Introduction
Au cours des dernières années, avec le progrès continu des broches CNC, les performances ont progressivement évolué vers une vitesse élevée, une haute précision et une rigidité élevée. Cette tendance a mis en avant des exigences plus élevées en matière de conception, de sélection des matériaux et de processus de fabrication des roulements des broches CNC. Afin de répondre aux besoins d'un usinage efficace et moderne, les broches des machines-outils ont montré de nombreuses nouvelles caractéristiques de conception, en particulier dans la sélection et l'application des matériaux des roulements de broche, qui fournissent une base solide pour obtenir un usinage de haute précision et à grande vitesse.
Particularités de la conception
La précision de la broche de la machine-outil est directement affectée par le faux-rond radial du roulement, le faux-rond de la face d'extrémité et l'incohérence du diamètre de l'élément roulant. Pour garantir la précision du système de broche et de ses pièces, la précision du roulement utilisé dans la broche de la machine-outil de précision doit atteindre P5 ou plus. Pour les machines-outils à grande vitesse et de haute précision telles que les machines CNC et les centres d'usinage, des roulements ultra-précis de P4 ou plus sont nécessaires.
L'adaptabilité à grande vitesse est également essentielle pour les roulements de broche. Avec l'amélioration continue de la vitesse de traitement, en particulier dans le développement et l'amélioration des broches à grande vitesse telles que les broches électriques, des exigences plus élevées sont imposées à l'adaptabilité à grande vitesse des roulements. Supposons que l'adaptabilité à grande vitesse du roulement ne soit pas bonne. Dans ce cas, le système de broche provoquera la combustion et la défaillance du roulement en raison d'une augmentation excessive de la température, affectant la précision de traitement et la durée de vie de l'équipement.
Recherche sur les matériaux
En ce qui concerne le choix des matériaux, les exigences de haute précision, de vitesse élevée et de haute fiabilité des roulements de broche de machines-outils font qu'il est difficile pour les matériaux traditionnels de répondre aux besoins des machines-outils modernes. La bague est généralement en acier raffiné de haute qualité, tandis que le matériau de la cage est en cuivre, en plastique et en autolubrifiant spécial. Les matériaux des éléments roulants comprennent l'acier à roulement et les matériaux céramiques.
En raison de leurs excellentes performances, les matériaux céramiques, principalement la céramique au nitrure de silicium, sont de plus en plus prisés dans la fabrication de roulements de précision à grande vitesse. Par rapport à l'acier pour roulements traditionnel, la densité de la céramique au nitrure de silicium n'est que d'un tiers de celle de l'acier, ce qui réduit considérablement le niveau de contrainte des éléments roulants sur les bagues pendant le fonctionnement à grande vitesse, améliorant ainsi considérablement la vitesse limite du roulement.
Sa dureté est aussi élevée que 1500HV, soit deux fois celle de l'acier à roulement, et sa résistance aux hautes températures est aussi élevée que 1200℃, élargissant considérablement la gamme d'applications des roulements.
L’application de matériaux céramiques ouvre un nouveau monde de matériaux pour roulements et favorise considérablement le développement de machines-outils à grande vitesse et de haute précision.
Les roulements en céramique sont devenus idéaux pour la fabrication de roulements de précision à grande vitesse en raison de leur faible densité, de leur module d'élasticité élevé, de leur faible coefficient de dilatation thermique, de leur résistance à l'usure, de leur résistance aux températures élevées et de leur résistance à la corrosion.
Réalisation d'une précision et d'une vitesse de guidage extrêmement élevées
Dans les applications à électrobroche, la température du roulement est inégale en raison du grand gradient du champ de température de la broche, ce qui entraîne un déséquilibre des charges axiales et radiales. Cette charge inégale affecte la rigidité du roulement et la durée de vie du groupe de roulements tandem. Il est donc essentiel d'utiliser des matériaux et des conceptions appropriés pour garantir la stabilité et la précision des roulements pendant le fonctionnement à grande vitesse.
Conclusion
À mesure que les broches des machines-outils évoluent vers des vitesses et une précision élevées, les roulements de broche ont des exigences plus élevées en termes de conception et de matériaux. L'introduction de matériaux céramiques offre de nouvelles possibilités pour le développement de roulements hautes performances, qui contribuent à atteindre une précision et une vitesse d'usinage plus élevées. Avec l'avancement continu de la technologie, les broches des machines-outils continueront d'évoluer vers des vitesses plus élevées, une plus grande précision et une durée de vie plus longue.
FAQ récapitulative basée sur l'article
1. Quelle est la tendance de développement des broches de machines-outils modernes ?
Les broches CNC évoluent vers une vitesse élevée, une précision et une rigidité.
2. Pourquoi l’adaptabilité à grande vitesse est-elle importante pour les roulements de broche ?
L'adaptabilité à grande vitesse détermine la stabilité du roulement et la capacité de contrôle de l'augmentation de la température à grande vitesse, affectant la précision et la durée de vie du système de broche.
3. Quels sont les avantages des matériaux céramiques dans les roulements de broche ?
Les matériaux céramiques ont une faible densité, une rigidité élevée et un faible coefficient de dilatation thermique, ce qui peut améliorer la vitesse limite et la rigidité des roulements, réduire la production de chaleur et améliorer la résistance à l'usure et la résistance aux hautes températures.
4. Quel est l'impact d'une température de roulement inégale sur les performances de la broche dans les broches électriques ?
La température inégale du roulement entraînera des charges axiales et radiales déséquilibrées, affectant la rigidité et la durée de vie du roulement et affectant en outre la précision d'usinage de la broche.
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