高速加工中心主轴石墨轴承材料的选型与性能评价


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精密加工技术是现代机械工程学科的一个重要发展方向,它既是先进制造技术的基础和关键,也是一个国家制造业水平的重要标志1:随着国民经济及国防现代化的快速发展,对制造业不仅要求精密而且要
求高速高效,这就需要数控加工中心能够实现高速切削,在高于常规切削速度几倍、十几倍的条件下进行切削加工,以提高加工效率和加工精度::
5高速切削的实现取决于加工中心主轴的性能,而采用低黏介质润滑的轴承来进行支撑,可使主轴能被应用于采用低黏介质润滑的加工中心主轴系统中,并能使主轴在大负荷及大转速范围内保持动态稳定同时,由于石墨具有自润滑性能,当主轴瞬时过载或润滑中断而发生干摩擦情况时,轴颈不会被其磨伤但是,为轴承选择合适的石墨材料一直是个较为困难的工作,原因在于石墨材料的种类繁多,并且各类型石墨材料之间的性能差异很大111 14,因此,为轴承选择一种合适的石墨材料使之配合高速加工的需要是一项相当重要的基础研究工作11石墨的选材涉及材料学、热物理学及摩擦学等多个学科的知识,需要进行综合考虑,已有研究对此进行了探索:许洪元等:15 ^屏蔽泵的石墨轴承材料的强度、磨损性和摩擦因数进行了实验研究,对普通石墨和浸润树脂石墨材料的弹性模量进行了测定,确定了材料的拉伸和压缩强度极限JIA等"“1研究了不同的石墨化度石墨在腐蚀环境下的磨损率,研究得到的基础摩擦学数据为密封和轴承浸渍石墨材料和工艺的选用提供了参考。张帆等人[17]进行了核主泵用水润滑石墨轴承制备及性能检测的数据化研究,建立了石墨材料及轴承制备和检测等数据集,选取了适合主泵电机运行工况的石墨材料:

但以上研究还不够深入,对于轴承石墨的选材应该将轴承使用工况-轴承结构-石墨材料三者结合起来进行综合考虑:本文作者从高速加工中心的实际需求出发,分析了主轴的使用工况,获得了对轴承石墨材料的性能要求,根据需求参数通过实验的方法对备选石墨材料进行性能对比和评价,并从微观角度解释了产生性能差异的原因,,

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结束语:


 

(1) 对于采用低黏介质润滑的主轴轴承,石墨材料的选择需要进行多学科的综合考虑,进行材料力学性能,热物理性能及摩擦学性能的测试。

(2) 浸渍工艺可改善石墨性能,酚醛树脂浸渍石墨比未浸渍石墨更适用于高速主轴的石墨轴承。

(3) 石墨材料的性能受石墨化程度影响较大,经过半石墨化处理的石墨比未经石墨化处理及经过全石墨化处理的石墨更适合使用在高速主轴上。

(4) 文中的研究成果同样适于指导机械密封等使用石墨材料的高速旋转机械摩擦副的选材。


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