*,軸承是主軸設(shè)計(jì)中zui重要的零部件,對(duì)高速主軸來(lái)說(shuō)更是如此。低速運(yùn)行的主軸常使用鋼球軸承,油脂潤(rùn)滑,但是,隨著轉(zhuǎn)速的提高,這種設(shè)計(jì)方法已不再合適。現(xiàn)在,人們希望主軸既能輸出大的功率又有高的轉(zhuǎn)速。目前解決該問(wèn)題的方法是利用混合陶瓷軸承并輔之以油潤(rùn)滑,這種方法能適合于150000r/min以上的轉(zhuǎn)速。已運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)制成200000r/min/75hp和3000000r/min/50hp的主軸。這種主軸中使用的軸承的內(nèi)、外滾道仍然是用鋼制成的。但其滾動(dòng)部件是由硬度高且耐磨性好的陶瓷材料制成。由于陶瓷材料比鋼輕,加上其制造工藝可以保證其制成的滾珠比鋼制成的更圓,且工作中不易變形,熱穩(wěn)定性好,所以這種混合陶瓷軸承的運(yùn)行性能良好。

 

    任何一種軸承運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量都會(huì)對(duì)其精度和壽命產(chǎn)生負(fù)面影響,因此在高速主軸中,必須采取措施來(lái)處理這個(gè)問(wèn)題。轉(zhuǎn)速在100000r/min以上的主軸,典型的方法是采用氣油混合潤(rùn)滑系統(tǒng)。這種系統(tǒng)給軸承提供zui少的(但卻是足夠)潤(rùn)滑以使軸承產(chǎn)生較少的熱量,其中氣流不僅起潤(rùn)滑作用,還可以帶走熱量,除此之外,高速主軸還使用軸承冷卻系統(tǒng)來(lái)散熱,這種冷卻系統(tǒng)有時(shí)也被稱(chēng)為“冷卻器”。

 

    還有一些其他的減少摩擦的設(shè)計(jì)方法,例如某銑床公司生產(chǎn)的高速加工機(jī)床中,其功率為50hp,轉(zhuǎn)速達(dá)200000r/min的主軸使用的是靜動(dòng)承,這樣,主軸在“液體”中而非在剛性件上轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速需要很高時(shí)可以使用空氣軸承,但它一般用于直徑較小且轉(zhuǎn)速要求超過(guò)1000000r/min的主軸。幾乎無(wú)摩擦的磁力軸承也在某些場(chǎng)合得到運(yùn)用。

 

    在今天的高速立式加工中心高速主軸設(shè)計(jì)中,混合陶瓷軸承發(fā)揮了巨大的作用,而且在將來(lái)的一段的時(shí)間里還繼續(xù)發(fā)揮這種作用。下一代軸承將是純陶瓷軸承(包括滾道)。現(xiàn)在人們已經(jīng)掌握了純陶瓷軸承的制造技術(shù),但是一套高速加工主軸使用的純陶瓷軸承的價(jià)格在300000～400000美元左右,如此昂貴的價(jià)格阻礙了它的推廣應(yīng)用。

 

    另外,在主軸的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速下對(duì)主軸、刀具及其刀具夾具進(jìn)行充分的平衡也是非常重要的。否則,過(guò)量的振動(dòng)將導(dǎo)致徑向跳動(dòng)問(wèn)題,從而縮短刀具壽命,降低加工表面質(zhì)量和加工精度。