高速主轴设计中精密轴承的应用（一）

主轴轴承是决定主轴单元工作性能的重要元件，主轴系统刚度、承载能力、主轴高速性能、温升性能、振动与噪声等都与精密轴承有关。

（1）精密轴承选型与配置

轴承种类的选择应使用主轴技术指标，并考虑其经济性和技术复杂性，在流体精密轴承和滚动轴承中选择合适的轴承种类。精密轴承选型与配置的根据是主轴系统受力特性以及主轴技术指标要求所选择的。精密轴承选型与配置事实上就是使用技术指标，在刚度要求、转速要求、负载大小、主轴结构设计对空间要求中取得平衡来进行精密轴承选型与配置。

高速机床主轴轴承通常有角接触轴承、圆柱滚子轴承和双向角接触轴承等几种类型。对于高速轻载型高速主轴，前后支承一般采用角接触轴承。此外，高速主轴所使用滚动轴承其滚珠有钢珠和陶珠两种类型，陶瓷滚动轴承与同规格、同精度的钢质精密轴承 比起来，其速度可提升20%，温升降低35%～60%，对内、外圈温差不敏感，运转中预紧力的变化也较小。而钢质精密轴承与同规格、同精度的陶瓷滚动轴承相比，其寿命可增加3～6倍，且钢质精密轴承的刚性较高，制造工艺简单，市场接受程度高。所以在现代数控机床高速主轴中，还是钢质精密轴承的应用较广泛一些。

（2）高速主轴单元支承结构设计

精密轴承限位方式以及其限位元件直接影响到主轴单元总体精度指标，并且轴向限位元件也是保障精密轴承预紧力的重要元件之一。
在现代数控机床主轴单元设计中，经常使用的精密轴承轴向限位元件有精密锁紧螺母和阶梯过盈套。

一般精密螺母方式安装较为简单，但对主轴螺纹部分加工精度的要求也相对较高，由于螺纹联结原本就是一种动不平衡因素，因此这将影响主轴动平衡性能。所以这种结构形式通常多用在8000r/min以下的机械式主轴。而对于更高转速的主轴来说，其动平衡精度要求极高，就不太适合这种方式了。

为保障动平衡精度，精密轴承轴向限位元件一般会采用阶梯过盈套。如此就无需在主轴上加工螺纹了，同时较为容易保障过盈套的定位端面与轴心线垂直，主轴动平衡性好。但采用这种方式安装拆卸都必须使用主轴类型设计相应的专用工艺装备，其安装拆卸复杂，要求高。

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