陶瓷轴承在高速机床中的运用
一、为什么高速机床要将传统普通轴承替换成陶瓷轴承高速机床已成为当代主要发展趋势之一，而高速机床的关键部件之一是高速电主轴，支撑电主轴的轴承由于主轴的旋转而使套圈和滚动体接触点受到外加负荷和旋转的作用，因而反复产生接触压力和变形。铜制轴承失效的主要形式是疲劳剥落，抗疲劳寿命短，因而反复产生接触压力和变形。传统钢制轴承由于自身材料的原因，且密度大，在运转过程中存在较大的离心力，抗疲劳寿命短，所以不太适用于高速机床。 而陶瓷轴承(Si3N4)具有低密度、中等弹性模量、热膨胀系数小、硬度高、耐高温、耐腐蚀、无磁等优点，可显著提高轴承接触疲劳寿命，特别是高速陶瓷轴承可应用在12000～75000r／rain的高速，适用于高速机床主轴及其它高精度设备中
二、为什么陶瓷轴承在高速机床上发展趋势好高速机床的性能特点及关键部件高速机床传动结构的最大特点是零传动，即主轴系统的零传动(电主轴)和进给系统的零传动(直线电机)。零传动(DirectDrive)没有传动链，传动误差小，噪声小，精度高，惯性小，反应灵敏，能快速启动、快速停车，缩短运动的过渡过程而且结构简单，易于实现功能部件单元化，便于实现专业化、系列化生产。 高速机床的关键部件包括高速电主轴(如图1所示)、高速进给系统和机床高刚度支承系统，高速进给系统包括高速滚珠丝杠、直线电机和并联虚拟轴机构。机床用轴承指通用机床主轴、进给系统、传动系统轴承，各种高速大功率电主轴轴承、磨床磨头轴承以及各种数控机床、加工中心和加工自动线等所需轴承。由以上可知 1、高速机床上轴承所有具备的优点 （1）、轴承技术含量高，附加值高 （2）、性能稳定，使用寿命长。 （3）、此类轴承精度要求高，其精度为P2、P4、P5级。 2、陶瓷轴承优点 常规钢制轴承不能完全满足机床高转速和高精度的使用要求，而陶瓷球轴承则能很好的弥补这一缺陷。陶瓷轴承陶瓷球轴承针对国防工业中恶劣环境下的高速、重载、低温、无润滑工况而开发，是新材料、新工艺、新结构的完美结合。 （1）、陶瓷轴承主要特点陶瓷轴承的性能价格比远远优于全钢轴承，寿命可提高3倍以上 （2）、由于陶瓷耐腐蚀、中等酸、中等碱、海水，所以，陶瓷滚动轴承适宜用于在带腐蚀性介质的恶劣环境。 （3）、由于陶瓷的密度(6．00g／cm，)比钢低，重量轻，因此转动时对外圈的离心作用可降低40％，可减少因离心力产生的动体载荷的增加和打滑，进而使用寿命大大延长。 （4）、陶瓷硬度是钢轴承的1倍，耐磨性高，可减少因高速旋转产生的沟道表面损伤。 （5）、陶瓷的弹性模量高于钢轴承1．5倍，受力弹性小，可减少因载荷大所产生的变形，因此有利于提高工作速度，并达到较高的精度。 （6）、陶瓷的摩擦系数小于钢轴承30％，可减少因摩擦产生的热量，可减少因高温引起的轴承提前剥落失效。 （7）、热膨胀系数小于钢轴承20％。陶瓷受热胀冷缩的影响比钢小，因而在轴承的间隙一定时，可允许轴承在温差变化较为剧烈的环境中工作。 三、陶瓷轴承在高速机床未来发展前景陶瓷由于其优良的性能特点，可显著提高轴承接触疲劳寿命，极大拓展了滚动轴承的应用领域。目前，陶瓷球轴承已开始步入批量化生产阶段，特别在机床用高速精密主轴轴承和耐高温耐腐蚀轴承等领域应用前景广阔。 大力发展民族机床工业，提高机床产品精度，陶瓷轴承将起到决定性的关键作用，而采用新型的纳米复合陶瓷材料是提高陶瓷轴承产品精度和性能的趋势。生产效益和社会效益。 |
