Hướng dẫn lựa chọn Vòng bi trong thiết kế máy

Lựa chọn vòng bi hợp lý không chỉ giúp kéo dài tuổi thọ của máy mà còn giảm tỷ lệ hỏng hóc của máy, cải thiện hiệu năng sử dụng và giảm chi phí bảo trì, là yếu tố quan trọng để cải thiện hiệu quả sản xuất và năng suất của doanh nghiệp.

1 Cấu hình hợp lý của vòng bi trục chính.

1.1 Cấu hình ổ trục hai ổ trục: 
Việc lựa chọn và cấu hình của ổ trục chính chủ yếu được xác định theo các nhiệm vụ làm việc và đặc điểm cấu trúc của các thành phần trục chính. Trục máy công cụ có hai hỗ trợ phía trước và phía sau và ba hỗ trợ phía trước, giữa và phía sau. Cấu hình của ổ trục hai ổ trục, bao gồm lựa chọn, kết hợp và bố trí ổ trục chính, chủ yếu dựa trên các yêu cầu của các bộ phận trục chính được thiết kế về tốc độ quay, khả năng chịu tải, độ cứng và độ chính xác. Cần tuân thủ các nguyên tắc chung sau đây khi xác định cấu hình ổ trục hai ổ trục:
 

(1) Thích ứng với các yêu cầu về độ cứng và khả năng chịu tải: Việc lựa chọn cấu hình của ổ trục chính trước tiên phải đáp ứng độ cứng và khả năng chịu tải cần thiết. Có nhiều vòng bi trong hỗ trợ cứng hơn chỉ một vòng bi. Do độ cứng của giá đỡ phía trước có thể được tăng lên để tăng độ cứng của cụm trục chính một cách hiệu quả, ổ trục có độ cứng được cải thiện nên được đặt trên giá đỡ phía trước.
 

(2) Yêu cầu tốc độ thích ứng : Tốc độ tối đa cho phép của vòng bi thuộc các loại khác nhau, thông số kỹ thuật và cấp chính xác là khác nhau. Trong cùng điều kiện, con lăn hình trụ cao hơn con lăn hình nón. Do đó, cấu hình ổ trục nên được lựa chọn xem xét các yêu cầu về độ cứng và tốc độ của cụm trục chính.
 

(3) Yêu cầu độ chính xác thích ứng: Dạng cấu hình ổ đỡ lực đẩy của cụm trục chính nhận lực dọc trục ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác vị trí trục của trục chính. Khi đầu trước được định vị, trục chính được mở rộng bằng biến dạng nhiệt và không ảnh hưởng đến độ chính xác gia công, nhưng cấu trúc hỗ trợ phía trước phức tạp, việc điều chỉnh khe hở ổ trục bất tiện, và nhiệt hỗ trợ phía trước lớn. Các đặc điểm của định vị phụ trợ là ngược lại với ở trên. Khi hai đầu được định vị, khe hở dọc trục của ổ trục thay đổi lớn khi trục chính được làm nóng và mở rộng.

Xem thêm : 5 loại vòng bi FAG được sử dụng phổ biến

1.2 Lắp ráp trục ba ổ trục:

Do các lý do thiết kế cấu trúc của một số máy công cụ, chiều dài của đầu máy dài và khoảng cách giữa hai ổ trục của trục chính lớn hơn nhiều so với nhịp tối ưu. Trong trường hợp này, hỗ trợ trung gian nên được xem xét để tăng độ cứng của cụm trục chính. Chống rung. Do hạn chế sản xuất, không thể đồng trục hoàn toàn các trung tâm của ba ghế hỗ trợ trục chính trong tủ. Để đảm bảo độ cứng và độ chính xác quay của cụm trục chính, thường chỉ có hai bộ phận hỗ trợ đóng vai trò chính, trong khi bộ phận hỗ trợ khác đóng vai trò phụ trợ. Hỗ trợ phụ trợ thường sử dụng ổ trục có độ cứng và khả năng chịu tải ít hơn và tỷ lệ của vòng ngoài với lỗ ghế chịu lực Hỗ trợ chính bị lỏng từ 1 đến 2, đảm bảo một khoảng cách nhất định để giải quyết vấn đề ba lỗ khác nhau trục.
 

1.3 Điều chỉnh và tải trước giải phóng mặt bằng ổ trục

Khe hở ổ trục thích hợp hoặc tải trước thích hợp (khe hở âm) có tác động đáng kể đến hiệu suất của cụm trục chính và tuổi thọ của ổ trục. Ngoài số lượng khe hở cần thiết để đảm bảo sản xuất một số vòng bi đặc biệt , lắp ráp trục chính chung phải được đảm bảo về mặt cấu trúc để điều chỉnh khe hở của ổ trục. Phương pháp siết đai ốc hoặc mài gioăng thường được sử dụng để điều chỉnh khe hở ổ trục trên máy công cụ. 

1.4 Bôi trơn vòng bi trục chính

Bôi trơn có tác động lớn đến hiệu suất của cụm trục chính và tuổi thọ của ổ trục. Bôi trơn không hợp lý có thể gây ra sự gia tăng sinh nhiệt, giảm độ chính xác làm việc của trục chính và tăng tốc độ mài mòn ổ trục. Chất bôi trơn cho vòng bi lăn có thể được chia thành hai loại, đó là chất bôi trơn dầu mỡ và chất bôi trơn dạng lỏng. Việc lựa chọn phương pháp bôi trơn của ổ lăn phụ thuộc vào tốc độ vòng bi, tải trọng, nhiệt độ cho phép và loại ổ trục. Do sự tăng nhiệt độ của ổ trục thường tỷ lệ thuận với hệ số tốc độ (giá trị dn hoặc dmn) của ổ đỡ, nên phương pháp bôi trơn thường có thể được chọn theo giá trị dn của ổ đỡ hoặc dmn.
 

2 Ổ Trục Trượt.

Vòng bi trượt được sử dụng trong các máy công cụ CNC tốc độ cao hoặc tốc độ thấp và độ chính xác cao vì khả năng chống rung tốt, độ chính xác quay cao và chuyển động trơn tru. Ổ trục trượt chính có thể được chia thành ổ đỡ áp lực động và ổ đỡ thủy tĩnh theo cách sản xuất màng dầu. Theo các phương tiện truyền thông chất lỏng khác nhau, nó có thể được chia thành ổ trượt chất lỏng và ổ trượt khí.
 

2.1 Mang thủy lực

Ổ đỡ áp lực là một loại dầu nhỏ chảy từ khe hở đến khe nhỏ khi trục chính quay với tốc độ quay nhất định để tạo thành màng dầu áp lực để làm nổi trục chính và hỗ trợ tải. Một ổ trục áp lực nêm dầu duy nhất chỉ tạo ra một màng dầu áp lực trong ổ trục. Khi các điều kiện làm việc như tải và tốc độ quay thay đổi, độ dày màng dầu và vị trí của ổ đỡ áp lực nêm dầu đơn cũng thay đổi, làm cho đường trục nổi và giảm độ chính xác quay và độ ổn định chuyển động. Do sự tồn tại của một số màng dầu độc lập, ổ trục dầu hỗ trợ tạp chí theo nhiều hướng, và vị trí trục ổn định, khả năng chống rung và chống va đập là tốt.

Khi trục chính quay với tốc độ nhất định, một số nêm dầu áp lực có thể được hình thành xung quanh tạp chí để đẩy tạp chí về phía trung tâm, do đó tính hướng tâm của trục chính là tốt. Khi trục chính chịu tải trọng bên ngoài, tạp chí hơi lệch tâm, khoảng cách tải giảm và áp suất tăng, và khoảng cách theo hướng ngược lại được tăng lên và áp suất được hạ xuống, tạo thành sự cân bằng mới. Tại thời điểm này, áp suất màng dầu theo hướng ổ trục sẽ cao hơn so với ổ trục nêm dầu thông thường. Áp suất màng dầu càng cao và màng dầu càng mỏng thì độ cứng càng lớn. Do đó, ổ trục nêm đa dầu có thể đáp ứng các yêu cầu của cụm trục chính.

 Khả năng chịu lực của màng dầu liên quan đến điều kiện làm việc, chẳng hạn như tốc độ, Độ nhớt của dầu bôi trơn, và cấu trúc nêm dầu. Tốc độ càng cao, khoảng cách càng nhỏ và khả năng chịu tải của màng dầu càng lớn. Vòng bi trượt áp suất động phải tạo ra một màng áp suất ở một tốc độ hoạt động nhất định. Do đó, nó không phù hợp với các trục có tốc độ thấp hoặc phạm vi tốc độ cao và tốc độ thấp. Do đó, nó thường không phù hợp để sử dụng trong các cụm trục chính của trung tâm gia công.
 

2.2 Mang thủy tĩnh

Ổ đỡ thủy tĩnh bao gồm một hệ thống cung cấp dầu đặc biệt, van tiết lưu và ổ trục. Ổ đỡ thủy tĩnh được cung cấp với một loại dầu áp suất nhất định từ hệ thống cung cấp dầu và được đưa vào khe hở giữa trục và ổ trục. Áp suất tĩnh của dầu được sử dụng để hỗ trợ tải, và tạp chí luôn nổi trong dầu áp suất. Do đó, áp suất màng dầu chịu lực không phụ thuộc vào tốc độ trục chính và khả năng chịu lực không thay đổi theo tốc độ quay. So với vòng bi áp lực động, vòng bi thủy tĩnh có những ưu điểm sau: khả năng chịu lực cao, độ chính xác quay cao, lỗi đồng nhất màng dầu, cải thiện độ chính xác gia công, chống rung tốt, hoạt động ổn định và có thể làm việc ở tốc độ rất thấp. Nó cũng có thể hoạt động ở tốc độ rất cao, với độ ma sát thấp và tuổi thọ cao. Nhược điểm chính của vòng bi thủy tĩnh là cần một thiết bị cung cấp dầu đặc biệt. Quá trình sản xuất mang là phức tạp và tốn kém.
 

2.3 Mang từ tính

Vòng bi từ tính là một loại vòng bi hiệu suất cao mới với các tính chất đặc biệt không thể so sánh với các loại vòng bi thông thường khác nhau. Ổ đỡ từ tính không tiếp xúc với bề mặt của tạp chí, không có ma sát và mài mòn cơ học, không bôi trơn và niêm phong, tăng nhiệt độ thấp, biến dạng nhiệt nhỏ, tốc độ cao, tuổi thọ cao và tiêu thụ năng lượng thấp. Hệ thống điều khiển phản hồi lực điện từ cơ bản của ổ đỡ từ đảm bảo cho trục chính. Độ chính xác quay, độ cứng và giảm xóc có thể được điều chỉnh để loại bỏ rung động do mất cân bằng khối lượng rôto, có thể nhận ra sự tự cân bằng khi quay tốc độ cao. Các đặc tính xoay có thể thu được bằng các cảm biến và hệ thống điều khiển, thuận tiện cho việc theo dõi và chẩn đoán tình trạng. Vòng bi từ tính chủ yếu được sử dụng trong cụm trục chính của trung tâm gia công.