越普及，它广泛用于建筑行业门窗雕刻，机械行业的重厚模具雕刻，塑料行业的模具雕刻以及手机玻璃面板的雕铣和磨削。过去这种雕刻机以进口为主，现在国产雕刻机也有长足的进步和发展。因此，雕刻机所用电主轴的生产也逐步国产化。但是，由于我国的雕刻机主轴原型大都由国外引进，它原来使用的高速轴承也是国外一些著名轴承生产企业提供的.在国产化的过程中，由于主轴生产企业对轴承选用不是很精通，往往出现误选误用，给终端用户造成不必要的麻烦，为此，有必要将目前雕刻机用电主轴轴承最容易出现的误选问题从理论上分析误选轴承给用户带来的恶果。

二、轴承选型的误区：该用普通高速型选用了超高速型轴承

高速轴系中的轴承，大多采用角接触球轴承，这类轴承同一外形尺寸(即内外径，宽度)，内部结构有很多种，如分普通角接触球轴承，高速角接触球轴承和超高速角接触球轴承，其中最大差别就是滚动体(球)的大小，普通角接触球轴承的球径最大，高速角接触球轴承的球径中等，超高速角接触球轴承的球径最小，其极限转速递增，动负荷量(Cr)递减，除此以外，滚动体材料又可分为轴承钢钢球和陶瓷球两大类，保持架材料分为金属保持架和工程塑料保持架等。还有接触角也分为15度，25度，30度，40度，60度等，为了得到不同的刚度，组配轴承的预紧力又分轻，中，重。总之，角接触球轴承的选型要比其它的通用轴承复杂的多。目前雕刻机电主轴轴承选型当中有极限转速，动负荷容量，接触角，预紧力等的选择。但最主要的误选是极限转速和动负荷容量选择时不能摆正两者的关系，出现的问题是极限转速有余而动负荷容量不足，造成使用寿命缩短。更确切地说就是应该选用普通高速70系列而选用了H70系列。

三、选型错误造成寿命纷乱的理论分析

目前雕刻机电主轴转速以24000转/分和18000转/分居多，我们以24000转/分主轴为代表将H7004~H7008及7004~7008作个对比。

所有型号在DT配对方式下工作，工作转速均可达到24000转/分，但是，普通高速型球径要比超高速型轴承球径大得多，相应的动负荷容量它也大得多，那么在同等工作条件下肯定使用寿命要长。

四、使用寿命计算

现在以7008C/HQ1和H7008C/HQ1为例计算其使用寿命。

设定径向切削力Fr=1220N,轴向负荷为预紧力Fa=300N,当量动负荷P=XFr+YFa,从轴承样本中查出X=0.44，Y=1.36

那么P=0.44×1220+1.36×300=945N

取工作转速为20000转/分,7008C/HQ1轴承使用寿命

H7008C/HQ1使用寿命：

计算结果表明7008C/HQ1，使用寿命有2468h而H7008/HQ1使用寿命仅有987H，也就是说7008C/HQ1的使用寿命是H7008C/HQ1的2.5倍。

五、结论

从以上分析计算说明选择70系列能够达到工作速度的话不宜选择H70系列(超高速)，否则将会带来使用寿命急剧变短的后果，因此，掌握正确选择轴承型号的基本原则在设计轴系时是非常关键的，根据我们无锡二轴的经验，选择轴承型号的基本原则是：1首先根据主轴的工作速度和刚度要求，确定极限转速;2根据轴向，径向受力比例和刚度选择接触角;3在几个型号都能满足上述两个要求时，选择动负荷容量最大的那个型号，只有这样才会既能满足工作速度又能满足最佳的使用寿命。

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