1 高速主軸軸承發展情況

2 高速主軸軸承技術

1. 高速角接觸球軸承
   從表1可以看出圓錐滾子軸承，單列、雙列圓柱滾子軸承在高速性能方面均劣于角接觸球軸承。角接觸軸承是具有接觸角的軸承，接觸角越大軸向剛度越好，但因為球與滾道之間的陀螺滑動和自旋滑動也大，因此發熱也會增加。為了提高速度性能，方法是減小球的大小(或質量)，改變溝道的曲率系數，以減小球的離心力，降低高速運轉時產生的內部載荷，同時增加球的數量以提高剛性。
2. 陶瓷球角接觸球軸承
   為了減少球質量以提高速度，推出了僅滾動體系用氮化硅(Si₃N₄)陶瓷的混合型陶瓷球軸承，其性能比較見表2。
   作為高速主軸軸承材料，陶瓷(Si₃N₄)有以下優點：

   1. 重量輕。由于密度比軸承鋼小，高速旋轉時滾動體產生的離心力小，旋轉力矩可以減小，因此可以降低溫升，提高壽命。
   2. 良好的導熱性使陶瓷材料的滾動體在高速運轉時不易與金屬產生粘著。在潤滑條件較好的情況下耐燒傷。
   3. 熱膨脹小。滾動體與內圈接觸時不易發生預緊力增加而導致游隙減小，出現燒傷。
   4. 由于硬度高、剛性好，軸承的變形小，主軸的剛性也得到提高。
   因此，綜上所述，采用陶瓷材料(Si₃N₄)作為滾動體，與軸承鋼滾動體相比速度可提高約25%～35%，壽命可提高約3倍。
3. 新型混合角接觸球軸承
   在高速旋轉時，內圈由于離心力而產生膨脹，與滾動體接觸應力變大，使內部預載荷增加、游隙變小、發熱增加。針對此問題，最近開發出內圈為不銹鋼的新型混合陶瓷球軸承。由于不銹鋼的線膨脹系數比軸承鋼小20%，因而能進一步控制軸承在高速旋轉時因內圈膨脹而造成的預載荷增加。在潤滑條件充分，固定預載荷下 dmN值可提高1.2倍。
4. 內圈為陶瓷的混合角接觸球軸承
   近來有資料介紹，在定位預載緊的情況下，內圈也使用陶瓷材料的混合型角接觸球軸承。因為內圈也使用陶瓷材料，軸承內徑或滾道離心膨脹小，預緊的增加也較小，加之剛性好，球和滾道的接觸面積小，所以發熱和膨脹也較小，可以比僅球為陶瓷的軸承達到更高轉速。但是，正是由于高速旋轉時離心和膨脹小，它與金屬制主軸之間的配合應力如果過大就可能產生破壞甚至碎裂。

3 高速化主軸軸承的潤滑