近年來芬萍，以機械加工為中心衬鱼，主軸高速化的發(fā)展取得顯著進步买喧，不僅軸承不斷改進霉枢，而且包括其周邊技術也有很大的發(fā)展。

　　本文介紹主軸高速化技術和一些新技術榔屈。

1 主軸高速化的變遷

　　圖1所示為過去各屆JIMTOF展出的機械中斑宴，主軸的最高轉速的變化情況。到第十一屆為止最高轉速超過 10000r/min的機械幾乎沒有亏铭。到第十二屆以后窒埃，也是在機床技術的進步的前提下，主軸高速化開始顯現(xiàn)闰纪。特別是到第十四屆以后宽考。超過 10000r/min的超高速主軸也可以生產了，主軸的高速化技術的開發(fā)得到了全面加速〕牍希現(xiàn)將要實現(xiàn)主軸高速化的相關技術領域示于圖2啃碗。

　　在這些領域中，作為對滾動軸承必需的技術轨充，可以舉出的實例有：預壓調整技術荞看、軸心冷卻技術、內滾道潤滑技術蜂筹、油滴（油氣）潤滑技術等等稠鼻。但是冈止，在高速化呼聲最高的第十九屆JIMTOF上，展出的大部分機械都在10000r/min－25000r/min候齿，多半都停留在 15000r/min熙暴。另外，脂潤滑具有的優(yōu)點還未能作出高的評價結果慌盯，在有些方面周霉，現(xiàn)在的高速化技術僅是圖3所示的高速機械加工的一個技術側面，也就是說亚皂，實現(xiàn)主軸高速旋轉只不過是一個必要條件俱箱。

2 脂潤滑下的高速化

　　脂潤滑雖然在提高高速性方面有困難，但它的優(yōu)點在于可省去油潤滑供油裝置和給油的麻煩以及防止噴霧等引起的工作環(huán)境惡化灭必，因此狞谱，重新評價脂潤滑方式和研發(fā)適合脂潤滑的高速化技術變得活躍起來了。

　　在這些技術中禁漓，譬如跟衅，也有將超硬球換成陶瓷球的。因為陶瓷球比重比超硬球低泳寥，高速旋轉時载呢，可以減小離心力的影響，所以疹神，即使在脂潤滑下取蓝，實現(xiàn)一定的高速性成為可能。雖然陶瓷球比超硬球價格高掀尊，但是芥斋，隨著制造技術的提高和需要的擴大，現(xiàn)在的價格已變得很合理玩猿。

　　特別是將軸承保持架材料趋沧，由聚酷胺樹脂或酚醛樹脂換成PEEK樹脂后，使得原來只有油潤滑才能實現(xiàn)的旋轉領域也可以使用脂潤滑隘吆。

　　圖4是角接觸球軸承71916CD／P4ADBC（重預壓）僅更換了保持架后的軸承溫度比較箭溜。從圖中可看出僅將保持架材料換成 PEEK樹脂，在 10000r/min轉速下晕石，就產生了約6℃的溫度差異桦陨。

　　同樣，圖5是圓柱滾子軸承N1013的滾子和保持架材質差別引起的軸承溫度變化比較据途。結果绞愚，對于更換成陶瓷滾子和PEEK保持架的圓柱滾子軸承，在 14000r/ndn下進行比較颖医，就會明顯地產生10℃多的溫差位衩。

　　另一方面裆蒸，陶瓷滾子和PEEK保持架組合的圓柱滾子軸承經旋轉試驗后的脂變色情況示于圖6。在通常試驗后可以看到脂變色糖驴，但是在這次試驗中變色和劣化都未發(fā)現(xiàn)僚祷。由此可見，隨著上述材質的改進贮缕，對高速旋轉的效果是明顯的辙谜。

　　但是潤滑脂是有壽命的，脂的壽命也常比軸承本身短感昼。了解了這一不足后装哆，選擇合適的潤滑方法是必要的。

3 主軸高速化事例和其構成技術

　　在超越脂潤滑領域的旋轉速度下定嗓，作為實現(xiàn)高速且高剛性主軸的一般主軸構造昆秩，推薦采用角接觸球軸承和圓柱滾子軸承的組合結構。

　　下面长恒，在介紹這種組合結構時聂帜，應該同時使用本公司獨立開發(fā)的特殊隔圈內滾道潤滑技術和上油滴（油—氣）潤滑技術，來實現(xiàn)高剛性仅犬。

　　3．1 內滾道潤滑技術

　　從外部向軸承給油通常通過輸油管進行盆述，但是实腹，用這種簡單的油管送油方式案哄，若超過一定的轉速時，就在軸承的內外圈之間產生因旋轉隨之轉動的空氣層滥诀，潤滑油常常不能到達球和滾道面的接觸部位沐亏。特別是從油管噴出的空氣流，因在球的行星旋轉時斷續(xù)地產生斷流婴可，也成為發(fā)生高頻噪聲的原因耸挟。為了消除這些問題，本公司采用圖7所示的加隔圈的辦法蠕祟，采用這種方式卿捎，可實現(xiàn)在滾道面上均勻且有效地給油。

　　在本結構中径密，因為不用輸油管午阵，而是通過滾道面的全部周面節(jié)流噴出方式能顯著改善由球引起的風切音，也就能夠降低整體噪聲水平享扔。

　　將代表性的潤滑方式和其性能比較示于表1底桂。

　　同樣將新開發(fā)潤滑系統(tǒng)的簡圖示于圖8。

　　3.2 油滴（油氣）潤滑技術 

　　現(xiàn)在市場上出售的潤滑裝置惧眠，每一次的最小噴出量為 0.01ml以上籽懦，一次噴出量顯然太多于个，這一說法是由相關部門提出的。這就是因為球與滾道面之間的油膜厚度在噴出前后變化暮顺，隨著這一變化厅篓，軸承的發(fā)熱量也發(fā)生變化，這一結果與周期性的軸向位移有關捶码。

　　本公司綜合了這些意見贷笛，開發(fā)出每一次噴射的最小噴出量為0.001ml，同時縮短噴射間隔宙项，這種能夠減小油膜厚度變化的潤滑裝置的外觀如圖9所示石被，同市售的油一氣裝置的比較數(shù)據示于圖10。

　　據此定岳，在確保高速時的穩(wěn)定潤滑狀態(tài)的同時低吠，滿足更高精度的加工也成為可能，特別在高速機械加工領域獲得很高的評價池膜。

　　3.3 試驗裝置的主軸構造

　　本文試驗的主軸結構中非淹，前部使用7014CE／HCP4ADBA角接觸球軸承，后部使用N1013KTNHA／HC5SP圓柱滾子軸承盘称。而且周讯，考慮在離心力的影響下內圈擴大，主軸和軸承的過盈量有必要按一定的比例增大兔阿。另一方面奔沐，由于注意到配合和軸承的預壓也應該增大，所以蜕逾，預估預壓調整是必要的碘展。

　　同樣，即使圓柱滾子軸承挑庶，如果在外圈和柱滾子之間一但發(fā)生間隙言秸，就會成為異常聲和溫度上升的原因，所以控制適當?shù)拈g隙是很重要的迎捺。

　　3.4 試驗結果

　　本文試驗裝置的剛性試驗結果示于圖11举畸。該圖是前后配置角接觸球軸承的原構造與后部配置圓柱滾子軸承的比較試驗結果〉手Γ考慮到前者在熱位移下軸承間的位置變化這一事實抄沮，通常，為了使后部軸承外圈與機架之間配合為動配合范舀，所以合是，徑向預壓下的圓柱滾子軸承要具有高剛性。

　　其次，將旋轉試驗結果示于圖12聪全。很明顯隨著轉速升高泊藕，溫度上升越迅速，但是难礼，圓柱滾子軸承比角接觸球軸承溫升低娃圆，這對今后軸承結構的選擇具有重要的指導作用。

4 今后的課題 

　　不僅本公司涂颠，其它一些機械制造廠和軸承制造廠都在進行用旋轉軸冷卻替代預緊的技術開發(fā)固脸，但許多技術仍在開發(fā)之中。

　　轉軸冷卻由于是提高效率的另一方面俗齿，所以反應非常敏感典患，應該有必要把冷卻水溫度控制在 0.01℃水平。其他方面圆滓，對機械加工中心的主軸猾灰，如何供給冷卻水，這一方面的設計課題仍未解決存站。

　　替代按轉速進行預緊的新的預緊機構不必采用依據外部信號進行主動式預緊調節(jié)技術萌小，即使是轉速轉換預壓這一預壓轉換機構，也不用采用從外部的信號到能動的預壓調整的技術滚曾。旋轉時即使受到離心力和溫度上升的影響狱心，機構也能夠維持與靜止狀態(tài)同樣保持力。采用兩面限制的技術確實在前進制依，可是音诫，未解決的部分也留了下來。

　　這些為實現(xiàn)高速化的課題仍有許多仿贬，目前主要是縮短生產周期和高附加值產品的生產纽竣。為此墓贿，或在主軸剛性提高下能做重切削茧泪，或在低振動水平下實現(xiàn)高精度加工，成為高速化的一個側面聋袋。

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