高速机床主轴用陶瓷球轴承动态性能试验分析

对高速磨床主轴用陶瓷球轴承B7005C／HQ1P4在不同转速、载荷及润滑条件下的运转特性进行试验，结果表明：电主轴在80000r／min的转速下仍能正常运转；在起始温度、转速、润滑及冷却相同的条件下，陶瓷球轴承较钢制轴承摩擦力矩小、温升低；在润滑不充分的情况下，陶瓷轴承具有良好的运转特性。     

高速陶瓷球轴承脂润滑试验研究

在自行研制的高速轴承试验台上，对型号为6305的三点接触高速混合式陶瓷球轴承在载荷1500N，27000r/min工况下用两种润滑脂进行试验研究，并将筛选结果和油润滑条件下的温升和功耗进行了比较。试验结果表明：KK3润滑脂的可以在高速情况下对混合式陶瓷球轴承实现有效的润滑；同时kk3脂润滑下陶瓷球轴承的功耗比用10号主轴油润滑下的陶瓷球轴承低24.1%，该结果对于简化高速、短寿命轴承的润滑系统和提高轴承可靠性有重要意义。     

电主轴用高速角接触陶瓷球轴承的开发

本文从轴承力学方面，分析了电主轴用陶瓷球轴承和钢球轴承的高速性能指标，如单位接触面积压力、刚度、旋滚比、摩擦力矩和功耗、比摩擦功。通过计算分析，得出了钢球轴承转速为６００００ｒ／ｍｉｎ的指标，与陶瓷球轴承转速为３０００ｒ／ｍｉｎ的指标相近。因此可安全地使用脂润滑的陶瓷球轴承代替传统用油雾润滑的钢球轴承。本研究具有明显的经济效益和社会效益，对我国今后开发陶瓷轴承提供了理论依据。     

高速角接触陶瓷球轴承电主轴的辐射噪声分析

以高速角接触陶瓷球轴承电主轴为研究对象,探讨电主轴辐射噪声特性。利用声学测量仪器对电主轴不同位置和不同方向的噪声进行测试,分别从时域与频域分析了不同转速下电主轴辐射噪声特性。结果表明,在转速27 000 r/min时噪声声压信号随时间呈周期性变化,并在不同方向有明显的声场指向性。随着转速的增加,电主轴辐射噪声非线性增大,当转速为27 000 r/min时出现峰值噪声,随后逐渐减小。噪声频谱中表现出丰富的频率特性,如旋转频率、电源频率、电磁振动频率、电网谐波频率等,并且主要为中低频噪声。所得结论可为降低高速角接触陶瓷球轴承电主轴噪声,改善电主轴性能提供参考。     

高速数控机床主轴用陶瓷轴承的研究进展

陶瓷球轴承是超高速主轴中性能较好而又比较经济的轴承,目前试验室中该轴承的d_m·n值已达4×10~6mm·r/min,工业生产阶段的d_m·n值为2.56×10~6mm·r/min。拟静力学模型能有效地计算出陶瓷轴承在给定载荷和转速下的刚度、疲劳寿命、接触角、接触变形等性能参数,对高速陶瓷球轴承设计仍然非常有用,普通材料轴承的动力学模型对陶瓷轴承的有效性还需对其推断进行试验验证。     

机床油气滑润的设计

在机床采用高速、高精度电主轴时,电主轴轴承的润滑就显得尤为重要。针对电主轴转速目前已经达到4 000 r/min以上及DmN值突破100万的现状,在分析了机床电主轴的润滑特点之后,设计了较为环保的油气润滑系统,并介绍了油气润滑的选择标准以及油气润滑的控制系统,为在精密机床中应用电主轴提供了有效的配置。     

高速电主轴动刚度的计算与测试方法

为了考察高速砂轮主轴在高速运转下的动态特性,构建了基于角接触球轴承的拟静力学数值模型的电主轴支撑刚度的计算方法,并设计了基于工作转速下的高速砂轮主轴动态支撑力、相对位移的动刚度测试方法,搭建了高速砂轮电主轴动刚度的测试平台。研究分析了高转速精密机床中使用的HCB71902-C-T-P4S高速角接触球轴承在不同预紧力下动刚度随转速变化的规律。在选择轻预紧11N下,实验测试结果与计算所得支撑刚度保持一致,当转速超过50 000r/min后径向动刚度趋于稳定在180N/μm左右。高速电主轴支撑刚度的变化规律研究为改善精密机床工作性能提供了重要的理论基础。     

高精度低摩擦陶瓷球滚动轴承

本文介绍了新开发研制的高精度混合陶瓷轴承的材料性能、精度等级和低启动力矩等特性,加工的陶瓷球精度可以达到G3以上,表面粗糙度可以控制在5nm以下,批量生产混合陶瓷轴承精度可以达到P4级以上。实验表明轴承启动力矩小,无润滑状态下启动力矩比相同类型的钢制轴承小一个数量级以上。轴承极限转速高,脂润滑条件下轴承最高极限转速可达6.7万转,轴承使用寿命是同规格钢球轴承的约3～4倍。轴承精度已经达到国外同类产品的精度水平,但成本只有进口陶瓷轴承的～1/2。     

润滑油黏度对全陶瓷球轴承腔体温度场分布规律的影响

为揭示全陶瓷球轴承在油润滑条件下内部温度场分布及变化情况,提高全陶瓷球轴承的运转性能与使用寿命,以7007C氮化硅全陶瓷角接触球轴承为研究对象,利用仿真软件模拟分析不同工况和润滑油黏度条件下全陶瓷球轴承腔体内部温度场及润滑油的分布状态;在轴承寿命试验机上进行相同条件下全陶瓷球轴承的动态特性试验,研究在油润滑工况下全陶瓷球轴承的温升特性。结果表明：随着轴承转速的提高,全陶瓷球轴承腔体内温度呈增大趋势,腔体内润滑油体积分数呈减小趋势;更换不同黏度润滑油发现随着润滑油黏度的增大,全陶瓷球轴承腔体内温度场呈现先减小后增大的趋势,存在最优黏度值使全陶瓷球轴承腔体温度达到最小值,轴承服役性能表现最佳。研究成果为实际生产中全陶瓷球轴承最优润滑油的选择提供了技术参考。     

砂轮接杆对陶瓷电主轴单元动态性能的影响

随着产品加工不断向高精度、高刚度、高速度方向发展,对机床主轴部件的动态特性要求也越来越高,因此对机床主轴部件动态特性分析也显得越来越重要。实验室采用陶瓷球轴承作支承的电主轴做高速精密磨削。在磨削过程中,陶瓷电主轴单元的性能直接关系到主轴能否实现平稳高速、精密加工。砂轮接杆虽然尺寸结构简单,但是对电主轴的动态性能影响很大。文中针对基于PMAC-PC控制下的精密磨床,通过不同转速下电主轴振动信号的傅立叶(FFT)谱,分析了砂轮接杆对陶瓷轴承电主轴单元动态性能的影响。     

全陶瓷球轴承油润滑特性及其对服役性能影响规律

相比于金属球轴承,全陶瓷球轴承在极端工况下的服役性能更加突出。为了揭示全陶瓷球轴承油润滑特性,提高全陶瓷球轴承的运转性能与使用寿命,以6208CE氮化硅全陶瓷深沟球轴承为例,对其在油润滑工况下所表现出的摩擦、振动、温升等特性进行试验研究,探讨供油量对全陶瓷球轴承润滑状态的影响,并对试验后的全陶瓷球轴承接触微区表层进行解析。研究发现：全陶瓷球轴承油润滑服役过程中,在某个特定工况下存在一个最佳供油量,使得轴承可实现全膜润滑,从而表现出最好的摩擦、振动、温升等特性;小于最佳供油量时,为乏油状态,轴承接触微区存在油-固混合润滑状态;大于最佳供油量时,过多润滑油液会产生的黏滞阻力;相比于载荷,轴承的转速对最佳供油量的取值具有决定性影响。研究成果对于揭示全陶瓷球轴承油润滑特性,丰富其润滑理论与方法具有一定指导意义。     

基于脂润滑的混合陶瓷球高速主轴轴承早期失效试验

针对脂润滑的混合陶瓷球高速主轴轴承的工作特点,对不同工况下的混合陶瓷球高速主轴轴承进行了早期失效试验,并对其早期失效的原因进行了分析研究。结果表明,高速条件下脂润滑的混合陶瓷球主轴轴承发生早期失效的原因主要是高速运行和快速频繁启停而产生的剧烈冲击、摩擦和较高的工作温度所导致的保持架薄弱部位断裂,其运行时间远未达到轴承寿命理论所预期的疲劳寿命或精度寿命。     

Mapping of Grease Migration in High-Speed Bearings Using a Technique Based on Fluorescence Spectroscopy

A novel approach that allowed the identification of (in) active grease reservoirs in high-speed superprecision angular contact ball bearings for spindle applications is described. To improve the design of these grease-lubricated bearings it is necessary to measure grease migration and determine the lubrication role of internal grease reservoirs. Hence, a technique based on fluorescence spectroscopy is successfully applied that allowed the identification of grease migration in such a bearing. Therefore, this technique provides a new way to further improve grease migration in critical bearing locations with the ultimate goal of attaining even higher speeds and longer life.     

超高速电主轴轴承的润滑条件分析

通过分析超高速电主轴轴承内部润滑的基本特点，对主轴轴承在超高速运行条件下的内部润滑状态进行了分析，讨论了供油量、润滑方式、润滑油和轴承内部零件的运动等因素对轴承内部弹流油膜、温升等润滑状态的影响，在此基础上提出了超高速电丰轴轴承润滑的要求和基本条件，并进行了实际应用试验。     

陶瓷轴承电主轴在高速精密磨床中的应用

高速精密磨削要求主轴达到很高的转速,同时对零件加工精度的要求也越来越高。而陶瓷轴承电主轴自身所具有的优点,满足了高速超高速精密加工主轴转速的要求。本文通过本实验室集成的开放式高速精密磨床,介绍了电主轴的PLC控制,并通过主轴振动实验说明了陶瓷电主轴在高速精密机床上应用的优越性。     

涡轮增压器高速混合陶瓷球轴承发热及其效率研究

建立了高速混合陶瓷球轴承和滑动轴承的发热计算模型,对发热量进行计算,分析了混合陶瓷球轴承发热的影响因素.对使用混合陶瓷球轴承和滑动轴承的涡轮增压器总效率进行对比试验,结果表明,使用混合陶瓷球轴承的涡轮增压器的总效率和极限转速均有显著提高.     

混合陶瓷球轴承内部结构的优化设计

陶瓷轴承产品设计的正确与否对其性能、寿命和可靠性有着根本的影响，进而也影响到主机的工作质量和经济性。这里通过对金属球轴承的优化设计的分析总结出陶瓷轴承的设计可借鉴的设计理论和方法，介绍了计算机仿真分析在混合陶瓷球轴承设计中的作用，并简略的介绍了应用大型有限元分析软件ANSYS对混合陶瓷球轴承接触进行计算机仿真分析的方法。     

ZERO TRANSMISSION AND ITS APPLICATION IN HIGH SPEED CNC MACHINE TOOLS

0 I~DUrnowgogh speed maChining(HSM) is a Piece of the adVanced manufaCturing teclmology(AMT). It hasbeen developed lapidly in the last decadelll.Combong HSM with the conventional machining, there ~ a lot of adVantageS for HSM, such as:(l )Material removal late can be me~ed up to 3 ~ 6 tab(high Pnxluctivity).(2)Cutting force can be ~ more than 30% ~ 40% (low rigidity wolkpieces and dimcult-iDemachine materials can be machined).(3)More than 95% ~ 98% of the cutting heat is cabed away b…     

不同轴向载荷下氮化硅全陶瓷轴承润滑特性

全陶瓷球轴承广泛应用在航天航空领域、燃气发动机和极端工况下,然而针对全陶瓷轴承油润滑特性的研究比较少见。以氮化硅6206全陶瓷深沟球轴承作为研究对象,在轴承测振仪上开展陶瓷轴承润滑特性实验研究,采用拟静力学和最小油膜厚度理论通过MatLab的牛顿迭代法得到比较精确的数值解,分析陶瓷轴承的接触载荷、轴向载荷、离心力、最小油膜厚度之间的关系,并通过改变供油量和轴向载荷得到陶瓷轴承在不同工况下的振动规律。实验结果表明：在轴向载荷相同条件下球与外圈之间的接触载荷比球与内圈之间的接触载荷大,轴向位移随着轴向载荷增加呈递增趋势;在轴向载荷一定时,存在一个最佳供油量使轴承振动最小,在干摩擦条件下轴承振动随着轴向载荷增加呈先减少后增大的趋势。