机床主轴轴承最新技术.pdf

墅 Q 三 Z 垒 C N411 1 4 8 ／ T H 轴承2 0 1 0 年1 期 B e a r i n g 2 01 0， No ． 1 6 16 3 机床主轴轴承最新技术 杨晓蔚 洛阳轴承研究所有限公司， 河南洛阳4 7 1 0 3 9 摘要 介绍了机床主轴轴承在高转速、 高精度、 高刚度、 长寿命及环保性等方面的技术特点和发展趋势， 并针对 其最新技术进行了归纳。 关键词 机床轴承； 主轴轴承； 最新技术 中图分类号 T H 1 3 3 ． 3 3 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 0 3 7 6 2 2 0 1 0 0 1 0 0 6 1 0 3 La t e s t Te c h no l o g y f o r M a c h i n e To o l S pi nd l e Be a r i ng s YANG Xi a oWe i L u o y a n g B e a r i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e C o ． ， L t d ． ， L u o y a n g 4 7 1 0 3 9 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e p r e s e n t t e c h n i c a l c h a r a c t e r i s ti c a n d t r e n d f o r ma c hin e t o o l s p i n d l e b e a r i n g i s e x p l a i n e d i n t h e f o l l o w i n g a s p e c t s h i g h r o t a ti n g s p e e d，h i s h p r e c i s i o n，hig h s t i ff n e s s ，l o n g l i f e a n d e n v i r o n me n t p r o t e c ti o n，an d t h e l a t e s t t ec h - n o l o g y i s c o n c l u de ． Ke y wo r d s ma c h i n e t o o l b e a r i n g ；s p i n dle b e a r i n g ；l a t e s t t e c hn o l o g y 机床主轴轴承主要包括角接触球轴承、 圆柱滚 子轴承以及圆锥滚子轴承等， 在很多情况下 ， 又特 指是公称接触角 为 1 5 。 和2 5 。 的角接触球轴承。 机床主轴轴承是精密轴承的典型代表， 集中 体现了精密轴承的性能特点和技术水平。近年 来， 机床主轴轴承进一步向高转速、 高精度、 高刚 度和长寿命发展， 同时， 注重环保性也更为突出。 1 高转速 目前 ， 机床主轴用角接触球轴 承采用 油气润 滑 d 值最高可达4 ． 0 1 0 。 m l n r ／ m i n ， 油润滑 d ， l 值平均可达 2 ． 5 3 ． 0 1 0 m l n r ／ m i n ， 脂 润滑 d n值最 高可达 1 ． 81 0 m m r ／ mi n ； 圆柱 滚子轴承采用油气润滑 d n 值最高可达 3 ． 0 1 0 ml n r ／ m i n 。而 以往的一般水平 ， 以角接触球轴承 为例， 采用油气润滑 d m n值为 1 ． 21 ． 8 1 0 m m r ／ m i n ； 脂润滑时 d n 值为 0 ． 8 1 0 m m r ／ mi no 为实现高转速， 针对轴承产品采取的主要措 施有 收稿 日期 2 0 0 9 0 5 0 4 ； 修回日期 2 0 0 9 0 71 5 1 采用耐热钢或陶瓷材料， 以防止轴承高速 运转时发生过热烧伤。其中， 陶瓷滚动体由于密 度低于钢制滚动体约 4 0 ％ ， 可大 大降低 高速运转 时所产生的离心力、 球的陀螺力矩、 自转滑动、 公 转滑动以及滚子的歪斜等现象。 2 采用计算机解析技术 ， 使轴承高速运转 时 的发热量最小化。 3 采用 “ 小球” 和“ 小接触角” 设计 ， 以减小 高速运转时在滚动体上产生的离心力等的影响。 4 采用高精度滚动体， 如 G 3 或 G 5球， 以保 证运转时的稳定性 。 5 采用 酚醛树脂 夹 布胶 木 、 聚酰胺 工程 塑料或聚醚醚酮 P E E K 保持架并进行特殊设计 ， 以保持低摩擦、 低温升和优 良的引导性。 另外 ， 采用的油气润滑、 喷射润滑等先进润滑 技术 包括微量润滑的供油量 、 供油孔位置、 喷嘴 角度、 润滑油的过滤精度、 喷射润滑时的喷射速度 等 ， 也是大幅度提高轴承转速的重要因素。 如日 本 N S K公司的部分超高速角接触球轴承 和圆柱滚子轴承中， 套圈材料采用 S H X耐热钢， 滚 动体采用 S i ， N 陶瓷， 保持架采用 P E E K等。其 R O B U S T系列主轴轴承， 在保持原结构轴承的高 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 2 1 ． 8 1 0 。 Ftll n r ／ m i n 的轴承 ， 推荐采用用于超高速主轴轴承的 S H X钢 ， 其与 M 5 0 钢性能相当， 但寿命比真空冶炼钢提高 了约 4倍 ； 混合陶瓷轴承 ， 一般 寿命可达钢制轴承 的 2倍 以上 ， 而且在低黏度油润滑时表现 良好 ， 在 高温时耐烧伤， 使用中不易磨损； 采用润滑脂自动 补给技术， 使轴承的使用寿命更长， 免维护时间达 1 0 0 0 0 h ； 采用新的密封材料和密封结构， 既可防 止润滑剂泄漏 ， 又能阻止外部污染侵入 ， 使得轴承 可以做到“ 终生密封 ” ， 有效保证 了轴承在整个工 作期 间 的预 期 使 用 寿 命 。S c h a e ff l e r新 研 发 的 “ X l i f e ” 超级轴承， 套圈采用高氮不锈钢 C r o n i d u r 3 O制造 ， 寿命是常规轴承钢的 1 O倍 ， 可认为是“ 无 失效” 轴 承。为 了防止轴承 内圈由于超高速运转 时离心力过大而发生 断裂 现象 ， J T E K T还采用韧 性更好 的渗碳钢 。其他著名公 司生产 的主轴轴承 所采用“ 标准钢材 ” ， 最低都是高纯净度 的优质真 空脱气钢。 5 环 保 性 1 尽可能采用脂润滑 。如过去 d m n1 ． 3 1 0 m i l l r ／ m i n时， 一般采用溅油、 喷射、 油雾、 油气 等油润滑方式 ， 而现在 d ／7 , ≤1 ． 71 0 。m l n r ／ m i n 以下时， 都已开始采用脂润滑 ， 以防止采用油润滑 时在空气中悬浮的油气颗粒的污染。 2 采用脂润滑密封结构 ， 防止润滑脂泄漏。 3 采用润滑脂 自动补给技术 ， 不仅能够有效 消除空气中的油气污染 ， 而且所需压缩空气很少 ， 能安静运行 ， 使工作环境更为安静。 4 降低轴承噪声 以及油气润滑 时所产生 的 “ 油气噪声” ， 如 N S K的超高速角接触球轴承改进 后 比原油气润 滑降低 了 35 d B， 实 现 了“ 静音 化 ” 。 6 结束 语 机床主轴 轴承 的高性 能是 由高技 术来 支撑 的， 这些技术包括动力与运动分析技术、 优化设计 技术、 材料技术 、 精密制造和测量技术 、 试验技术 和应用技术 等综 合方面。随着科技 的高速发展 ， 主轴轴承的性能质量与技术水平还会越来 越高 ， 对精密轴承乃至整个轴承工业 的技术进步将继续 起着先导性的引领作用。 编辑 李超强 上接第 4 8页 正确性。从而分析出高速精密球轴承钢球的三维 运动状态 。并尝试分析不 同条件下钢球 的回转特 征与其产生磨损的机理。 参考 文献 [ 1 ] S h e v c h e n k o R P ， B o l a n P ．P r e p r i n t S A E A n n u a l Me e t ． i n g [ G] ． 1 9 5 7 6 3 7 ． [ 2 ] K i n g s b u r y E P ． B a l l Mo t i o n i n A n g u l a r C o n t a c t B e a ti n g s [ J ] ． We a r ，1 9 6 8 ， 1 1 1 4 1 5 O ． [ 3 ] B o n e s s R J ， G e n tl e C R ． B a l l Mo t i o n i n T h r u s t L o a d e d B a l l B e a r i n g [ J ] ． We a r ，1 9 7 5 ， 3 5 1 3 11 4 8 ． [ 4 ] K a w a k i t a K， H a i l i n g J ． A N e w Me t h o d f o r t h e S t u d y o f B a l l Mo t i o n i n B a l l B e a r i n g [ J ] ． We a r ， 1 9 8 1 ， 6 9 2 4 1 24 8． [ 5 ] A r i y o s h i S ， K a w a k l t a K ． T h e P e r f o r m a n c e o f a N e wM e a s ． u r i n g Me t h od f o r T h r e ed i me n s i o n a l B a l l Mo t i o n i n a B a l l b e a r i n g [ J ] ． We a r ， 1 9 8 3 ， 9 2 1 3 2 3 ． [ 6 ] K a w a k i t a K ． T h e A c t u al Mo t i o n a n d t h e C o n t a c t A r ld e o f a B a l l i n a D e e p G r o o v e B a l l b e a r i n g [ J ] ． We ar， 1 9 8 4， 9 5 2 3 l一2 4 JD ． [ 7 ] 有吉， 川北， 平野．静乇一 、／ 荷重老受c 于否玉轴 受 玉 遥勤[ J ] ． 润滑， 1 9 8 0 ， 2 5 1 2 8 4 08 4 6 ． [ 8 ] 川北， 有吉． 玉轴受5 招c 于弓玉自耘角速度 三次元 夕 卜 ， L ， 成分 解析[ J ] ． 润滑， 1 9 8 6 ， 3 1 5 3 4 3 3 48． [ 9 ] 有吉， 川北， 平野．静乇一 、／ t- 荷重 老受f 于否玉轴 受 玉 三次元的逗勤 第 1 鞭 [ J ] ． 润滑， 1 9 8 4 ， 2 9 1 0 7 3 8 7 4 4 ． [ 1 O ]有吉， 川北， 平野．静乇一 、／卜 荷重 老受c 于弓玉轴 受 玉 三次元的逗勤 第2鞭 [ J ] ． 润滑， 1 9 8 4 ， 2 9 1 1 8 2 48 3 0 ． [ 1 1 ]有吉， 川北 ， 平野．静乇一 、／t- 荷重电受c 于否玉轴 受 玉 三次元的逗勤 第 3鞭 [ J ] ． 润滑 ， 1 9 8 6 ， 3 1 5 3 4 9 3 5 5 ． [ 1 2 ]中岛晃， 强晨 ， 焉渡俊文 ， 等． 7 ’ 、／ l 玉轴受 玉 三次元遥勤举勤 测．日本檄械学会 文集 [ C] ． 2 0 0 1 ， 6 5 9 7 2 3 92 4 5 ． [ 1 3 ]今J芦， 宫川 ， 三浦．卜 ／ f 术口 一会畿予稿集[ G] ． 柬京 1 9 9 8 ， 5 9 91 0 1 ． 编辑 张旭 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m