我が国における高性能工作機械軸受の技術的意味合いの現状分析

工作機械主軸は工作機械の中核となる部品であり、工具（砥石）やワークを回転駆動し、高速精密加工を実現する役割を果たしています。 工作機械の加工精度と加工効率に対する現代の産業界の要件が継続的に改善されているため、工作機械の主軸性能に対する要件はますます高くなっています。 従来の高速スピンドルの概念では、工作機械スピンドルの技術的意味を完全に説明するのは困難でした。

高性能工作機械主軸とは、加工精度と加工効率を満足することを前提に、速度、精度、剛性、パワー・トルクのマッチング特性が良く、信頼性が高く、コストパフォーマンスが高い工作機械主軸を指します。

工作機械の主軸は、規格に応じて、転がり軸受（アンギュラ玉軸受、ころ軸受）、液体滑り軸受（動圧軸受、静圧軸受、動静圧軸受）、気体軸受、磁気浮上軸受に分類できます。使用されているベアリングの種類。 モーターとの接続により、機械式スピンドルと電動式スピンドルに分けられます。

電動スピンドルは、工作機械の主軸の機能とモータの機能を融合させた新しいタイプの主軸部品です。 ベルト伝動やギア伝動が不要です。 高速、高精度、広い速度調整範囲、低振動、低騒音を実現しています。 , クイックスタートと正確な停止という利点があります。 従来の機械スピンドルを電動スピンドルに置き換えることは、工作機械業界の発展における主要なトレンドです。

電動スピンドルはモータの種類により非同期電動スピンドルと永久磁石同期電動スピンドルに分けられます。

工作機械業界の客観的ニーズの観点から、アンギュラ玉軸受電動スピンドル、液体（動）静圧軸受電動スピンドル、気体軸受電動スピンドルは、市場開発の焦点であるだけでなく、学術研究の焦点でもあります。 。 アンギュラ玉軸受は高速転がり軸受に最適です。 これらには、摩擦抵抗が低く、消費電力が低く、コストが低く、シリアル化と標準化が容易であるという利点があります。 限界速度が高く、高精度、高剛性です。 マシニングセンター、CNCフライス盤、旋盤、内面研削盤、高速彫刻機、フライス盤などで広く使用されています。 主な技術的困難は、精度、寿命、信頼性の向上にあります。 液体（動）および静圧スピンドルは液体油膜によって支持されており、これにより大きな誤差均等化効果と減衰および振動の低減が得られます。 転がり軸受スピンドルに比べて回転精度が大幅に向上します。 剛性が高く摩耗が少なく長寿命です。 この工作機械は広く使用されていますが、主な技術的困難は高速での主軸の温度上昇と熱変形を制御することにあります。 気体軸受電動スピンドルは気体膜で支持されており、液体（動）静圧電スピンドルや転がり軸受電動スピンドルに比べて回転精度と限界速度が高くなります。 熱安定性は良好で、超精密工作機械やプリント基板 (PCD) ボール盤などの不可欠なコアコンポーネントには適していませんが、搬送能力が低く、プロセス要件が高いという欠点があります。

磁気サスペンションベアリングも重要なタイプのスピンドル支持方法であり、高い限界速度と動作中の摩耗がありません。 高い加工精度を確保しながら高速化を実現するために、動的剛性と減衰性能をいかに向上させるかが技術的な難しさです。 磁気浮上スピンドルの中核となる研究内容は、機械系特性と電磁気特性の制御です。