直线轴承应用于高速精密主轴单元支承

直线轴承应用于高速精密主轴单元支承

随着现代机械制造工业向高精度、高速度、高效率的方向飞速发展，高速精密主轴单元以其具有的结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快等显著优点，已成为机床主轴的首选方案。由于此类主轴的工作转速很高，其结构设计与制造的要求非常严格，这就带来了如主轴的热变形的控制、支承的选择等一系列技术难题。建立主轴单元的振动分析模型，求解系统的临界转速和主振型，研究直线轴承对主轴的径向振动特性的影响，我们已经得到了若干具有实际意义的研究结果。

目前，国内外大多数高速精密主轴均采用滚动轴承支承，此类主轴对滚动轴承的要求较高，一般通过施加预紧力提高轴承的刚度，改善主轴的振动性能。然而，采用这种结构在高速运转过程中由于发热导致主轴出现轴向伸长的热变形，会严重影响轴承预紧力，影响轴承的刚度，致使轴承温升过高，进而影响轴承寿命，甚至使轴承烧毁，导致主轴单元失效。针对这种现象，可通过在高速主轴结构设计中加入直线轴承支承来抑制发热导致的负面影响。但直线轴承的加入，会降低主轴的径向支承刚度，进一步影响主轴的振动特性。

1、加入直线轴承后，系统的一阶临界转速下降，说明直线轴承的刚度对主轴系统刚度的影响较大，而这种影响的实质是直线轴承的加入降低了主轴的支承刚度，而主轴的支承刚度又是影响主轴系统的临界转速的主要因素。因此，尽管加入直线轴承可以有效地抑制主轴的热变形对滚动轴承预紧力的影响，但是直线轴承自身的刚度对系统振动特性的影响不能够忽略。

2、在主轴的结构设计中，加入直线轴承能够有效抑制主轴热变形的不良影响。尽管通过振动分析可知，直线轴承的采用会使系统的临界转速有所下降，但通过合理设计仍然能够保证其满足设计要求。

例如:高速主轴系统的Z高转速为24000r/min，在加入直线轴承之后，系统的一阶临界转速为32760r/min，可知系统的Z高转速远远低于系统一阶临界转速。可见，对于所分析的系统而言，尽管直线轴承的采用降低了系统的一阶临界转速，但总体而言，系统的振动特性仍然符合要求。

图文供学习参考

恒力|直线轴承