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X-life設計的M系列高速主軸軸承 | 盛達利
2020-08-07 13:47:11
青島盛達利機電科技有限公司是新光智源集團子公司，成立于1997年，經(jīng)過20多年的行業(yè)耕耘，現(xiàn)已發(fā)展成為舍弗勒中國機床行業(yè)最大的授權(quán)經(jīng)銷商，擁有30多名優(yōu)秀的專業(yè)銷售工程師，主打優(yōu)勢產(chǎn)品包括：德國舍弗勒 FAG/INA 進口軸承，優(yōu)勢產(chǎn)品：直線導軌滑塊、精密主軸軸承、絲杠支撐軸承、重機軸承等；捷克KSK進口滾珠絲杠；亨利安進口齒條；海德漢光柵尺等機械動力傳動相關(guān)高端產(chǎn)品。
公司致力于為客戶打造生態(tài)化互聯(lián)網(wǎng)平臺，為客戶提供一站式整體解決方案。作為舍弗勒中國機床行業(yè)最大授權(quán)經(jīng)銷商，我們擁有充足的軸承、直線導軌備貨，及專業(yè)的導軌切割加工中心。且具備專業(yè)的管理、技術(shù)、銷售精英團隊，售后服務體系完善，為我國機床行業(yè)高端化、智能化貢獻力量！
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本期內(nèi)容：X-life設計的M系列高速主軸軸承
機床主軸 (尤其是直驅(qū)電主軸)是每臺機床的核心。它們確保機床實現(xiàn)所需的切削性能、工件精度和表面質(zhì)量。
憑借X-life設計的新型高速軸承系列，Schaeffler的主軸軸承解決方案將進一步提高電主軸的機械和熱力學承載能力，并使客戶的生產(chǎn)力和競爭力得到大幅提升。
集大球和小球優(yōu)勢于一身的軸承系列
新型X-life設計的M、HCM 和VCM系列高速主軸軸承，Schaffler通過選配合適的球徑、密合度和內(nèi)部徑向游隙，創(chuàng)新性的將現(xiàn)有小球系列的高速性能和大球系列的剛性與承載能力完美的結(jié)合到一起，如圖1所示。
圖1 集大球和小球優(yōu)勢于一身的軸承系列
優(yōu)化的X-life設計內(nèi)部結(jié)構(gòu)，更高的熱力學和機械承載能力
新型M系列采用X-life設計內(nèi)部結(jié)構(gòu)，具有經(jīng)過優(yōu)化的摩擦特性，井且對迅速變化的熱工況具有高耐受性，例如電主軸中經(jīng)常出現(xiàn)的工況。
內(nèi)孔和軸之間過盈配合、軸和軸承座之間存在較大的溫度梯度以及軸高速運轉(zhuǎn)，這些外部因數(shù)減小了徑向游隙。優(yōu)化的X-life結(jié)構(gòu)大大降低了軸承預緊力的增加，如圖2至圖4所示。
圖2 原始狀態(tài)和運轉(zhuǎn)狀態(tài)
（過盈配合、轉(zhuǎn)速、溫度）下軸承狀態(tài)圖示
圖3 徑向游隙減小導致預載荷增加
圖4 過盈配合、轉(zhuǎn)速和溫度對預載力的影響
Vacrodur
在極端苛刻的工況下最大限度提高軸承的運行壽命
除了新型X-life設計以外，還通過其他方式提高軸承性能。主要通過熱穩(wěn)定的軸承設計 (該設計專為滿足電主軸的要求) 與創(chuàng)新的高性能滾動軸承材料Vacrodur相結(jié)合來實現(xiàn)。
Vacrodur具有優(yōu)于100Cr6材料的巨大優(yōu)勢。其超過65 HRC的超高硬度值尤為搶眼，這在潤滑油受到污染的情況下可降低顆粒物碾壓所導致的初始損壞程度。在污染受控的狀況下(即潤滑油受到礦物顆粒限定程度的污染)，測試表明Vacrodur的運行壽命幾乎是Cronidur現(xiàn)有基準壽命的25倍。
額定壽命試驗還表明，在潤滑良好的狀況下，Vacrodur 的額定壽命可延長13倍多。在潤滑不足的受控情況下，即在潤滑油膜較薄至極薄情況下，額定壽命甚至會延長25倍。
此外，Vacrodur 賦予軸承出色的熱穩(wěn)定性。和傳統(tǒng)的軋制軸承鋼不同，Vacrodur熱穩(wěn)定性的提高不會以犧牲硬度為代價。這些特性可在+400 ℃的超高應用溫度下保持穩(wěn)定。
因此，Schaffler 還通過選用創(chuàng)新型高性能軋制軸承鋼Vacrodur，推出了新型X-life高速系列軸承。與現(xiàn)有的高性能解決方案相比，這必將進一步顯著提高電主軸的性能。
因此，此解決方案能夠使客戶的生產(chǎn)力和競爭力得到大幅提升。
圖5 作為應用示例的鋁銑床
創(chuàng)新技術(shù)讓客戶受益匪淺
在以下情況下，新型超長壽命高速主軸軸承可帶來什么好處:
與標準高速軸承相比?
與Vacrodur結(jié)合使用，與現(xiàn)有的標準高速軸承相比?
電主軸設計中常用的小球軸承系列通常具有相對較大的接觸角(a0=25°,后綴E)。與小接觸角(例如 a0= 15°) 相比，此型號具有徑向游隙明顯更大的優(yōu)勢，如圖6所示。
圖6 初始徑向游隙比較
這可有效防止運行中的熱限制現(xiàn)象。
不過，接觸角為25°的軸承在傾斜時容易達到臨界運動狀態(tài)。在此類工況下，滑動值將超出允許范圍，并且單個滾珠之間的速度差也可能達到不允許值。
要考慮的另一個因素是，盡管接觸角為25°的軸承可以比接觸角為15°的軸承支撐更高的軸向力，但是其徑向承載能力會降低。
新型M系列擁有小至17°的接觸角，顯著增加了徑向游隙。
就熱限制因素而言，M系列軸承是極其耐用的軸承解決方案，非常適用于電主軸應用中。
圖7 電主軸
作為應用示例的電主軸
新型M系列還可以在電主軸應用中采用小接觸角(C=17°)，而且具有充分的運行可靠性，這些優(yōu)勢在特定的應用示例中會變得相當明顯。該系列軸承在軸和軸承座之間較高的溫度梯度下運行，具有平穩(wěn)的運動特性和運行可靠性。
在此處所示的情形中，與具有大接觸角(25°,后綴E)的傳統(tǒng)小滾珠混合軸承相比，HCM 軸承 (100Cr6 材質(zhì)套圈，陶瓷滾珠) 可使最大徑向承載能力增加3倍。由于HCM軸承具有較高的承載能力，較小的接觸角對軸向承載能力無不利影響。這種承載能力幾乎保持恒定。
新型X-life高速設計與創(chuàng)新的高性能Vacrodur材料結(jié)合起來，還可以進一步顯著增強承載能力。
在應用示例中，由陶瓷滾珠和Vacrodur材質(zhì)套圈組成的Vacrodur軸承 (VCM型) 可以淋漓盡致地展現(xiàn)其潛力，并顯著提升性能極限。采用Vacrodur材料之后，與傳統(tǒng)的小陶瓷滾珠軸承解決方案相比，其最大允許加工力在徑向方向甚至可以增加7倍，在軸向方向可增加2倍，如圖8和圖9所示。
結(jié)論：
Schaffler提供的新型高速軸承系列明顯提升允許加工力。因此可以顯著提高生產(chǎn)力和運行可靠性。
圖8 應用示例 - 徑向允許加工力比較
圖9 應用示例 - 軸向允許加工力比較
X-life高速主軸軸承概述 - 適合任何應用的卓越解決方案
新型X-life高速主軸軸承提供有三種型號，如圖10所示:
M系列:
M系列X-life高速主軸軸承的滾珠和套圈由久經(jīng)考驗的軋制軸承鋼100Cr6制成。此型號為電主軸提供經(jīng)濟高效的高性能軸承解決方案。
HCM系列:
HCM系列X-life高速主軸軸承配備陶瓷滾珠和軋制軸承鋼100Cr6材質(zhì)的套圈。由于具有高性能以及可適應極高速工況，HCM 主軸軸承可以提高電主軸的性能。
VCM型:
VCM系列X-life高速主軸軸承也擁有由陶瓷制成的滾珠，但其軸承套圈由新型高性能Vacrodur材料制成。這種鋼材具有極高的承載能力、耐磨性和很高的耐熱性能，尤其是在潤滑不足或受到污染等潤滑不良的狀況下。與傳統(tǒng)的解決方案相比，VCM系列主軸軸承尤其能為電主軸提供全新的設計自由。
圖10 X-life高速主軸軸承概述
X-life高速主軸軸承的設計型號
M、HCM和VCM系列X-life高速主軸軸承提供有70和719系列尺寸，標稱接觸角為17° 和25°。還有三種預載荷可供選擇。
和主軸軸承的標準做法一樣，這些軸承也擁有萬能配對功能，這表示單個軸承和軸承組可以實現(xiàn)任意所需的布置。主軸軸承可以設計為開式和閉式，還可提供“直接潤滑”型(外套圈帶有潤滑孔和0形圈)。軸承可用內(nèi)徑代碼介于05至26之間，如圖11所示。
圖11 X-life 高速主軸軸承的命名
（End）
（本期介紹到此結(jié)束，更多產(chǎn)品技術(shù)問題請咨詢青島盛達利機電科技有限公司）
