SKF軸承圓柱滾子軸承，產(chǎn)品特性 {更多資料}
　　SKF所提供的規(guī)范產(chǎn)品有各類軸承二萬余種。小者如僅重0.003克的微型軸承，大至每件三十四噸重的巨型軸承。種類包括深溝球軸承、圓柱滾子軸承、球面滾子軸承、圓錐滾子軸承、角接觸球軸承、滾針軸承及其它多品種型。此外，SKF也提供一系列的軸承維修工具、油脂及軸承監(jiān)測儀器，SKF軸承圓柱滾子軸承務(wù)求令軸承用戶取得更高效益，到達無憂運轉(zhuǎn)。
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高速主軸系統(tǒng)及其驅(qū)動器 
　　數(shù)控金切機床的高速主軸系統(tǒng)，望文生義是具有高回轉(zhuǎn)速度，但這并無嚴厲的界線。對作為高速切削機床代表的加工中心和數(shù)控銑床而言，普通是指最高轉(zhuǎn)速≥10,000r/min的主軸系統(tǒng)，并相應具有高的角加（減）速度，以完成主軸的瞬時升降速與起停。為順應制造業(yè)對機床加工精度愈來愈高的請求，SKF軸承圓柱滾子軸承高速切削主軸還應有較高的回轉(zhuǎn)精度，通常請求主軸的徑向跳動小于1或2µm，軸向竄動小于1µm。此外，主軸也要有足夠的靜、動剛度，以接受一定的切削負荷和堅持高的回轉(zhuǎn)精度。 
　　傳統(tǒng)的主軸系統(tǒng)包含皮帶、齒輪等中間傳動環(huán)節(jié)，不只轉(zhuǎn)動慣量大，難于完成高的角加（減）速度，而且高速時也難于處理中間傳動環(huán)節(jié)呈現(xiàn)的振動和噪聲。因而，如今的高速主軸系統(tǒng)大多是把電動機與主軸“合二而一”、將傳動鏈縮短為零的電主軸單元，構(gòu)造上根本是把主電動機置于主軸前后軸承之間。SKF軸承圓柱滾子軸承這樣的電主軸，軸向尺寸較短，構(gòu)造緊湊，主軸剛度高，出力較大。圖1所示德國GMN公司用于加工中心和數(shù)控銑床的電主軸就是這種構(gòu)造，其軸承是合適高速運轉(zhuǎn)的精細角接觸球軸承（普通相當于國際規(guī)范P2和P4級），一切關(guān)鍵零件都必需停止精細加工和精細裝配，同時還要用恒溫冷卻水（GMN為23±0.7℃以至±0.3℃）對主電機的定子和前后軸承停止冷卻。GMN用于加工中心和數(shù)控銑床的電主軸共有20幾種型號，最高轉(zhuǎn)速從8000r/min到60000r/min，功率從5.5kW到76kW，扭矩從0.9Nm到306Nm。 
　　如今，也有極少數(shù)高速輕切削銑床，SKF軸承圓柱滾子軸承運用將主電機置于主軸后軸承之后的電主軸。這種構(gòu)造的電主軸軸向尺寸長，但可改良散熱條件。此外，某些主軸最高轉(zhuǎn)速在10000r/min至15000r/min的加工中心和銑床，不是采用電主軸而是經(jīng)過薄膜式之類的聯(lián)軸節(jié)，將主電動機與主軸直接銜接，從而省去主軸冷卻系統(tǒng)。不過，此方式既增加了轉(zhuǎn)動慣量，影響角加（減）速度，而且兩者直連后的非直線性又會惹起振動（轉(zhuǎn)速愈高對直線性的調(diào)準請求也愈高），故不宜用于主軸轉(zhuǎn)速更高的機床。 
　　當前的高速電主軸，簡直都是內(nèi)置異步交流感應電動機。異步型電主軸的優(yōu)點是構(gòu)造較簡單，制造工藝相對成熟和裝置便當，特別是能夠更大限度地削弱磁場，SKF軸承圓柱滾子軸承易于完成高速化。此種主軸電機也正在進一步改良，比方日本三菱電機公司最近開發(fā)出可減少電損耗和縮短定子長度的高速、高效率內(nèi)置感應主軸電動機。 
　　最近，國外正研討在電主軸中內(nèi)置交流永磁同步電動機的問題。與異步感應電動機相比，永磁同步電動機有如下優(yōu)點：用永磁資料制造的轉(zhuǎn)子在工作過程中不發(fā)熱，處理了目前內(nèi)置的異步感應電動機轉(zhuǎn)子發(fā)熱且難于充沛冷卻的問題；功率密度大，工作效率高，即可用較小的尺寸得到較大的功率和扭矩；低速性能好，易于完成精細控制等。但是，永磁同步電動機也有其弱點，那就是功率容量有限，弱磁艱難，不利于完成高速化。故迄今為止，只要個別機床公司有內(nèi)置永磁同步電動機的電主軸在展會上亮相，而專業(yè)化的電主軸制造廠尚沒有此種產(chǎn)品出賣。有不少人以為，對在弱磁場運轉(zhuǎn)的高轉(zhuǎn)速電主軸，似乎用異步感應電動機驅(qū)動更為適宜。 
　　目前主要采用PWM變頻調(diào)速技術(shù)來完成電主軸的高速化，執(zhí)行此項任務(wù)的既有普通變頻調(diào)速器，又有矢量控制驅(qū)動器。前者為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動，輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比；后者在低速端（額定轉(zhuǎn)速以下）為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動，在中、高速端為恒功率驅(qū)動（圖2）。高速加工中心和數(shù)控銑床之電主軸，根本上都采用后者（即矢量控制驅(qū)動器）。矢量控制驅(qū)動器又有開環(huán)型和閉環(huán)型之分，閉環(huán)型在主軸上裝有高性能編碼器作為檢測元件，以完成位置和速度反應，從而有更好的動態(tài)性能，還能夠完成主軸的定向準停和C軸功用。 
　　高速主軸用的軸承 
　　數(shù)控金切機床高速主軸的性能，SKF軸承圓柱滾子軸承在相當水平上取決于主軸軸承及其光滑。滾動軸承由于剛度好、精度能夠制造得較高、承載才能強和構(gòu)造相對簡單，不只是普通切削機床主軸的首選，也遭到高速切削機床的喜愛。從高速性的角度看，滾動軸承中角接觸球軸承最好，圓柱滾子軸承次之，圓錐滾子軸承最差。 
　　角接觸球軸承的球（即滾珠）既公轉(zhuǎn)又自轉(zhuǎn)，會產(chǎn)生向心力Fc和陀螺力矩Mg。隨著主軸轉(zhuǎn)速的增加，向心力Fc和陀螺力矩Mg也會急劇加大，使軸承產(chǎn)生很大的接觸應力，從而招致軸承摩擦加劇、溫升增高、精度降落和壽命縮短。因而，要進步這種軸承的高速性能，就應想方設(shè)法抑止其Fc和Mg的增加。從角接觸球軸承Fc和Mg的計算公式得知，減少球資料的密度、球的直徑和球的接觸角都有利于減少Fc和Mg，所以如今高速主軸多運用接觸角為15°或20°的小球徑軸承。可是，球徑不能減小過多，SKF軸承圓柱滾子軸承根本上只能是規(guī)范系列球徑的70％，以免削弱軸承的剛度，更關(guān)鍵的還是要在球的資料上尋求改良。 
　　與GCr15軸承鋼相比，氮化矽（Si3N4）陶瓷密度僅為它的41％，用氮化矽制造的球要輕得多，自然在高速回轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的向心力和陀螺力矩也要小得多。與此同時，氮化矽陶瓷的彈性模量和硬度是軸承鋼的1.5倍和2.3倍，而熱收縮系數(shù)僅為軸承鋼的25％，這既可進步軸承的剛度和壽命，又使軸承的配合間隙在不同溫升條件下變化小，工作牢靠，加之陶瓷耐高溫且不與金屬發(fā)作粘咬，顯然用氮化矽陶瓷制造球體更合適停止高速回轉(zhuǎn)。理論標明，陶瓷球角接觸球軸承與相應的鋼球軸承相比速度能進步25％~35％，不過價錢也要高一些。 
　　國外將內(nèi)外圈為鋼、滾動體為陶瓷的軸承統(tǒng)稱為混合軸承。目前混合軸承又有新開展：一是陶瓷資料已用于制造圓柱滾子軸承的滾子，市場上呈現(xiàn)了陶瓷圓柱混合軸承；二是用不銹鋼（比方FAG公司用氮化不銹鋼Crodinur 30）替代軸承鋼制造軸承的內(nèi)外圈特別是內(nèi)圈，SKF軸承圓柱滾子軸承由于不銹鋼的熱收縮系數(shù)比軸承鋼小20％，自然在高速回轉(zhuǎn)時，因內(nèi)圈熱收縮所形成的接觸應力增大趨向會遭到抑止。 
　　眾所周知，dmh值是表達滾動軸承高速性能的速度因子（dm是滾動軸承內(nèi)、外圈的均勻直徑，單位mm；h是軸承的轉(zhuǎn)速，單位r/min）。角接觸球軸承的高速性能不只與球的接觸角、直徑和資料相關(guān)，而且與軸承的光滑方式關(guān)系親密。目前滾動軸承有脂光滑、油霧光滑和油氣光滑三種方式，其中油霧光滑固然效果不錯，但污染環(huán)境和危害工人安康，國外已很少采用。 
　　脂光滑是最簡單和環(huán)保性最好的一種光滑方式。由于脂在超高速運轉(zhuǎn)下容易蛻變，故其dmh值較低，軸承為鋼球時僅達80×104，為陶瓷球時可達110×104（FAG公司開發(fā)的新一代低溫軸承其dmh值還能夠在此根底上增加10％左右）。如今高速主軸軸承用得最多的是油氣光滑方式，它是定時、定量地供應軸承以油—氣混合物，使軸承各部位取得最佳的微量光滑并把污染減至很小。采用油氣光滑的鋼球或陶瓷球角接觸球軸承，其dmh值普通可分別到達到140×104和210×104，若采用比擬特殊的油氣光滑方式，陶瓷球角接觸球軸承的dmh值可達250×104以至更高一點（圖3為特殊油氣光滑方式的一種，在實驗室內(nèi)其dmh值已達280×104）。 
　　高速電主軸滾動軸承的配置方式有多種，但比擬典型的是前、后軸承呈“O”型規(guī)劃的兩對角接觸球軸承（見圖1）。由于后軸承也是角接觸球軸承，普通要設(shè)置滾珠套以便讓后軸承能沿殼體軸向挪動，使得主軸受熱后可自在向前方收縮。普通說來，角接觸球軸承需求在軸向有預加負荷才干正常工作，預加負荷愈大，軸承的剛度愈高但溫升也愈大。比擬簡單的方法是，依據(jù)電主軸的轉(zhuǎn)速范圍和所要接受的負載，選定一個最佳的固定預加負荷值；更好的方法則是預加負荷能隨主軸轉(zhuǎn)速改動而調(diào)整，SKF軸承圓柱滾子軸承在高轉(zhuǎn)速時減小預加負荷，在低轉(zhuǎn)速時增加預加負荷。
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