機床主軸用軸承的設計

機床主軸用軸承，根據高速、高剛性、減少環境負荷等培林各種要求性能，JTEKT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型球徑小球數多，為重視剛性的設計；C型球徑大，使用陶瓷球，為重視壽命的設計；D型為在油的供給方法上下功夫重視高速性的設計；F型為考慮離心力，比D型更能適應高速的設計。用戶可以根據使用需要選擇最合適的型號，各軸承的主尺寸都是按照ISO標准，軸或外殼的最低限度的設計變更可替換過去的產品，也能對應提高已有設備的性能。

高性能軸承的性能相比較原來的高速型軸承(ACH系列)，R型軸承的高速界限提高到了原來軸承的約1。3倍，溫度上升減少了20%~30%。滾動體采用陶瓷材料的R型軸承，C型軸承同樣，和原來軸承相比也有同樣的傾向，使根據使用時的旋轉速度重視剛性的R型設計和重視負荷能力的C型設計的選擇成為了可能。根據高性軸承能軸承高速性能的提高和減少溫度上升的效果，高速旋轉主軸的采用剛性優秀的定位預緊也成為了可能。
在脂潤滑條件下，滾動體使用陶瓷的R型軸承和油氣潤滑條件下和原來軸承的升溫特性的比較試驗結果是，高性能軸承在原來軸承需要油氣潤滑的領域確認可以使用脂潤滑，有防止油的飛散導致的環境負荷下降，潤滑裝置廢棄導致的成本降低等的效果。關於R型號，封入適量潤滑脂的付密封圈型也已漸漸提升標准。
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准型，但是能使用在更加高速旋轉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時發生的風障的影響而開發的軸承形狀。
D型軸承和R型軸承(球的材質=陶瓷)的比較結果是，已確認D型軸承有R型軸承約1。1倍的高速性能，並將溫度下降陶瓷軸承了5%~10%。由於D型軸承的軸承內圈側面的槽開始至軌道部的油氣潤滑為直接供給的構造，不易受風障的影響，和原來的油氣潤滑相比能夠使空氣的流量減少20%。而且，減少球產生的風聲也成為了可能，通過這些好的特征對於省能源或低噪聲有較大的貢獻。F型軸承為在原來軸承的側面裝上注油區，從外圈設置的注油嘴開始向保持架引導面供給油氣的超高速旋轉用軸承。滑動接觸的保持架引導面在急加減速或超高速旋轉時保持架的運作有可能不太穩定。但是，可通過從外圈噴嘴供給油氣使保持架運作穩定。
和現行高性能圓柱滾子軸承相比較，確認提高了約1。5倍的高速性能並減少了約15%的溫度上升。圓柱滾子軸承的高速化帶來的優點使主軸構造能夠簡單化。通常，主軸後側的支持構造需要能夠根據溫度變化來吸收軸的伸縮。圓柱滾子軸承雖適合這個作用，但是由於至今為止圓柱滾子軸承的高速性能不是很完全，在高速主軸後側支持上一般還是采用“角接觸球軸承+副外殼”的構造。但是這次開發的新高性能圓柱滾子軸承由於也可以對應高速主軸，所以能夠使軸承周圍的構造大幅簡單化。
現行的高性能圓柱滾子軸承，在高速旋轉時，會發生保持架的破損，使其高速性能有界限，但是只要改善這個缺點能使高速性能更加提高。首先，關於保持架的材料，和原來的聚酰胺樹脂相比采用了適合高速旋轉的輕量，高強度樹脂提高了強度。再者高速旋轉時成為類似頸部的構造在保持架和滾子的接觸部，使保持架兜孔內的滾子接觸形狀最合適化，實現了減少摩擦和低溫度上升。另外，套圈材料和原來產品同樣，采用容易入手的軸承鋼，通過適合高速旋轉的內部設計提高塑膠軸承了高速性能。