2011年公布的《機床工具行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中提出,到2015年我國機床工具行業(yè)將實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值8000億元。中國作為世界機床第一大生產(chǎn)國,未來仍然要實現(xiàn)“由大到強”的轉(zhuǎn)變。
這一轉(zhuǎn)變離不開制造企業(yè)、零配件企業(yè)等方面的共同努力。誕生于一個多世紀前的鐵姆肯公司,在服務機床行業(yè)方面擁有悠久歷史,并一直積極開發(fā)滿足市場發(fā)展趨勢的軸承產(chǎn)品,致力于為中國機床制造商提供卓越的產(chǎn)品和服務?!?nbsp;
立式加工中心行業(yè)背景和發(fā)展趨勢
“十二五”期間,下游產(chǎn)業(yè)包括汽車、航空、風電和能源等領域?qū)⑦M行大范圍深層次結構調(diào)整,國家對這些領域的大力投入和扶植也帶動了機床行業(yè)的市場需求。由于輪胎模具、發(fā)動機、風電輪轂以及閥門等零件加工的需求上升,市場對在金切機床中占有很大比例的加工中心的需求也大幅上升。其中,立式加工中心產(chǎn)量最大,占全部加工中心產(chǎn)量的四分之三,而工作臺寬度小于600mm的加工中心占據(jù)了立式加工中心總產(chǎn)量的70%左右。國產(chǎn)加工中心擇優(yōu)選擇國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)、功能部件等配套件,加快了產(chǎn)業(yè)升級和市場占有率的提高,但是對于精密的立式加工中心仍有待開發(fā)。
立式加工中心正向著高速、高精、復合和節(jié)能的方向發(fā)展。為了盡可能在零件一次裝夾后進行多工位加工,諸如車銑、車磨、多軸聯(lián)動、及可交換工作臺等,復合加工中心應運而生。工作臺需要承載工件并帶動工件一起轉(zhuǎn)動,其承載能力和旋轉(zhuǎn)精度無疑影響著加工效果。轉(zhuǎn)臺軸承作為工作臺的最重要的部件之一,直接決定著工作臺的使用性能和被加工件的精度水平。
目前比較成熟的轉(zhuǎn)臺軸承布置主要為兩大類:軸向軸承+徑向軸承組合以及采用靜壓軸承的布置形式。但是這兩種布置形式在其安裝后的精度和轉(zhuǎn)速上都有局限性,很難滿足日趨嚴苛的加工要求。為了降低工作臺由于安裝不對中造成的精度損失或是復雜的結構導致的機床體積增大,以及較高的維護成本,一體式軸承布置方案以其精巧的結構和較高精度而備受青睞。鐵姆肯公司的圓錐交叉滾子軸承(圖1)正是為優(yōu)化工作臺設計而推出的一體式軸承布置方案產(chǎn)品。
Timken®圓錐交叉滾子軸承特點
所謂交叉滾子軸承,即將兩列滾子各自的軸心線呈90度垂直交叉布置,從而將承載軸向和徑向的兩列滾子集成一列。交叉滾子軸承的推出已有數(shù)十年,各類產(chǎn)品在市場上并不少見,但鐵姆肯公司的交叉圓錐滾子軸承有其自己的獨到之處:
材料上,選用了純凈度很高的軸承鋼并進行表面滲碳處理,外部質(zhì)硬芯部質(zhì)軟,既提高了表面耐磨能力又增強了抗沖擊的性能。
設計上,圓錐滾子設計實現(xiàn)純滾動,降低摩擦損耗,利于提升轉(zhuǎn)速運行平穩(wěn)。滾子傾角設計則賦予了此軸承很寬的有效跨距,提高了軸承抗傾覆力矩的能力和穩(wěn)定性,以及更好的承載能力。
此外,軸承保持架為尼龍分隔片,使得轉(zhuǎn)動慣量低、啟動扭矩低、易于控制角分度。同時,交叉圓錐滾子軸承均為精密軸承,具有目前最高的旋轉(zhuǎn)精度。
創(chuàng)新的圓錐交叉滾子軸承布置方案
目前,國內(nèi)大部分工作臺的設計為軸向軸承+徑向軸承組合,即軸向推力軸承和徑向定心軸承組合的形式。該布置形式結構復雜,用料較多,尤其在安置大型箱體零件時,整個機床的空間體積更為龐大。此外,對中不易保證,軸承安裝和預緊調(diào)整困難,工作臺整體精度很難提高。
相比之下,圓錐交叉滾子軸承的布置使得工作臺的結構緊湊,體積小巧,節(jié)省材料,在有限的空間內(nèi)可承放更大體積的工件。心軸長度減少,節(jié)省材料,降低成本,也減輕熱膨脹下的幾何尺寸變化。得益于兩排交叉滾子的設計,軸承的有效跨距能被顯著地提高和上移跨越工件,所以該類軸承具有很高的抗傾覆力矩。
圓錐交叉滾子軸承的布置,可拆分的軸承內(nèi)外圈分別安放在樞軸和齒輪套圈上,通過調(diào)整墊片厚度實現(xiàn)軸承預緊力。鐵姆肯公司會根據(jù)客戶的實際使用工況,通過計算來推薦預緊力以及獲得該預緊力所需的墊片厚度??蛻糁恍枧淠|片并鎖緊螺栓即可實現(xiàn)精確的預緊,進而達到加工中所需的剛度。大多數(shù)情況下,工作臺軸承采用循環(huán)油潤滑,對于Timken®圓錐交叉滾子軸承,可以通過向其兩片內(nèi)圈的間隙注入潤滑油,其油粘度和油量需要根據(jù)實際工況計算推薦。
總之,Timken®圓錐交叉滾子軸承讓回轉(zhuǎn)工作臺的設計更加簡潔緊湊,尤其適于車削中心這種同時對轉(zhuǎn)速和精度都有較高要求的場合。該軸承作為工作臺最關鍵的部件,其相鄰結構設計和軸承的安裝過程亦會影響使用結果,鐵姆肯公司可提供從軸承選型、軸承供應到售后安裝指導的全面服務,致力于幫助客戶優(yōu)化工作臺的設計,實現(xiàn)更高價值增值。