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機(jī)床主軸與軸承
時(shí)間：2018-11-24
近年來(lái)，機(jī)床主軸的性能進(jìn)一步向高轉(zhuǎn)速各有優勢、高精度競爭激烈、高剛度方向發(fā)展聽得懂。在滿足這些要求的同時(shí)培養，還必須有利于環(huán)境保護(hù)并重視全球變暖等環(huán)保問(wèn)題。

設(shè)計(jì)的特別之處

余炯先生：NSK的軸承設(shè)計(jì)以摩擦學(xué)為核心，依靠摩擦學(xué)的四大核心技術(shù)(解析技術(shù)、評(píng)價(jià)技術(shù)提升行動、潤(rùn)滑技術(shù)以及材料技術(shù))能力建設。對(duì)于機(jī)床主軸軸承的設(shè)計(jì)更是如此關註，首先，NSK利用其最新技術(shù)開(kāi)發(fā)出了長(zhǎng)壽命無障礙、高性能的軸承材料連日來。其次，對(duì)于滾動(dòng)體的設(shè)計(jì)善於監督，我們開(kāi)發(fā)了在高速和超高速的環(huán)境下集成技術，各方面性能優(yōu)越的陶瓷材料，有效地實(shí)現(xiàn)了金屬滾動(dòng)體所達(dá)不到的超高速更合理、超高精度的旋轉(zhuǎn)要求適應能力，贏得了廣大用戶的好評(píng)。另外各方面，NSK開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了獨(dú)特結(jié)構(gòu)形狀的滾動(dòng)體引導(dǎo)的樹(shù)脂保持架防控，具有潤(rùn)滑脂磨合時(shí)間短，溫升穩(wěn)定適應性，低摩擦低噪聲堅實基礎，特別是在脂潤(rùn)滑的條件下能發(fā)揮更好的效果，而對(duì)于與精密圓柱滾子軸承重要作用，更是應(yīng)用了超高性能的PPS和PEEK樹(shù)脂材料等地，具有更優(yōu)越的高速性和耐熱性。

陳士瑋先生：主軸軸承的徑向跳動(dòng)尤為突出、端面跳動(dòng)規定、滾動(dòng)體直徑不一致等形位誤差會(huì)嚴(yán)重影響主軸系統(tǒng)及其加工件的精度，因此用于精密機(jī)床主軸上的軸承精度應(yīng)為P5及其以上級(jí)空間載體，而對(duì)于數(shù)控機(jī)床供給、加工中心等高速、高精密機(jī)床的主軸支承經驗分享，則需選用P4及其以上級(jí)超精密軸承解決方案。

主軸軸承的高速適應(yīng)性也特別重要，特別是為了滿足加工速度不斷提升的要求有力扭轉，包括電主軸在內(nèi)的高速主軸的開(kāi)發(fā)和不斷改進(jìn)上高質量，對(duì)主軸軸承的高速適應(yīng)性的要求越來(lái)越高。如果軸承的高速適應(yīng)性不好廣度和深度，主軸系統(tǒng)的溫升會(huì)很?chē)?yán)重深入交流，甚至?xí)朗А?/span>

葉軍先生：作為關(guān)鍵基礎(chǔ)件，機(jī)床主軸軸承是機(jī)床加工精度指標(biāo)保證的基石。隨著現(xiàn)代機(jī)床向高精臺上與臺下、高速用的舒心、高可靠性方向發(fā)展，對(duì)主軸軸承提出了更高的要求集聚效應。如在傳統(tǒng)機(jī)械或一般機(jī)械中前來體驗，轉(zhuǎn)速主要在幾百轉(zhuǎn)到幾千轉(zhuǎn)/分鐘，而現(xiàn)代高速加工機(jī)床確定性，主軸速度要求達(dá)到幾萬(wàn)轉(zhuǎn)到十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)/分鐘更加廣闊。在軸承行業(yè)內(nèi)，用dmN值表示高速性能講故事，它是直徑與轉(zhuǎn)速的乘積非常完善，機(jī)床主軸的指標(biāo)一般在200萬(wàn)以?xún)?nèi)，最高的達(dá)400萬(wàn)全面革新，要求非常高作用。因此，對(duì)軸承的設(shè)計(jì)提出了全新的要求行業分類，以角接觸球軸承為例技術特點，從材料的選擇、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)數據顯示、引導(dǎo)方式高質量、潤(rùn)滑方式設(shè)計(jì)、溝曲率系數(shù)選擇等方面都需要針對(duì)主軸的要求進(jìn)行分析記得牢、研究註入了新的力量。

對(duì)于材料的研究

葉軍先生：由于機(jī)床主軸軸承高精度、高速更多可能性、高可靠性要求去創新，在材料上有一些特殊要求，套圈材料多選用優(yōu)質(zhì)精煉鋼緊迫性，國(guó)外有特殊專(zhuān)用鋼結構。保持架材料有銅、塑料高效、專(zhuān)用自潤(rùn)滑材料溝通協調。滾動(dòng)體有軸承鋼、陶瓷材料體系。

作為一種新材料保障性，陶瓷材料在滾動(dòng)軸承中的應(yīng)用開(kāi)辟了軸承材料的新天地。陶瓷材料的應(yīng)用突破了傳統(tǒng)鋼軸承的許多應(yīng)用極限責任製，如高速性十分落實、耐磨性倍增效應、絕緣性、耐溫性設施。常用的氮化硅陶瓷比重僅僅是鋼的1/3多需求，因此在高速下引起的滾動(dòng)體對(duì)套圈的應(yīng)力水平大大降低，同尺寸的軸承極限轉(zhuǎn)速大幅提升組合運用；氮化硅陶瓷的硬度達(dá)1500HV更讓我明白了，是軸承鋼的一倍，耐高溫達(dá)1200℃是軸承鋼的6倍競爭力，這些無(wú)疑擴(kuò)展了傳統(tǒng)鋼制軸承的使用范圍充分。因此進一步完善，可以說(shuō)集聚，陶瓷材料的應(yīng)用是滾動(dòng)軸承材料的一次革命，陶瓷材料軸承是面向21世紀(jì)的最具發(fā)展前景的新材料軸承調整推進。

陳士瑋先生：對(duì)于一般的機(jī)床主軸狀況，主軸軸承的材料沒(méi)有特殊的要求。但伴隨著數(shù)控機(jī)床主軸向高速化發(fā)展機製，主軸軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)速度要求越來(lái)越高全過程，其對(duì)材料的要求也越來(lái)越高。目前探討，陶瓷材料(主要指Si3N4工程陶瓷)已成為制造高速精密軸承的理想材料不負眾望。與軸承鋼相比，陶瓷材料具有下列優(yōu)勢(shì)：1)密度小調解製度【珳收{控？蓪?shí)現(xiàn)軸承的輕量化和高速化。2)剛性高應用的因素之一。受力后的彈性變形小解決，相對(duì)載荷的剛性高，大約可提高剛度15%～20%敢於監督，從而減輕了機(jī)床的振動(dòng)幅度。3)熱膨脹系數(shù)小。陶瓷軸承隨溫度變化的尺寸變化量小重要的作用，且產(chǎn)生的熱預(yù)載較低貢獻，從而避免了過(guò)多的熱量聚集成疲勞剝落失效。4)摩擦系數(shù)小穩中求進。工作時(shí)產(chǎn)生的熱量較小統籌，大大降低了混合軸承中材料和潤(rùn)滑劑的應(yīng)力。

陶瓷軸承已得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用善謀新篇，不過(guò)由于陶瓷材料的難加工性增產，精密陶瓷軸承多為滾動(dòng)體是陶瓷便利性、內(nèi)外套圈仍由軸承鋼制造的混合陶瓷球軸承。

余炯先生：伴隨著數(shù)控機(jī)床主軸向高速化發(fā)展行動力，對(duì)主軸軸承提出了高速提供有力支撐、高剛度、低溫升保供、長(zhǎng)壽命的要求自行開發。而陶瓷材料(主要指Si3N4工程陶瓷)因具有密度小、彈性模量高責任、熱膨脹系數(shù)小應用情況、耐磨、耐高溫組建、耐腐蝕等優(yōu)良性能表現，從而成為制造高速精密軸承的理想材料。

具體來(lái)說(shuō)深刻變革，與鋼球軸承相比結論，首先陶瓷的重量比鋼球輕40%，所以作用于滾動(dòng)體的離心力影響小質生產力，發(fā)熱低適應性強；其次由于線膨脹系數(shù)低，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)隨著軸承溫度上升引起的預(yù)緊力相比鋼球較低先進的解決方案，發(fā)熱低拓展；另外其耐燒傷性能更強(qiáng)、剛度更高宣講活動，可以實(shí)現(xiàn)更高精度的切削加工不斷進步。

除了陶瓷滾動(dòng)體之外，NSK通過(guò)潛心研究剛才長(zhǎng)壽命化技術(shù)確定性，開(kāi)發(fā)出長(zhǎng)壽命更加廣闊、高性能的主軸軸承材料。他們分別是：超高速回轉(zhuǎn)環(huán)境下耐用的SHX材講故事，高負(fù)荷環(huán)境下高可靠性的EP鋼非常完善，各種一般環(huán)境下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命化的Z鋼。

極高導(dǎo)向精度和轉(zhuǎn)速的實(shí)現(xiàn)

陳士瑋先生：針對(duì)主軸軸承要滿足極高導(dǎo)向精度和轉(zhuǎn)速的技術(shù)要求全面革新，F(xiàn)AG公司的解決方案主要體現(xiàn)在選用新的材料作用、產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化、保證和提高機(jī)械加工質(zhì)量等幾個(gè)方面建設項目。

通過(guò)不斷的理論分析最為突出、試驗(yàn)以及應(yīng)用反饋，不斷地優(yōu)化主軸軸承的內(nèi)部參數(shù)相結合，包括設(shè)計(jì)出如TX保持架高效化。保持架的接觸點(diǎn)對(duì)提高轉(zhuǎn)速極為重要製高點項目，這種TX保持架設(shè)計(jì)和潤(rùn)滑劑的流動(dòng)使得FAG TX主軸軸承在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)溫升減小10%，同時(shí)範圍和領域，這種新的軸承系列在相同的邊界條件下可使轉(zhuǎn)速最高提升10%有所增加。

此外，電主軸中由于溫度場(chǎng)梯度較大更高要求，兩個(gè)軸承的溫度不同越來越重要的位置，從而導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中每個(gè)軸承的軸向和徑向承載不均，這些不均的載荷影響軸承的剛度和串聯(lián)布置軸承組的使用壽命共同學習。FAG為電主軸選配的串聯(lián)軸承組可大大減少這些問(wèn)題順滑地配合。

葉軍先生：軸研科技可以提供機(jī)床主軸軸承P4～P2級(jí)需求的全套解決方案。為了滿足主軸軸承的高精度效高、高轉(zhuǎn)速前沿技術，公司開(kāi)發(fā)了高速塑料保特架材料、陶瓷材料滾動(dòng)體高效節能、高精密軸承組配技術(shù)和萬(wàn)能配對(duì)技術(shù)影響力範圍，公司開(kāi)發(fā)的精密機(jī)床主軸軸承榮獲國(guó)家高新技術(shù)產(chǎn)品大局，“機(jī)床主軸軸承制造技術(shù)及應(yīng)用技術(shù)”榮獲省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)新創新即將到來，“高速軸承塑料保持架材料的研究”榮獲國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)。

磨損和發(fā)熱問(wèn)題的解決

余炯先生：具體來(lái)說(shuō)有序推進，NSK開(kāi)發(fā)了具有機(jī)械強(qiáng)度更高長(zhǎng)壽命的高性能鋼材以及高精度高速性能優(yōu)越的陶瓷滾動(dòng)體設施，非常有效地解決了軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)磨損和發(fā)熱的問(wèn)題。此外我們對(duì)保持架的結(jié)構(gòu)和材料的改進(jìn)堅定不移，使得保持架對(duì)油脂的劣化影響小組合運用、潤(rùn)滑更充分、耐熱性更好迎難而上。

同時(shí)積極，為了既能有效地保證軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的潤(rùn)滑條件，又可以盡量減少甚至防止灰塵的混入堅持先行，解決磨損和發(fā)熱的問(wèn)題結構，NSK對(duì)軸承、潤(rùn)滑方法不斷進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)計(jì)優化上下，并率先實(shí)現(xiàn)了油氣潤(rùn)滑方法能力建設，并逐漸被廣大用戶采用，獲得了廣泛地認(rèn)可生產體系。近年來(lái)服務，隨著環(huán)保時(shí)代的來(lái)臨，NSK又開(kāi)發(fā)出了高速主軸用潤(rùn)滑脂補(bǔ)給系統(tǒng)能力和水平，向高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承進(jìn)行間歇性地補(bǔ)給微量的潤(rùn)滑脂覆蓋，同時(shí)利用最佳形狀的隔圈將使用過(guò)的潤(rùn)滑脂排到軸承座內(nèi)設(shè)置的貯藏槽內(nèi)異常狀況，在世界上首次實(shí)現(xiàn)了高速領(lǐng)域的潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)壽命高效，低溫升統籌發展。


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