主轴高速化关键技术的动向 (2)

　　3．1 内滚道润滑技术

　　从外部向轴承给油通常通过输油管进行，但是，用这种简单的油管送油方式，若超过一定的转速时，就在轴承的内外圈之间产生因旋转随之转动的空气层，润滑油常常不能到达球和滚道面的接触部位。特别是从油管喷出的空气流，因在球的行星旋转时断续地产生断流，也成为发生高频噪声的原因。为了消除这些问题，本公司采用图7所示的加隔圈的办法，采用这种方式，可实现在滚道面上均匀且有效地给油。

　　在本结构中，因为不用输油管，而是通过滚道面的全部周面节流喷出方式能显著改善由球引起的风切音，也就能够降低整体噪声水平。

　　将代表性的润滑方式和其性能比较示于表1。

　　同样将新开发润滑系统的简图示于图8。

　　3.2 油滴（油气）润滑技术 

　　现在市场上出售的润滑装置，每一次的最小喷出量为 0.01ml以上，一次喷出量显然太多，这一说法是由相关部门提出的。这就是因为球与滚道面之间的油膜厚度在喷出前后变化，随着这一变化，轴承的发热量也发生变化，这一结果与周期性的轴向位移有关。

　　本公司综合了这些意见，开发出每一次喷射的最小喷出量为0.001ml，同时缩短喷射间隔，这种能够减小油膜厚度变化的润滑装置的外观如图9所示，同市售的油一气装置的比较数据示于图10。

　　据此，在确保高速时的稳定润滑状态的同时，满足更高精度的加工也成为可能，特别在高速机械加工领域获得很高的评价。

　　3.3 试验装置的主轴构造

　　本文试验的主轴结构中，前部使用7014CE／HCP4ADBA角接触球轴承，后部使用N1013KTNHA／HC5SP圆柱滚子轴承。而且，考虑在离心力的影响下内圈扩大，主轴和轴承的过盈量有必要按一定的比例增大。另一方面，由于注意到配合和轴承的预压也应该增大，所以，预估预压调整是必要的。

　　同样，即使圆柱滚子轴承，如果在外圈和柱滚子之间一但发生间隙，就会成为异常声和温度上升的原因，所以控制适当的间隙是很重要的。

　　3.4 试验结果

　　本文试验装置的刚性试验结果示于图11。该图是前后配置角接触球轴承的原构造与后部配置圆柱滚子轴承的比较试验结果。考虑到前者在热位移下轴承间的位置变化这一事实，通常，为了使后部轴承外圈与机架之间配合为动配合，所以，径向预压下的圆柱滚子轴承要具有高刚性。

　　其次，将旋转试验结果示于图12。很明显随着转速升高，温度上升越迅速，但是，圆柱滚子轴承比角接触球轴承温升低，这对今后轴承结构的选择具有重要的指导作用。

4 今后的课题 

　　不仅本公司，其它一些机械制造厂和轴承制造厂都在进行用旋转轴冷却替代预紧的技术开发，但许多技术仍在开发之中。

　　转轴冷却由于是提高效率的另一方面，所以反应非常敏感，应该有必要把冷却水温度控制在 0.01℃水平。其他方面，对机械加工中心的主轴，如何供给冷却水，这一方面的设计课题仍未解决。

　　替代按转速进行预紧的新的预紧机构不必采用依据外部信号进行主动式预紧调节技术，即使是转速转换预压这一预压转换机构，也不用采用从外部的信号到能动的预压调整的技术。旋转时即使受到离心力和温度上升的影响，机构也能够维持与静止状态同样保持力。采用两面限制的技术确实在前进，可是，未解决的部分也留了下来。

　　这些为实现高速化的课题仍有许多，目前主要是缩短生产周期和高附加值产品的生产。为此，或在主轴刚性提高下能做重切削，或在低振动水平下实现高精度加工，成为高速化的一个侧面。