屯主軸實(shí)現(xiàn)高速化和精密化的關(guān)鍵足秈承；剛V在人功率高速精密電土秈巾應(yīng)用的秈承主要是角接觸軸承和液體動(dòng)靜壓軸承�？諝舛i承僅適合小功率場(chǎng)合，而磁懸浮秈承數(shù)控機(jī)床由于價(jià)格昴貴、柞制系統(tǒng)復(fù)雜，其實(shí)州性受到限制。
    (1)角接觸陶瓷球軸脈
    滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體在尚速運(yùn)轉(zhuǎn)叫會(huì)itt：!l；巨人的離心力和陀螺力矩。其小，離心力廠(chǎng)((N)
     可按下式計(jì)算：
    廠(chǎng)’二"可人畦    (5-1)
    式：[’  P——滾珠劑料的密皮(kg／n13)：
    Di,  滾珠的直徑(m)；
    厶——滾珠軸承的節(jié)闌白什tin)；
    嗚——滾珠的公轉(zhuǎn)角速度(rad／s)。
    巾式(5-])可見(jiàn)，滾珠的離心力，抻rr承轉(zhuǎn)速的平方成正比。當(dāng)軸承的轉(zhuǎn)速很高時(shí)，滾琳的離心力就很大，有時(shí)甚至超過(guò)切削力的負(fù)荷。
    滾動(dòng)體所受的陀螺力矩肘Z，(N•111)叫用下式訓(xùn)算：
    Mb-Jtom~,sin"    (5-2)
    式中  fob--滾珠的自轉(zhuǎn)角速度，rad／s：
    卜—滾珠自轉(zhuǎn)軸與坐標(biāo)牛面的災(zāi)角，tad：
    j--滾珠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，kN•√。
    為了降低滾動(dòng)體的離心力和陀螺力矩，采用陶瓷球和鋼質(zhì)數(shù)控機(jī)床套囤組成的混合軸承成為最常見(jiàn)的選擇。白從氮化硅(Si3N4)陶瓷材料被英國(guó)科學(xué)家于20世紀(jì)70年代川人下臺(tái)成的方法發(fā)明以來(lái)，由于其優(yōu)良的力學(xué)、物J里和化學(xué)性能，引起機(jī)械千租界的極大興趣和高度重視。
    與鋼質(zhì)球相比，陶瓷球有以／優(yōu)點(diǎn)：
    ①密度小、質(zhì)量輕。采用陶瓷球以后，離心力和陀螺力矩都人幅度減小，從而接觸庇力減小，摩擦功耗下降，溫升降低，軸承壽命延K。
    ②彈性模量高。陶瓷的彈性模量為鋼球的1．5倍，既提高了軸承和主軸系統(tǒng)的剛度，也提高了土軸系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速。
 噴射潤(rùn)滑是直接用高壓潤(rùn)滑汕對(duì)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻的，功率消耗較大、成本高，常用在d•n值為2．5x106以卜的超高速土軸上。示，分為環(huán)F油潤(rùn)滑和環(huán)／油氣潤(rùn)滑兩種。實(shí)施環(huán)F油或油氣潤(rùn)滑時(shí)，潤(rùn)滑油或汕、氣從軸承的內(nèi)圈噴入潤(rùn)滑區(qū)，在離心力的作用F潤(rùn)滑油更易到達(dá)軸承潤(rùn)滑區(qū)，閱而數(shù)控機(jī)床比普通的噴別潤(rùn)滑利汕氣潤(rùn)滑效果奸。例如，普通油氣潤(rùn)滑，角接觸陶瓷球軸承的d•n佰為2．0x106左右，采用加人汕、氣壓力的方法可將d•”值提尚到2．2~106，而采用環(huán)"It氣潤(rùn)滑則可達(dá)到2．5x106。
    (1)液體動(dòng)靜樂(lè)軸承
    盡竹66V高速精密電乍軸的支承絕人多數(shù)采用角接觸陶瓷球軸承，但由于在極限轉(zhuǎn)速和大負(fù)載丁況廠(chǎng)滾動(dòng)軸承的壽命喪失很快，因此液體動(dòng)靜壓軸承的研究一直為國(guó)內(nèi)外電十軸公司所重視。動(dòng)靜壓軸承什為電樸自軸承的工要技術(shù)難點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)高速化，共關(guān)鍵拄術(shù)有：
    ①動(dòng)靜壓軸／丘層流、索流流體慣性的計(jì)算方法的研究。
    ②動(dòng)靜壓軸／丘層油腔結(jié)構(gòu)的研究。動(dòng)靜爪土軸單元在高速運(yùn)轉(zhuǎn)叫，無(wú)功功率損耗的比率會(huì)逐步增人，需設(shè)計(jì)合適的油腔結(jié)構(gòu)，減少無(wú)功功率損耗。
    ③軸堆溫升及熱變形控制技術(shù)研究。隨著轉(zhuǎn)速升高，潤(rùn)滑剪L刀效應(yīng)利索流效應(yīng)導(dǎo)致軸承溫升增人，從而使軸承摩擦功耗增人，使屯動(dòng)機(jī)耗費(fèi)掉相當(dāng)晌無(wú)功功率。同叫軸承溫升引起熱變形會(huì)影響軸承的動(dòng)下衡，并影響潤(rùn)滑汕的黏度和軸泊的配合司隙，從而對(duì)軸承性能產(chǎn)生叨昆的影響。因此需要軸承熱變形小，軸承內(nèi)溫度梯度小，軸承與軸的熱變形致。
    ④潤(rùn)滑介質(zhì)的研究。高速[：況卜數(shù)控機(jī)床潤(rùn)滑汕巾的微小顆粒會(huì)在離心力的作用下從油，Ir分離㈩水，  從而改變潤(rùn)滑油的性能，影響㈠*的[什穩(wěn)定性。液體靜壓軸承電L軸，川于美國(guó)Ingersoll公司HVM800加l：十心，轉(zhuǎn)速讓2(,~6'00r／min，軸徑表dJ的圓周線(xiàn)速度達(dá)50m／s。其最人特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)精度很高，H轉(zhuǎn)誤差在0．2Um以卜另外，汕膜具有很人的阻尼，動(dòng)態(tài)剛座向，特別適合十銑削類(lèi)的斷紋切削過(guò)程。
    (3)磁懸浮軸承
    磁懸浮軸堆又私；磁力軸承  它依靠多副在圓周十萬(wàn)為1xo”的電磁鐵(磁極)產(chǎn)十徑向方咐口反的吸力(或斥力)，將十軸懸浮在空氣，1，。軸頰與秈承不接觸，徑呵間隙為1mm／：人。當(dāng)承受載荷后，工軸在中間位置發(fā)¨；微弱變化，巾位置估感器測(cè)出其變化值，通過(guò)電子自動(dòng)檸制與反饋裝置，改變／H應(yīng)磁極的數(shù)控機(jī)床吸力(或斥／J)佰，使且迅速恢復(fù)到原來(lái)的位置。故這種軸承又稱(chēng)為午動(dòng)控制磁力軸難(ActiveMagneticBearing)，     磁懸浮軸承技術(shù)已小現(xiàn)30多㈠：，但囚價(jià)格人高，長(zhǎng)期以來(lái)  白沒(méi)能在民用工業(yè)得到推廣 應(yīng)用。
    近年來(lái)，由于電子技術(shù)和控制用汁算機(jī)技術(shù)(主要是DSP芯片)的飛速發(fā)展，使此項(xiàng) 技術(shù)已開(kāi)始止向由品化的實(shí)用階段。德國(guó)GMN公司和瑞士IBAG公司等均已有成熟的產(chǎn)品供應(yīng)。我國(guó)洛陽(yáng)軸承研究所已向用戶(hù)提供軸向?yàn)榇帕�軸承的電主軸。表5-3為IBAG公司磁懸浮軸承電主軸數(shù)控機(jī)床的主要技術(shù)性能參數(shù)。磁懸浮軸承電主軸在牛氣中回轉(zhuǎn)，其d•n值叮以高出滾動(dòng)軸承的1～4倍，最高線(xiàn)速度叫高達(dá)200rigs(陶瓷球軸承為80m／s)。山了不接觸，閱此沒(méi)有磨損，無(wú)須任何潤(rùn)滑．壽命很長(zhǎng)。山于磁懸浮釉承軸心的位置用電子反饋摔制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，因此其剛度值可以任意設(shè)止，可自動(dòng)動(dòng)平衡和土動(dòng)控制阻尼而將振動(dòng)減至很低。這種軸承溫升小，回轉(zhuǎn)精度町高達(dá)o．I[1m，主軸軸㈨尺’』變化也很小，足  種很有發(fā)展前途的電主軸。線(xiàn)膨脹系數(shù)低。在√÷同溫升條什下，球與內(nèi)外環(huán)的配合間隙變化小，提高廠(chǎng)軸承上作的叮靠性，并減小了溫升導(dǎo)致的軸承軸向位移，也使得預(yù)加載荷變化小。
    硬度高，達(dá)到1600~1700HV，為鋼球的2．3倍，叫減少磨損，提高軸承壽命。陶瓷與金屬問(wèn)不產(chǎn)生“咬住”  (galling)現(xiàn)象，磨損物也不會(huì)嵌入陶瓷球中，從而進(jìn)數(shù)控機(jī)床步提高了軸承壽命。由于陶瓷球具備以上優(yōu)點(diǎn)，使得陶瓷球軸承在高速及更載條件F，仍叫獲得高剛度、低溫升和長(zhǎng)壽命的效果。實(shí)踐表明，在相同的負(fù)荷、潤(rùn)滑和精度等級(jí)的條件下，混合軸承的d•n值是鋼球軸承的1．25—1 35倍。
    盡管陶瓷球軸承的價(jià)格比鋼質(zhì)數(shù)控機(jī)床球軸承的價(jià)格高出2~2．5倍，但其依然有較好的性?xún)r(jià)比。
    德國(guó)GMN公司和瑞士STEP-TEC公司用邗口工中心和數(shù)控銑床的電主軸個(gè)部采用陶瓷球軸承。采用油脂潤(rùn)滑的方式，功串達(dá)16kW的電主軸，轉(zhuǎn)速町達(dá)18 000～12 000r／min：采用油氣潤(rùn)滑方式，功率25kW的電主軸的轉(zhuǎn)速可達(dá)30000r／min。
陶瓷球軸承常見(jiàn)的潤(rùn)滑方式有油脂潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑、油氣潤(rùn)滑、噴射潤(rùn)滑及環(huán)下潤(rùn)滑等。其中，油脂潤(rùn)滑不需任何設(shè)備，是低速主軸普遍采用的潤(rùn)滑方式。d•n值在L0x106以上的主軸，多采用油潤(rùn)滑的方式，其中，油霧潤(rùn)滑是將潤(rùn)滑汕經(jīng)斥縮牛氣霧化后對(duì)軸  承進(jìn)行潤(rùn)滑的，這種方式容易實(shí)現(xiàn)、設(shè)備簡(jiǎn)單，油霧既有潤(rùn)滑功能，又能起數(shù)控機(jī)床到冷卻軸承的作用：但油霧不易回l陵，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，故逐漸被新型的油氣潤(rùn)滑方式所取代。
    油氣潤(rùn)滑是少量的潤(rùn)滑油不經(jīng)霧化而自接由匝縮寧氣定時(shí)、定量地沿著專(zhuān)用的油氣管道壁而均勻地送到軸承的潤(rùn)滑區(qū)。潤(rùn)滑汕起到潤(rùn)滑作用，而壓縮空氣起到推動(dòng)潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)及冷卻軸承的作用。油、氣始終處于分離狀態(tài)，有利于潤(rùn)滑油的回收，所以對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染。實(shí)施油氣數(shù)控機(jī)床潤(rùn)滑時(shí)，一般要求每個(gè)軸承都有單獨(dú)的油氣噴嘴，對(duì)軸承噴射處的位胃有嚴(yán)格的要求，舌則不易保證潤(rùn)滑效果，汕氣潤(rùn)滑的效果還受壓縮空氣流量和油、氣壓力的影響。  ．般地講，增大空氣流量可以提高冷卻效果，而提高油、氣壓力，不僅叮以提高冷卻效果，而日．有助于潤(rùn)滑油到達(dá)潤(rùn)滑區(qū)，田此，提高油、氣壓力有助于提高軸承的轉(zhuǎn)速。實(shí)驗(yàn)表明，加大壓力比采用常規(guī)壓力進(jìn)行油氣潤(rùn)滑叫使軸承的轉(zhuǎn)速提高20％。汕氣潤(rùn)滑介質(zhì)一般從軸承的一側(cè)供應(yīng)給軸承。~SCHER公司開(kāi)發(fā)了一種“直接滑”系統(tǒng)(DirectLubricationS數(shù)控機(jī)床ystem，DLS)，使油、氣   直接從徑向送達(dá)接觸應(yīng)力最高處。這種直接潤(rùn)滑系統(tǒng)可作為選件供給對(duì)電主軸要求極高的用戶(hù)。