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機(jī)床主軸用軸承的技術(shù)動向
1.高速性和高剛性的并存
在機(jī)床向復(fù)合化發(fā)展的背景下，這種多品種少批量生產(chǎn)、變品種變批量生產(chǎn)以及工程總和的傾向變得更高。把在多個(gè)機(jī)械上加工多個(gè)工件總合成在一臺機(jī)床上，或把粗加工、精加工等多個(gè)工程總合成少數(shù)工程，來對提高生產(chǎn)性能和節(jié)省空間做貢獻(xiàn)。因此，對于機(jī)床主軸，有了從低速旋轉(zhuǎn)重切削開始向高速旋轉(zhuǎn)輕切削的廣范圍加工發(fā)展的需要，作為軸承，要求高速和高剛性的并存。對于高速，軸承單個(gè)的dmn值，實(shí)現(xiàn)了角接觸球軸承為400~500萬，圓柱滾子軸承為200~300萬，適應(yīng)了機(jī)床的要求。但是，重視高速的話，對于剛性就會不利。為此主軸的設(shè)計(jì)，不得不同時(shí)重視高速性和高剛性的情況很多。從這里也能看出，維持高速性，并在重切削側(cè)具有必要的剛性是今后軸承開發(fā)的一個(gè)課題。
2.新潤滑方式
潤滑大致分為油潤滑和脂潤滑。一般重視高速加工的場合采用油潤滑，低速旋轉(zhuǎn)且重視成本、使用性以及減少環(huán)境負(fù)荷的場合采用脂潤滑。但是隨著機(jī)床的進(jìn)步，希望有一種能同時(shí)滿足兩種加工場合的潤滑方式。
作為軸承廠商，對油潤滑進(jìn)行改良，維持高速加工的同時(shí)又能節(jié)省能源和提高環(huán)保性能，或者改善脂潤滑的技術(shù)的開發(fā)正在進(jìn)行中。也就是說，潤滑技術(shù)是對軸承性能有很大影響的要素，今后需要展開的課題還有很多。
3.軸承的設(shè)計(jì)
機(jī)床主軸用軸承，根據(jù)高速、高剛性、減少環(huán)境負(fù)荷等各種要求性能，JTEKT公司目前提供R、C、D、F四種型號的高性能角接觸球軸承系列。R型球徑小球數(shù)多，為重視剛性的設(shè)計(jì)；C型球徑大，使用陶瓷球，為重視壽命的設(shè)計(jì)；D型為在油的供給方法上下功夫重視高速性的設(shè)計(jì)；F型為考慮離心力，比D型更能適應(yīng)高速的設(shè)計(jì)。用戶可以根據(jù)使用需要選擇合適的型號，各軸承的主尺寸都是按照ISO標(biāo)準(zhǔn)，軸或外殼的限度的設(shè)計(jì)變更可替換過去的產(chǎn)品，也能對應(yīng)提高已有設(shè)備的性能。
裝置廢棄導(dǎo)致的成本降低等的效果。關(guān)于R型號，封入適量潤滑脂的付密封圈型也已漸漸提升標(biāo)準(zhǔn)。
這些R、C型的軸承和原來軸承同樣有能使用脂潤滑或油氣潤滑這兩種潤滑方法的標(biāo)準(zhǔn)型，但是能使用在更加高速旋轉(zhuǎn)的有油氣潤滑專用型D、F兩種，這是采用了考慮這些軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生的風(fēng)障的影響而開發(fā)的軸承形狀。
或超高速旋轉(zhuǎn)時(shí)保持架的運(yùn)作有可能不太穩(wěn)定。但是，可通過從外圈噴嘴供給油氣使保持架運(yùn)作穩(wěn)定。
和現(xiàn)行高性能圓柱滾子軸承相比較，確認(rèn)提高了約1.5倍的高速性能并減少了約15%的溫度上升。圓柱滾子軸承的高速化帶來的優(yōu)點(diǎn)使主軸構(gòu)造能夠簡單化。通常，主軸后側(cè)的支持構(gòu)造需要能夠根據(jù)溫度變化來吸收軸的伸縮。圓柱滾子軸承雖適合這個(gè)作用，但是由于至今為止圓柱滾子軸承的高速性能不是很完全，在高速主軸后側(cè)支持上一般還是采用“角接觸球軸承+副外殼”的構(gòu)造。但是這次開發(fā)的新高性能圓柱滾子軸承由于也可以對應(yīng)高速主軸，所以能夠使軸承周圍的構(gòu)造大幅簡單化。
現(xiàn)行的高性能圓柱滾子軸承，在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，會發(fā)生保持架的破損，使其高速性能有界限，但是只要改善這個(gè)缺點(diǎn)能使高速性能更加提高。首先，關(guān)于保持架的材料，和原來的聚酰胺樹脂相比采用了適合高速旋轉(zhuǎn)的輕量，高強(qiáng)度樹脂提高了強(qiáng)度。再者高速旋轉(zhuǎn)時(shí)成為類似頸部的構(gòu)造在保持架和滾子的接觸部，使保持架兜孔內(nèi)的滾子接觸形狀合適化，實(shí)現(xiàn)了減少摩擦和低溫度上升。另外，套圈材料和原來產(chǎn)品同樣，采用容易入手的軸承鋼，通過適合高速旋轉(zhuǎn)的內(nèi)部設(shè)計(jì)提高了高速性能。
4.高可靠性
為了提高機(jī)床的可靠性，必須提高軸承的可靠性。為此根據(jù)檢測到的軸承溫度或振動，來確立軸承的壽命，因此預(yù)測技術(shù)是不可缺少的。再者，若能檢測到軸承上承受的負(fù)荷的話，能根據(jù)加工狀態(tài)自我控制出合適的預(yù)緊和潤滑，這樣的結(jié)果，使同時(shí)具有高速性能和高剛性寬度很大的加工領(lǐng)域的對應(yīng)成為了可能?；诖?，JTEKT公司開發(fā)了根據(jù)轉(zhuǎn)速對軸承付加合適預(yù)緊的獨(dú)自機(jī)構(gòu)，這個(gè)機(jī)構(gòu)能從低速至高速都有充足的剛性，和高輸出內(nèi)裝式電動機(jī)組合能夠使高負(fù)荷的加工更加高效率地進(jìn)行。原來的定位預(yù)緊方式，隨著轉(zhuǎn)速的增加主軸剛性會增加，但是使用本機(jī)構(gòu)的場合，特別是高扭矩發(fā)生時(shí)低速旋轉(zhuǎn)領(lǐng)域的主軸剛性會飛躍性地增加，是適合高負(fù)荷加工的預(yù)緊方式。
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