高速精密軸承 高速精密軸承的性能好壞將直接影響主軸單元的工作性能，是決定主釉壽命和負(fù)荷容量的關(guān)饅部件。隨著速度的提高，軸承的溫度升高，振動(dòng)和噪聲增大，壽命減少。因此，提高主軸轉(zhuǎn)速的前提是需要性能優(yōu)異的高速主軸軸承。 （1）高速主軸軸承種類 高速加工中心的主軸設(shè)計(jì)采用了先進(jìn)的主軸軸承和潤(rùn)滑、散熱等新技術(shù)。高速主軸支承用的高速軸承有接觸式和非接觸式軸承兩大類。接觸式軸承由于存在金屬摩擦，因此庫擦因數(shù)大，允許最高轉(zhuǎn)速低。保持接觸式軸承長(zhǎng)期高速運(yùn)轉(zhuǎn)的技術(shù)措施是預(yù)加載荷的自動(dòng)補(bǔ)償和良好潤(rùn)滑。實(shí)施預(yù)加載荷自動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ皇遣捎靡簤貉a(bǔ)償系統(tǒng)，通過檢測(cè)高速主軸運(yùn)動(dòng)特性的變化可確定預(yù)加載荷的大小，并通過后軸承的軸向移動(dòng)保持預(yù)加載荷的******值。目前用于支承高速主軸的接觸式軸承有精密角接觸球軸承。非接觸式的流體軸承，其摩擦僅與流體本身的摩擦因數(shù)有關(guān)。由于流體的摩擦因數(shù)很小，因而可達(dá)到最高的允許轉(zhuǎn)速。目前用于支承高速主鈾的非接觸軸承有空氣軸承、液體動(dòng)靜壓軸承和磁懸浮軸承。 磁懸浮軸承(active maRnetic bearing，AMB)是一種利用電磁力將主軸無機(jī)械接觸地懸浮起來的新型智能化軸承，其高速性能好、精度高、易實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)診斷和在線監(jiān)控，轉(zhuǎn)速可達(dá)45000 r／加n，功率達(dá)20kw，可進(jìn)行電子控制，回轉(zhuǎn)精度高達(dá)o．2y”，是超高速電主軸理想的支承元件。但其價(jià)格較高，控制系統(tǒng)復(fù)雜，制造成本高，發(fā)熱問題難以解決，因而還無法在高速主軸單元上推廣應(yīng)用。 液體動(dòng)靜壓軸承采用流體動(dòng)、靜力相結(jié)合的辦法，使主軸在油膜支撐中旋轉(zhuǎn)，具有徑向和抽向跳動(dòng)小、剛性好、阻尼特性好、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。功率達(dá)37．5kw，轉(zhuǎn)速可達(dá)20000 r／min，主要用在低速重載場(chǎng)合。但其無通用性，維護(hù)保養(yǎng)較困難。 空氣軸承(air beartn8)徑向剛度低并有沖擊，但高速性能好，一服用于超高速、輕載、精密主軸?？諝廨S承主軸也已經(jīng)能夠在18．8kw的功率下，達(dá)到10000一22000r／min的轉(zhuǎn)速，在9．Ikw的功率下達(dá)到30000一55000r／min的轉(zhuǎn)速。 角接觸球軸承(a。8ular conta口ballbea％“8)在DN為2．o×10‘以下的高速主軸單元中應(yīng)用，無論是速度極限、承載能力、剛度、精度等各方面均能很好地滿足要求，其標(biāo)推化程度高，價(jià)格低廉。影響角接觸球軸承高速性能的主要原因是高速下作用在滾珠上的離心力和陀螺力矩增大。離心力增大會(huì)增加滾珠與該道間的摩擦，而陀螺力矩增大則會(huì)使?jié)L珠與該道間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，使軸承摩擦發(fā)熱加劇，因而降低軸承的壽命。為了提高軸承的高速性能，還可通過合理潤(rùn)滑、采用角接觸陶瓷球軸承、合理的預(yù)緊力控制、對(duì)軸承滾道進(jìn)行涂層處理等方法來提高性能。由于氮化硅(si3N4)陶瓷材料的密度只有軸承鋼的40％，熱脹系數(shù)只有軸承鋼的25％，彈性模量是軸承鋼的1．5倍，硬度為軸承鋼的2．3倍，并且耐高溫、不導(dǎo)電、不導(dǎo)磁、導(dǎo)熱率低。因此，用st3N4陶瓷作為滾珠材料的小直徑滾珠軸承，與同規(guī)格同一精度等級(jí)的鋼質(zhì)滾珠軸承相比，其速度可提高60％，溫升可降低35％一60％，壽命可提高3—6倍，可不用潤(rùn)滑或用油脂潤(rùn)滑。采用這種軸承的主軸，功率可達(dá)80kw，轉(zhuǎn)速高達(dá)150000r／min，目前國外絕大多數(shù)高速機(jī)床主軸均采用這種軸承。 (2]高速主軸潤(rùn)滑、冷卻方式 油氣潤(rùn)滑采用油氣分離的潤(rùn)滑冷卻方式，對(duì)環(huán)境無污染．是比較理想的高速主軸潤(rùn)滑方式。它將少量的潤(rùn)滑油不經(jīng)霧化而直接由壓縮空氣定時(shí)、定量地沿著專用的泊氣管道壁均勻地被帶到鈾承的潤(rùn)滑區(qū)。潤(rùn)滑油起潤(rùn)滑的作用，而壓縮空氣起推動(dòng)潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)及冷卻軸承的作用。油氣始終處于分離狀態(tài)，這有利于潤(rùn)滑油的回收，對(duì)環(huán)境沒有污染。實(shí)施油氣潤(rùn)滑時(shí)，一般要求每個(gè)軸承都有單獨(dú)的油氣噴嘴，對(duì)軸承噴射處的位置有嚴(yán)格的要求，否則不易保證潤(rùn)滑效果，油氣潤(rùn)滑的效果還受壓縮空氣流量和泊氣壓力的影響。通常，增大空氣流量可以提高冷卻效果，而提高油氣壓力，不僅可以提高冷卻效果，而且還有助于潤(rùn)滑油到達(dá)潤(rùn)滑區(qū)。據(jù)報(bào)道，加大壓力比采用常規(guī)壓力進(jìn)行油氣潤(rùn)滑可使軸承的轉(zhuǎn)速提高20％。一般用于DN＞10‘的高速軸承。 ’ 噴射潤(rùn)滑是用油泵，通過位于軸承內(nèi)困和保持架中心之間的一個(gè)或幾個(gè)口徑為o．5—1mm的噴嘴，以一定的壓力，將流量＞500mI√min的潤(rùn)滑油噴射到軸承上，使之穿過軸承內(nèi)部，經(jīng)軸承另一端流入油槽，達(dá)到對(duì)軸承潤(rùn)滑和冷卻的目的。當(dāng)軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾動(dòng)體和保持架也以相當(dāng)高的速度旋轉(zhuǎn)，并使其周圍的空氣形成氣流，這樣用一般的潤(rùn)滑方法就很難將潤(rùn)滑油輸入到軸承中。這時(shí)就必須要用高壓噴射的方法，才能將潤(rùn)滑泊送到預(yù)定的區(qū)域。這種潤(rùn)滑方式通常用于DN＞1．6×10“并承受重負(fù)荷的軸承。 噴射潤(rùn)滑的軸承極限轉(zhuǎn)速可達(dá)(2．3—2．5)×10e r／min。