數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺軸承選型

轉(zhuǎn)臺是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。隨著國家高檔數(shù)控機(jī)床和基礎(chǔ)制造設(shè)備項(xiàng)目的啟動(dòng)，機(jī)械設(shè)備行業(yè)的發(fā)展加快，特別是高速、精密、復(fù)合、智能行業(yè)的數(shù)控機(jī)床行業(yè)發(fā)展迅速，相應(yīng)的轉(zhuǎn)臺軸承也發(fā)展迅速。特別是高速直驅(qū)數(shù)控轉(zhuǎn)臺、高精度數(shù)控轉(zhuǎn)臺、大型重載數(shù)控轉(zhuǎn)臺、浸油式數(shù)控轉(zhuǎn)臺等數(shù)控轉(zhuǎn)臺也列入國家發(fā)展計(jì)劃。

作為數(shù)控機(jī)床的重要附件，數(shù)控轉(zhuǎn)盤更準(zhǔn)確地說是四軸以上數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵功能部件之一。它可以直接用作機(jī)床的工作臺或機(jī)床的第四軸。安裝在工作臺上的兩軸轉(zhuǎn)盤甚至可以將普通的三軸加工中心提升為五面體加工中心，可以實(shí)現(xiàn)任何形狀的空間加工。

數(shù)控轉(zhuǎn)盤直接影響甚至決定了機(jī)床的精度和整體性能。決定轉(zhuǎn)盤性能的根本原因是支撐軸承類型的結(jié)構(gòu)和精度。

首先簡單介紹一下數(shù)控轉(zhuǎn)盤的類型:數(shù)控轉(zhuǎn)盤從不同的安裝方式分為:立臥兩用數(shù)控轉(zhuǎn)盤和立/臥數(shù)控轉(zhuǎn)盤;從桌面形狀可分為矩形轉(zhuǎn)盤和圓形轉(zhuǎn)盤;從不同的自由度可分為單軸轉(zhuǎn)盤、雙軸轉(zhuǎn)盤和多軸轉(zhuǎn)盤;還有直線坐標(biāo)轉(zhuǎn)盤和交換工作臺。

數(shù)控轉(zhuǎn)盤支撐的演變：無論轉(zhuǎn)盤形式如何，其轉(zhuǎn)盤都需要軸向和徑向支撐。數(shù)控轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)支撐較初來自機(jī)械轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)支撐。數(shù)控轉(zhuǎn)盤前，機(jī)械轉(zhuǎn)盤支撐基本上列出滑動(dòng)軸承。如下圖7所示，轉(zhuǎn)盤徑向旋轉(zhuǎn)支撐B，轉(zhuǎn)臺的軸向支撐由A和C組成。

考慮到摩擦、磨損和精度保持，轉(zhuǎn)盤徑向滑動(dòng)支撐改為滾動(dòng)軸承支撐，軸向支撐保持了原機(jī)械轉(zhuǎn)盤鑄鐵滑動(dòng)導(dǎo)軌。直到20世紀(jì)80年代末，聚四氟乙烯板在機(jī)床上得到應(yīng)用和驗(yàn)證，數(shù)控轉(zhuǎn)盤的軸向支撐才由鑄鐵滑軌改為塑料導(dǎo)軌，滑動(dòng)摩擦系數(shù)降低到原來的1/3，增加了數(shù)控轉(zhuǎn)盤的有效載荷。如圖8所示，徑向支撐由成對的兩個(gè)向心推力球軸承組成（B）提供預(yù)緊后，負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)盤的徑向負(fù)載；軸承支撐為塑料導(dǎo)軌（A）滑動(dòng)軸承和圓錐滾子軸承（C）負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)臺軸向載荷和傾覆力矩的組成。

到2001年左右，隨著新技術(shù)和新技術(shù)的不斷應(yīng)用，機(jī)床的加工能力和工藝方法得到了提高。大型端面滾子軸承逐漸應(yīng)用于數(shù)控轉(zhuǎn)盤，支撐結(jié)構(gòu)開始向全滾動(dòng)模式轉(zhuǎn)變。如下圖9所示，端面滾子軸承A、一對向心推力球軸承B、圓錐滾子軸承C，數(shù)控轉(zhuǎn)臺主軸臺面的支撐共同完成。

2003年左右，現(xiàn)在用于數(shù)控轉(zhuǎn)臺YRT煙臺環(huán)球機(jī)床附件集團(tuán)首次應(yīng)用于數(shù)控轉(zhuǎn)盤，支撐結(jié)構(gòu)如圖10所示。復(fù)合軸承的滾動(dòng)體分為三部分：A部分、B部分、C部分，A、C兩部分共同完成轉(zhuǎn)臺的軸向支撐，B部分為轉(zhuǎn)盤提供徑向支撐。

在較小的轉(zhuǎn)盤中，還有雙列圓錐滾子軸承的支撐結(jié)構(gòu)，如圖11所示。A、C提供兩個(gè)圓錐滾子軸承。近年來，直徑為5m在這種情況下，上述支撐類型不再適用于承載100噸以上的大型數(shù)控轉(zhuǎn)盤。合理的承載結(jié)構(gòu)是靜壓軸承與精密圓柱滾子軸承的組合。

綜上所述，數(shù)控轉(zhuǎn)盤廣泛應(yīng)用于各種數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控立車、加工中心、數(shù)控鏜銑床等機(jī)床。除了要求旋轉(zhuǎn)工作臺能夠很好地承受工件的重量外，還需要保證其在承載下的旋轉(zhuǎn)精度。轉(zhuǎn)盤軸承作為轉(zhuǎn)盤的核心部件，不僅要具有較高的承載能力，還要具有較高的旋轉(zhuǎn)精度、較高的抗傾覆能力和較高的速度能力。