精密机床轴承

一、标题：P4、P2级高速、精密数控机床轴承技术

1、轴承概述

轴承作为各类机电产品配套与维修的重要机械基础件，具有摩擦力小、易于启动、升速迅速、结构紧凑、“三化”（标准化、系列化、通用化）水平高、适应现代各种机械要求的工作性能和使用寿命长以及维修保养简便等特点，其性能、水平和质量对主机的精度和性能有着直接的影响。广泛应用于国民经济的各个领域。

基本额定动载荷

为比较轴承抗点蚀的承载能力，规定轴承的额定寿命为一百万转（106）时，所能承受的最大载荷为基本额定动载荷，以C表示。

也就是轴承在额定动载荷C作用下，这种轴承工作一百万转（106）而不发生点蚀失效的可靠度为90%，C越大承载能力越高。

定义：用于确定旋转轴与其他零件相对运动位置，起支承或导向作用的零部件。轴承（bearing）是机械中的固定机件。当其他机件在轴上彼此产生相对运动时，用来保持轴的中心位置及控制该运动的机件，就称之为轴承。

作用：究其作用来讲应该是支撑，即字面解释用来承轴的，但这只是其作用的一部分，支撑其实质就是能够承担径向载荷。也可以理解为它是用来固定轴的。就是固定轴使其只能实现转动，而控制其轴向和径向的移动。

分类：

滚动轴承尺寸大小分类分为:

(1) 微型轴承----公称外径尺寸范围为26mm以下的轴承;

(2) 小型轴承----公称外径尺寸范围为28-55mm的轴承;

(3) 中小型轴承----公称外径尺寸范围为60-115mm的轴承;

(4) 中大型轴承----公称外径尺寸范围为120-190mm的轴承

(5) 大型轴承----公称外径尺寸范围为200-430mm的轴承;

(6) 特大型轴承----公称外径尺寸范围为440-2000mm轴承。

(7) 重大型轴承----公称外径尺寸范围为2000mm以上的轴承。

按其所能承受的载荷方向分类可分为：

①径向轴承，又称向心轴承，承受径向载荷。②止推轴承，又称推力轴承，承受轴向载荷。③径向止推轴承，又称向心推力轴承，同时承受径向载荷和轴向载荷。按轴承工作的摩擦性质不同可分为滑动摩擦轴承（简称滑动轴承）和滚动摩擦轴承（简称滚动轴承）两大类。

NN型和NNU型双列圆柱滚子轴承结构紧凑，刚性强，承载能力大，受载荷后变形小，大多用于机床主轴的支承。

二、P4、P2级高速、精密数控机床轴承介绍（关键技术、指标）

1、滚动轴承在机床上的使用主要用于下列三个部位：主轴、滚珠丝杠和一般传动轴。

主轴轴承作为机床的基础配套件，其性能直接影响到机床的转速、回转精度、刚性、抗颤振动切削性能、噪声、温升及热变形等，进而影响到加工零件的精度、表面质量等。因此，高性能的机床必须配用高性能的轴承。特别是高速精密数控机床轴承

滚动轴承的精度一般分为P0、P6、P5、P4和P2五个等级，用于精密机床主轴上的轴承精度应为P5及其以上级，而对于数控机床、加工中心等高速、高精密机床的主轴支承，则需选用P4及其以上级超精密轴承。

机床用主轴轴承通常包括深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、双向推力角接触球轴承、圆锥滚子轴承和推力轴承等六种结构类型。

随着数控技术的快速发展，"复合、高速、智能、精密、环保"已成为当今机床工业技术发展的主要趋势。其中，高速加工可以有效地提高机床的加工效率、缩短工件的加工周期。这就要求机床主轴及其相关部件要适应高速加工的需求。目前，数控机床主轴轴承基本上限定在角接触球轴承、圆柱滚子轴承、双向推力角接触球轴承和圆锥滚子轴承等四种结构类型。

伴随着数控机床主轴向高速化发展，陶瓷材料（主要指Si3N4工程陶瓷）因具有密度小、弹性模量高、热膨胀系数小、耐磨、耐高温、耐腐蚀等优良性能，从而成为制造高速精密轴承的理想材料。陶瓷轴承得到越来越广泛的应用，鉴于

陶瓷材料的难加工性，精密陶瓷轴承多为滚动体是陶瓷、内外套圈仍由铬钢制造的混合陶瓷球轴承。

滚珠丝杠副作为精密、高效、灵敏的传动元件，除了应采用高精度的丝杠、螺母和滚珠外，还应注意选用轴向刚度高、摩擦力矩小、运转精度高的轴承。滚珠丝杠支承过去常用双向推力角接触球轴承、圆锥滚子轴承、滚针和推力滚子组合轴承、深沟球轴承和推力球轴承等。目前，滚珠丝杠支承采用最多的是60°接触角的单列推力角接触球轴承，而且，精度等级也是以P4及其以上级为主机床用装于一般传动轴上的滚动轴承，其要求和选用与普通机械传动轴承相同，只需满足强度和寿命要求，转速不超过所规定的轴承极限转速即可。

在通常情况下，我们所提到的机床轴承是指机床主轴轴承以及滚珠丝杠轴承，精密机床轴承则是指精度为P5及其P5以上级的主轴轴承和丝杠轴承。

精密机床轴承的生产情况

精密机床轴承技术含量高、附加值高、加工难度大，世界各大轴承公司都投入了极大的精力开展精密机床轴承的开发和研制。目前，国外生产精密机床轴承的生产厂家主要有德国fag公司、法国snfa公司、日本nsk公司、瑞典skf公司、日本ntn公司等。

我国轴承行业整体水平与发达国家相比存在较大差距，特别是在精密轴承的开发和研制方面，由于受加工设备、制造工艺以及相关技术的限制和制约，目前，国内能批量、配套生产精密机床轴承的生产厂家只有洛阳轴研科技股份有限公司、哈尔滨轴承集团公司等少数几家公司。

2、机床主轴轴承

主轴轴承

主轴轴承是精密机床及类似设备的主轴轴承，它对保证精密机床的工作精度和使用性能。

精密主轴轴承：双向推力角接触球轴承

1.范围：内径80 mm 到外径 600mm

2.精度：UP， SP ， P4， P5

3.尺寸系列：BS1747TN1 BS2047TN1 BS2562TN1 BS3062TN1

30TAC62BSUC10PN7B等。

4.轴承的公称接触角为60度。

5.轴承装配后预加载荷。

6.高的旋转精度

7.机床主轴用精密轴承

推荐配合：

双向推力角接触球轴承

内圈和轴的配合，以没有过盈量，也没有游隙的状态为目标（Line to Line）。外圈与外壳孔的配合为动配合。

与双列圆柱滚子轴承并列使用于同一内径的外壳的情况下，外径尺寸公差为f6，以便成为动配合。

滚珠丝杠支承架用的推力角接触球轴承

作为轴尺寸公差推荐h5，作为外壳孔的尺寸公差推荐H6

轴承的游隙与预负荷

安装轴承时，为给予施加适宜的预负荷，作为轴向游隙，规定如下。

双向推力角接触球轴承

-------------------------------------------C7游隙

滚珠丝杠支承架用的推力角接触球轴承---------------------C10游隙

三、国内外研究现状（公司、技术）

尽管近几年我国机床工具行业已经取得了很大进步，但在当前国内外机床市场竞争极其激烈的形势下，我国的机床工具行业则显得竞争力不强，主要表现在我国是机床消费大国还不是机床强国、机床拥有量大但水平低、产品构成依然落后、产品创新能力差、机床可靠性还有待提高等方面。

当今世界机床制造业的水平集中表现在数控机床的开发、生产能力上，数控机床已成为制造业的主流设备，一个国家所拥有的数控机床多少、水平高低已成为衡量一个国家综合实力的重要标志。要实现我国从一个机床大国转变为机床生产强国的目标，必须加快调整步伐，加大新产品开发力度。为此，机床工具行业“十五”规划提出了以发展数控机床为重点，从而带动行业整体水平的提高。

相比之下，中国强劲的市场需求，使其2009年保持了较快的增长，全球中国滚动轴承产量达125.1亿套，同比增长15.1%，表观消费量111.3亿套，同比