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Roulements à billes à contact oblique pour machines-outils CNC
Lors du processus de conception et de fabrication des machines-outils, le choix du roulement de broche approprié est crucial pour garantir la précision de l'usinage et améliorer les performances de l'équipement. Les roulements à contact oblique sont souvent utilisés dans le système de broche des machines-outils en raison de leur conception unique et de leurs caractéristiques de performance. Les roulements à billes à contact oblique de précision sont largement utilisés et leurs éléments roulants sont des billes. Parce qu'ils sont à contact ponctuel (différent du contact linéaire des roulements à rouleaux), ils peuvent fournir des vitesses plus élevées, moins de génération de chaleur et une plus grande précision de rotation.
Dans certaines applications de broche ultra-rapide, roulements hybrides avec des billes en céramique (généralement Si3N4 ou Al2O3) sont également utilisés. Par rapport aux billes en acier trempé traditionnelles, le matériau des billes en céramique lui-même confère aux roulements à billes en céramique les avantages d'une rigidité élevée, d'une vitesse élevée, d'une résistance aux températures élevées et d'une longue durée de vie, répondant ainsi à la forte demande des clients pour les produits de roulements de machines-outils. Les roulements à billes à contact oblique ont une vitesse limite élevée, peuvent supporter simultanément des charges radiales et des charges axiales, et peuvent également supporter des charges axiales pures, avec une rigidité et une capacité de charge élevées. Sa capacité de charge axiale est déterminée par l'angle de contact et augmente avec l'augmentation de l'angle de contact.
Les angles de contact standard sont de 15° (indiqué par le suffixe C), 25° (indiqué par le suffixe AC), 40° (indiqué par le suffixe B) et 30° (indiqué par le suffixe A). Un seul roulement à billes à contact oblique à une rangée ne peut supporter que des charges axiales unidirectionnelles. Lorsque vous supportez des charges radiales, cela entraînera des forces axiales supplémentaires, de sorte que les roulements sont généralement utilisés par paires. La combinaison DB (dos à dos) et la combinaison DF (face à face) peuvent supporter des charges radiales et des charges axiales bidirectionnelles. Le roulement a une grande capacité de charge, une forte rigidité, une rotation stable, une vitesse limite élevée et un jeu de pré-interférence réglable, il est donc particulièrement adapté aux machines-outils de précision à grande vitesse.
Roulements à billes à contact oblique à deux rangées
Roulements à billes à contact oblique à deux rangées sont essentiellement des roulements à une rangée dos à dos ou face à face, avec la bague extérieure ou la bague intérieure intégrée. Par rapport aux roulements à billes à contact oblique à une rangée, ils ont une meilleure rigidité et peuvent résister à des charges axiales bidirectionnelles. En même temps, ils peuvent également résister à un certain moment de basculement. Leur effet d'utilisation est similaire à celui de deux roulements à billes à contact oblique à une rangée configurés dos à dos.
Roulements à quatre points de contact
Les roulements à billes à contact à quatre points sont un type de roulement séparable ou de roulement à billes à contact oblique qui peut résister à des charges axiales bidirectionnelles. Lorsqu'il n'y a pas de charge ou une charge radiale pure, la bille d'acier et la virole sont en contact à quatre points, ce qui est à l'origine du nom. Lorsqu'il n'y a qu'une charge axiale pure, la bille d'acier et la virole deviennent un contact à deux points et peuvent résister à des charges axiales bidirectionnelles. Les roulements à billes à contact oblique à quatre points peuvent également résister à des charges de moment et avoir les fonctions de roulements à billes à contact oblique à une rangée et de roulements à billes à contact oblique à deux rangées. Les roulements à billes à contact à quatre points conviennent généralement aux cas où il y a un contact à deux points sous des charges axiales pures ou des charges combinées avec des charges axiales importantes. Les roulements à billes à contact à quatre points ont une vitesse limite élevée et conviennent également aux occasions où un fonctionnement à grande vitesse est requis. L'angle de contact des roulements à billes à contact à quatre points est de 35° ou 45°.
Nuances de roulements à contact oblique
Les roulements sont les composants essentiels des broches de machines-outils et des tables rotatives et jouent un rôle essentiel dans les performances des machines-outils. Afin de maintenir la capacité de traitement des machines-outils, des roulements hautes performances doivent être utilisés. La précision des roulements utilisés sur la broche des machines-outils doit être ISOP5 ou supérieure (P5 ou P4 est la précision ISO, généralement de faible à élevée (P0, P6, P5, P4, P2), et pour le support de broche de haute -des machines-outils rapides et de haute précision telles que Machines-outils CNC et les centres d'usinage, une précision ISOP4 ou supérieure doit être sélectionnée. Roulements de broche comprennent les roulements à billes à contact oblique, les roulements à rouleaux coniques et les roulements à rouleaux cylindriques.
Avantages des roulements à contact oblique
Leurs performances affectent directement la précision du traitement et la stabilité de l'équipement. Les roulements à contact oblique ont les caractéristiques suivantes :
Haute rigidité: La conception de l'angle de contact des roulements à contact oblique leur confère une rigidité élevée, ce qui peut réduire efficacement les vibrations et la déformation de la broche.
Haute précision: La précision de fabrication des roulements à contact oblique est élevée, ce qui peut garantir la stabilité et la précision de la broche pendant le fonctionnement.
Capacité de charge élevée: Les roulements à contact oblique peuvent résister à des charges radiales et axiales importantes et conviennent aux occasions de traitement à charge élevée.
longue vie: Les roulements à contact oblique ont de bonnes performances de lubrification et d'étanchéité, ce qui peut réduire l'usure et prolonger la durée de vie.
Sélection de roulements à contact oblique
La broche de la machine-outil est au cœur de toute la machine-outil. Elle est essentielle à la précision d'usinage des pièces et influence directement les performances de la machine-outil. Les méthodes de production actuelles, performantes et à haute vitesse, imposent des exigences plus strictes en matière de vitesse, de précision, de capacité de charge et de bruit de fonctionnement de la broche. Par conséquent, les concepteurs et fabricants de broches sont confrontés à d'importants défis, et une analyse rigoureuse du choix des roulements peut les aider à y faire face. Chaque type de roulement a ses propres environnements d'application, il est donc difficile d'établir une règle de sélection universelle. Pour choisir des roulements de précision, il est nécessaire de prendre en compte les facteurs suivants : précision, rigidité, vitesse et charge, etc. En fonction des exigences spécifiques de l'application, il faut déterminer le facteur important et effectuer des choix ciblés. Lors du choix de roulements à contact oblique, les facteurs suivants doivent être pris en compte :
Type de charge: Sélectionnez le type de roulement à contact oblique approprié en fonction du type de charge (charge radiale, charge axiale ou charge combinée) supportée par la broche.
Angle de contact: La taille de l'angle de contact affecte la capacité de charge et la rigidité du roulement. Il est nécessaire de sélectionner l'angle de contact approprié en fonction des exigences spécifiques de l'application.
Taille et précision: La taille et le degré de précision du roulement doivent correspondre aux exigences de conception de la broche de la machine-outil.
Lubrification et étanchéité: Un bon système de lubrification et d'étanchéité peut améliorer la durée de vie et la fiabilité du roulement.
Installation et maintenance de roulements à contact oblique
Le choix des roulements à contact oblique dépend également des exigences spécifiques de l'application et de la conception de la machine-outil. Grâce à une sélection et un entretien raisonnables des roulements à contact oblique, la précision du traitement et la stabilité des machines-outils peuvent être considérablement améliorées et la durée de vie des machines peut être prolongée.
en un clic: L'installation des roulements à contact oblique doit être effectuée en stricte conformité avec les spécifications techniques pour garantir la position précise du roulement et éviter les dommages causés par une mauvaise installation.
Lubrification: Vérifiez et entretenez régulièrement le système de lubrification du roulement pour vous assurer que le roulement fonctionne dans de bonnes conditions de lubrification.
Inspection: Vérifiez régulièrement l'état de fonctionnement des roulements, et découvrez et traitez rapidement d'éventuels problèmes, tels que l'usure, le jeu, etc.
Fabricants de roulements à contact oblique
Les roulements à billes à contact oblique de précision d'AUBEARING sont universellement compatibles et interchangeables avec des roulements de même type et de même taille d'autres marques. Parallèlement, AUBEARING contrôle l'écart de précharge axiale de chaque rangée de roulements dans une plage plus étroite afin d'obtenir une force de précharge et une rigidité précises.
Roulement à billes à contact oblique 15° peut supporter une charge radiale et certaines charges axiales. Il existe deux types de structures : à une rangée et à double rangée. La rangée unique a différentes tailles avec des diamètres nominaux de 40 mm à 650 mm ; la double rangée a différentes tailles avec des diamètres nominaux de 100 mm à 400 mm. Ce type de roulement est généralement constitué d'une paire de roulements disposés dos à dos, face à face ou en série. Le jeu axial doit être compris entre 2 et 4 μm. Ce type de roulement ne peut généralement supporter une force axiale que dans une seule direction.
Le roulement à billes à contact oblique 25° a un angle de contact supérieur à 15°, ce qui lui permet de résister aux forces axiales dans les deux directions. La structure de ce type de roulement est également disponible en simple rangée et en double rangée, et sa gamme de tailles est la même que celle des roulements à billes à contact oblique à 15°. Le jeu axial de ces roulements doit être compris entre 3 et 6 μm.
Le roulement à billes à contact oblique 40° a un angle de contact plus grand et peut résister aux forces axiales dans trois directions. La structure de ce type de roulement comporte également deux types : une rangée et une double rangée, et sa gamme de tailles est la même que celle des deux premiers roulements. Le jeu axial de ces roulements doit être compris entre 5 et 10 μm.
Série standard de roulements de broche
Cette série est divisée en grades P4 et P4S. Les bagues intérieures et extérieures ainsi que les éléments roulants sont généralement en acier 52100 entièrement trempé. Dans certaines conditions, la vitesse de lubrification à la graisse peut atteindre 650,000 1,000,000 DN et la vitesse de lubrification à l'huile peut atteindre XNUMX XNUMX XNUMX DN. Par rapport à la série à grande vitesse, le diamètre des éléments roulants de la série standard est plus grand et la précharge est plus élevée. Il convient aux occasions avec des charges de coupe importantes et des exigences élevées en matière de rigidité dynamique du système.
De plus, la graisse est une condition importante à considérer lors du choix. Trop de graisse affectera sérieusement la dissipation thermique du roulement et la température de fonctionnement augmentera fortement, ce qui entraînera une baisse rapide de la durée de vie de la graisse et raccourcira la durée de vie du roulement ; trop peu de graisse ne formera pas un certain film d'huile lubrifiante pour séparer la bague d'arbre et l'élément roulant. Le frottement entre eux entraînera une élévation de température plus importante, ce qui affectera également la durée de vie des roulements. Pour différentes vitesses, la quantité de graisse recommandée est également différente. Lorsque la vitesse est inférieure à 500,000 25 DN, la quantité de graisse ajoutée doit être comprise entre 40 % et 500,000 % de l'espace libre à l'intérieur du roulement ; lorsque la vitesse est supérieure à 15 20 DN, la quantité de graisse ajoutée doit être comprise entre XNUMX % et XNUMX % de l'espace libre à l'intérieur du roulement. A noter qu'il existe deux types de cages dans la série standard : les cages en nylon guidées par des éléments roulants et les cages en bakélite guidées par des bagues extérieures. L'espace libre interne des deux types de roulements est différent et doit être distingué lors du calcul de la quantité de graisse ajoutée.
Roulements de broche de la série à billes en céramique
Cette série est de qualité P4S, les bagues intérieure et extérieure sont généralement en acier 52100 entièrement trempé et les éléments roulants sont en céramique. Dans certaines conditions, la vitesse de lubrification à la graisse peut atteindre 750,000 1,500,000 DN et la vitesse de lubrification à l'huile peut atteindre 50 60 1.5 DN. La capacité de charge dynamique radiale et axiale est équivalente à la série standard, mais la rigidité est augmentée de 3 % ; le poids de la céramique est 5 % plus léger que celui de l'acier, ce qui réduit la force centrifuge de l'élément roulant, réduisant ainsi le phénomène de glissement et de rotation, et la chaleur générée entre l'élément roulant et le chemin de roulement est également réduite en conséquence, prolongeant le roulement vie; en même temps, le coefficient de dilatation thermique de la bille en céramique est faible et lorsque la température augmente pendant un fonctionnement à grande vitesse, la force de précharge est inférieure à celle de la bille d'acier de la série standard et la génération de chaleur est plus faible. Après comparaison, la vitesse de la série de billes en céramique est environ 15 fois supérieure à celle de la série standard et la durée de vie théorique peut atteindre 20 à XNUMX fois ; lorsqu'une vitesse élevée, une capacité de charge élevée et une rigidité élevée doivent être respectées en même temps, la série de billes en céramique doit être envisagée et la quantité de graisse doit être contrôlée entre XNUMX % et XNUMX % de l'espace libre à l'intérieur du roulement.
Roulements de broche série haute vitesse
Cette série est de qualité P4S, les bagues intérieures et extérieures sont généralement en acier 52100 entièrement trempé, et les éléments roulants peuvent être sélectionnés parmi des matériaux en acier entièrement trempé 52100 ou en céramique, et il existe deux types : ouvert et scellé sans contact double face. Dans certaines conditions, la vitesse de lubrification à la graisse peut atteindre 850,000 1,000,000 DN-1,700,000 2,000,000 XNUMX DN, et la vitesse de lubrification à l'huile peut atteindre XNUMX XNUMX XNUMX DN-XNUMX XNUMX XNUMX DN.
La série à grande vitesse est généralement utilisée dans les centres d'usinage CNC à grande vitesse et les fraiseuses à grande vitesse car elle peut répondre aux exigences de faible génération de chaleur, de basse température de fonctionnement et de rigidité élevée. Les principaux avantages de cette série sont les suivants : Premièrement, le diamètre de l'élément roulant est réduit et le nombre est augmenté. La forme du chemin de roulement conçue avec précision réduit la zone de contact entre l'élément roulant et le chemin de roulement et réduit la génération de chaleur par friction ;
Deuxièmement, la force centrifuge sur l'élément roulant de petite taille est réduite pendant le fonctionnement à grande vitesse, le phénomène de glissement et de rotation est affaibli et la génération de chaleur dans la zone de contact est réduite ;
Troisièmement, les bagues intérieure et extérieure ont des épaulements hauts et bas, qui fournissent un canal ouvert pour le lubrifiant, ce qui peut rapidement évacuer la chaleur générée pendant le fonctionnement ;
Quatrièmement, l'effet de cisaillement du lubrifiant sur l'élément roulant est réduit, ainsi que la génération de chaleur. Lorsque les exigences de vitesse sont plus élevées, vous pouvez également choisir la série de billes en céramique à grande vitesse avec une vitesse limite plus élevée et une rigidité dynamique pour réduire davantage la génération de chaleur pendant le fonctionnement, obtenant ainsi une température de fonctionnement plus basse.
Conclusion
Les roulements à billes à contact oblique sont idéaux pour les équipements mécaniques de haute précision tels que les machines-outils CNC en raison de leur capacité à résister aux charges radiales et axiales et de leurs bonnes performances à des vitesses élevées. Une sélection et une installation correctes sont essentielles pour garantir un fonctionnement stable à long terme de l'équipement.