第22卷第5期机电产品开发与创新Vol．22,No．5·数控机床世界2009年9月·Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsSep．,2009文章编号：1002－6673（2009）05－174－03高速切削机床用角接触球轴承性能分析孟瑾1，马小梅2，李文超2（1.洛阳理工学院机电系，河南洛阳471023；2.洛阳轴承研究所，河南洛阳471039）摘要：为提高高速切削机床主轴的使用性能，对角接触球轴承在高速运动状态下的运动性能（如旋滚比等）进行分析。通过分析，得出角接触球轴承在不同工况、不同结构参数及不同材料情况下，轴承运动性能参数的变化规律。为高速下角接触球轴承的选用和结构参数优化设计提供分析依据。关键词：高速切削机床；角接触球轴承；旋滚比；接触应力中图分类号：TG68文献标识码：Adoi:10.3969/j.issn.1002-6673.2009.05.073触应力。根据旋滚比和接触应力的计算公式[2]，可知影0引言响其大小的因素主要包括：结构参数（如沟曲率系数、高速切削加工是面向21世纪的一项高新技术，它接触角、滚动体直径等）、使用工况（如载荷、转速等）以高效率、高精度和高表面质量为基本特征，在汽车、及滚动体材料等。以某轴承为例分析其影响关系。航空航天、模具制造和仪器仪表等行业中获得了愈来愈1.1结构参数广泛的应用，并已取得了重大的技术经济效益，是当代根据套圈控制理论，高速旋转状态下，离心力的作先进制造技术的重要组成部分。高速切削机床主轴的转用，一般属于外圈滚道控制。以外圈控制理论为基础建速一般都在数万转以上，因此，机床主轴应具有旋转精立了拟静力学计算模型。以7212轴承为例，轴承参数度高、温升低、刚性好、寿命长的基本性能。而机床主列于表1。轴系统的核心是高速角接触球轴承在实际使用中的性表17212轴承参数能。一般情况下，随着工作转速的不断提高，易出现轴轴承型号7212径向载荷（N）4000轴承内径名义接触角承的工作温度升高，振动和噪声增大，且其滚动疲劳寿(mm)60（°）20.5轴承外径内外圈材料轴承钢命会降低的特点[1]。(mm)110、轴承宽度滚动体材料陶瓷轴承钢衡量高速角接触球轴承运动性能好坏的参数为旋滚(mm)24/滚动体数12内圈沟曲率系数0.53比和接触应力。滚动体在套圈滚道接触处的自旋运动的滚动体直径(mm)16外圈沟曲率系数0.52角速度与滚动角速度的比值称为旋滚比。旋滚比体现了轴向载荷（N）6000内圈转速（r/min）40000轴承滚动体在滚道上滚动和滑动的运动状态，滚动体绕（1）沟曲率系数fi、fe。沟曲率系数的大小反映滚接触面法线的自旋运动会引起摩擦并发热，旋滚比越动体在旋转状态下，与滚道之间的密合程度。密合度越大，则旋转滑动越剧烈，发热和磨损越严重，因此，在大，相同条件下，接触应力越小，承载能力越高，但摩高速运转时应尽可能的降低轴承的旋滚比。高速下，离擦也变大，相反，密合度越小，承载能力越小，摩擦也心力很大，接触应力也很高，希望滚道接触处的最大接越小。在高速下，为了减少摩擦发热，降低启动摩擦力触应力小于滚道表面所允许的最大接触应力4200MPa[2]，矩，应适当减小轴承的密合程度，即适当增大沟曲率系这样既可保证轴承高速性能，同时也利于提高轴承的使数。表2反映了内、外圈的沟曲率系数fi、fe对旋滚比用寿命。的影响。通过分析可以得出：内圈沟曲率系数fi对旋滚1影响角接触球轴承性能的因素比的影响较大，旋滚比随fi的增大旋滚比显著减小；且当内圈沟曲率系数fi大于等于外圈沟曲率系数fe时，旋为满足高速切削机床主轴的工作要求，高速角接触滚比较小。轴承应有一个良好的运动性能。即具有较小旋滚比和接分析原因：①高速情况下，离心力的作用，降低了滚动体与内圈滚道接触处的接触压力导致滚动体在内收稿日期：2009－06－05，圈滚道上易发生剧烈滑动因此的取值直接影响旋滚作者简介：孟瑾（1975-），女，硕士研究生，助教。，fi174·数控机床世界·表2内、外圈的沟曲率系数对旋滚比的影响表4滚动体直径对旋滚比、接触应力的影响滚动体旋滚比旋滚比fifeσ(Mpa)σ(Mpa)旋滚比(max）旋滚比(min)热量emaximax直径σemax(Mpa)σimax(Mpa)(max)(min)(W)0.52208011861.11780.41290.5215211621340.64720.32841.048×1040.53227418821.17590.376615.081211321270.64840.3304