軸承作為機床主軸和轉臺的核心部件，對機床的運行表現起到了舉足輕重的作用。本文主要闡述主軸軸承的選型以及轉臺軸承的選型。

  主軸作為機床的關(guān)鍵部件，性能會(huì )直接影響到機床的旋轉精度、轉速、剛性、溫升及噪聲等參數，進(jìn)而影響工件的加工質(zhì)量。為了保持優(yōu)秀的機床加工能力，必須配用高性能的軸承。

  一、主軸軸承的選型

  用于機床主軸上的軸承精度應為ISOP5或以上（P5或P4是ISO的精度等，通常從低到高為（P0、P6、P5、P4、P2），而對于數控機床、加工中心等高速、高精密機床的主軸支承，則需選用ISOP4或以上的精度。主軸軸承包括角接觸球軸承、圓錐滾子軸承，以及圓柱滾子軸承等類(lèi)型。

  1．1精密角接觸球軸承


  精密角接觸球軸承的使用廣泛，角接觸球軸承的滾動(dòng)體是球，因為它是種點(diǎn)接觸（區別于滾子軸承的線(xiàn)接觸），所以能提供更高的轉速、更小的發(fā)熱量和更高的旋轉精度。在些超高速的主軸應用場(chǎng)合，還會(huì )采用陶瓷球（般為si3N4或者是Al203）的混合型軸承。與傳統的淬透鋼球相比，陶瓷球材料自身的點(diǎn)賦予了陶瓷球軸承具有高剛度、高轉速、耐高溫、壽命長(cháng)的點(diǎn)，從而滿(mǎn)足高客戶(hù)對機床軸承產(chǎn)品的需求。

  就角接觸球軸承的接觸角而言，目前比較流行的是15和25的接觸角；通常15的接觸角具有比較高的轉速性能，而25的接觸角具有較高的軸向承載能力。由于預載的選擇對于精密角接觸球軸承應用的影響非常大，如在高承載、高剛性的場(chǎng)合，般會(huì )選用中型或重型的軸承預載；而針對些高轉速、高精度的應用場(chǎng)合，在軸承的早期選型中，需要注意選擇合適的預載。預載般分成輕型、中型、重型三種，般輕預載比較常見(jiàn)。為了方便客戶(hù)的使用，目前世界上的幾大軸承制造商都普遍提供預先研磨軸承面而加預載的軸承，也就是人們通常所說(shuō)的*配對精密角接觸球軸承形式。該類(lèi)軸承免去了客戶(hù)的預載調節，從而節省了安裝時(shí)間。

  1．2精密圓柱滾子軸承

  在機床主軸的應用中，雙列精密圓柱滾子軸承也會(huì )被使用到，通常與精密角接觸球軸承或推力軸承組合應用。此類(lèi)軸承能承受較大的徑向載荷并允許有較高的轉速。軸承中的兩列滾子以交叉方式排列，旋轉時(shí)波動(dòng)頻率比單列軸承大幅提高，振幅降低60％－70％。此類(lèi)軸承通常有兩種形式：NN30、NN30K兩個(gè)系列軸承內圈帶擋邊，外圈可分離；NNU49、NNU49K兩個(gè)系列軸承外圈帶擋邊，內圈可分離，其中NN30K和NNU49K系列內圈為錐孔（錐度1：12），與主軸的錐形軸頸配合，軸向移動(dòng)內圈，可使內圈脹大，這樣軸承游隙可以被減小甚至預緊軸承（負游隙狀態(tài)）。圓柱孔軸承通常采用熱裝，利用過(guò)盈配合減小軸承游隙，或者預緊軸承。對內圈可分離的NNU49系列軸承，般在內圈裝上主軸后再對滾道精加工，以提高主軸旋轉精度。

  1．3精密圓錐滾子軸承

  在些重載且對速度有定要求的機床應用場(chǎng)合中，如鍛件的荒磨、石油管道的車(chē)絲機、重型車(chē)床和銑床等，選擇精密圓錐滾子軸承是種比較理想的方案。由于圓錐滾子軸承的滾子是線(xiàn)接觸的設計，因此它能為主軸提供很高的剛性和承載；另外，圓錐滾子軸承是種純滾動(dòng)的軸承設計，它能很好地降低軸承運轉扭矩和發(fā)熱，從而確保主軸的轉速和精度。由于圓錐滾子軸承能夠在安裝過(guò)程中調節軸向預載（游隙），這能讓客戶(hù)在軸承的整個(gè)使用周期中更好地優(yōu)化軸承游隙調節。

  二、轉臺軸承的選型

  數控機床中常用的回轉工作臺有分度工作臺和數控回轉工作臺。數控機床在加工某些零件的時(shí)候，除了需要X、Y、Z三個(gè)坐標軸的直線(xiàn)進(jìn)給運動(dòng)外，有時(shí)候還需要有繞X、Y、Z三個(gè)坐標軸的圓周運動(dòng)，分別稱(chēng)為A、B、C軸。數控回轉工作臺可用來(lái)實(shí)現圓周進(jìn)給運動(dòng)，除此之外，還可以完成分度運動(dòng)。而分度工作臺的功用只是將工件轉位換面，和自動(dòng)換刀裝置配合使用，實(shí)現工件次安裝能完成幾個(gè)面的多種工序，因此，大大提高了工作率。數控轉臺的外形和分度工作臺沒(méi)有多大差別，但在結構上則具有系列的點(diǎn)。由于數控轉臺能實(shí)現進(jìn)給運動(dòng)，所以它在結構上和數控機床的進(jìn)給驅動(dòng)機構有許多共同之處。不同點(diǎn)是驅動(dòng)機構實(shí)現的是直線(xiàn)進(jìn)給運動(dòng)，而數控轉臺實(shí)現的是圓周進(jìn)給運動(dòng)。

  回轉工作臺廣泛地使用于各種數控銑床、鏜床、各種立車(chē)以及立銑等機床。除了要求回轉工作臺能很好地承受工件重量外，還需要保證其在承載下的回轉精度。轉臺軸承，作為轉臺的核心部件，在轉臺運行過(guò)程中，不僅要具有很高的承載能力，還需具備高回轉精度、高抗傾覆能力、以及較高的轉速能力等。

  2．1推力球軸承＋圓柱滾子軸承

  推力球軸承能承受定的軸向力，所以該軸承主要用于承受工件的重量；而圓柱滾子軸承主要用于徑向的定位和承受外部的徑向力（例如切削力、銑削力等）。該類(lèi)設計應用廣泛，并且成本也相對比較低廉。由于推力球是種點(diǎn)接觸的軸承，所以它的軸向承載力相對比較有限，主要用于小型或中型的機床回轉工作臺。此外推力球的潤滑也比較困難。

  2．2靜壓軸承＋精密圓柱滾子軸承

  靜壓軸承是種靠外部供給壓力油，在軸承內建立靜壓承載油膜以實(shí)現潤滑的滑動(dòng)軸承。靜壓軸承從起動(dòng)到停止始終在潤滑下工作，所以沒(méi)有磨損，使用壽命長(cháng)，起動(dòng)功率??；此外，這種軸承還具有旋轉精度高，油膜剛度大，能抑制油膜振蕩等優(yōu)點(diǎn)。精密圓柱滾子軸承具有很好的徑向承載力，并且由于采用了精密的軸承，回轉工作臺的回轉精度也能得到保證。使用該類(lèi)設計的回轉工作臺能承受很高的軸向力，有些工件的重量超過(guò)200t以上，轉臺直徑超過(guò)10m。但是該類(lèi)設計也有些不足之處，由于靜壓軸承必須附帶套用的供油系統來(lái)供給壓力油，維護比較復雜，而且成本也比較高。

  2．3交叉滾子軸承

  交叉滾子軸承在轉臺上的應用比較普遍。交叉滾子軸承的征是軸承中有兩個(gè)滾道，兩排交叉排列的滾子。與傳統的推力軸承＋徑向定心軸承組合相比，交叉滾子軸承結構緊湊、體積小巧，并簡(jiǎn)化了工作臺設計，從而降低了轉臺的成本。由于使用了優(yōu)化的預緊力，該類(lèi)軸承具有很高的剛度，因而轉臺的剛度和精度也都得到了保證。得益于兩排交叉滾子的設計，軸承的有跨距能被顯著(zhù)提高，所以該類(lèi)軸承具有很高的抗傾覆力矩。在交叉滾子軸承中，又分成兩種類(lèi)型：種是圓柱交叉滾子軸承，二種是圓錐交叉滾子軸承。通常，圓柱交叉滾子軸承價(jià)格比圓錐交叉滾子軸承低，適用于轉速相對較低的轉臺應用中；而圓錐交叉滾子軸承采用了圓錐滾子的純滾動(dòng)設計，具有運轉精度高，轉速能力強，減少了軸長(cháng)度和加工成本等優(yōu)勢。精密交叉滾子軸承適用于各種類(lèi)型的立式或臥式鏜床，以及立磨、立車(chē)和大型齒輪銑床等應用。

  綜上所述，為了能選擇合適尺寸和類(lèi)型的軸承，需要綜合考慮各種工況條件，例如運行速度、潤滑、安裝類(lèi)型、主軸剛度、精度等要求。就軸承本身而言，只有充分地了解它的設計點(diǎn)以及由此帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，才能充分發(fā)揮軸承的性能。軸承作為機床主軸和轉臺的核心部件，對機床的運行表現起到了舉足輕重的作用。