[发明专利]陶瓷球角接触高速机床主轴轴承

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴承，特别是一种陶瓷球角接触高速机床主轴轴承。

背景技术

有机械运动的地方就有轴承。轴承是各种机械装备的关键基础构件，用以平 衡运动、传递载荷、减少摩擦、降低能量消耗。先进轴承是设计-材料-制造三位 一体技术集成。三个要素同等重要，集成制造出高性能轴承。虽然传统的角接触 球精密轴承已经具备结构简单、极限转速比较高、摩擦力矩比较小等优点，但随 着社会的发展这已远远达不到人们要求。

目前我国轴承行业所使用的滚动体(特别是钢球)材料绝大部分采用热轧盘 圆作为母材，经退火→冷拔制成所需尺寸要求的冷拔材。如果不控制热轧盘圆材 料中的网状碳化物的组织级别，在随后的退火过程中也无法加以改善。如不加控 制，不仅造成大量的废品，还降低钢球的压碎载荷和使用寿命。

发明内容

本发明提供一种陶瓷球角接触高速机床主轴轴承，以解决上述背景技术中存 在的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的一种陶瓷球角接触高速机床主轴轴承，包括 外圈和内圈，滚动体均匀的排列在所述内圈和外圈之间，保持架将所述滚动体均 匀的分隔开，所述滚动体采用氮化硅陶瓷球。

其中，所述内圈和外圈采用SKF-3#钢。

其中，所述保持架采用陶瓷纤维。

其中，所述滚动体个数为20个。

其中，所述滚动体直径为22.225mm。

其中，所述陶瓷球轴承载荷为10KN。

其中，所述陶瓷球轴承尺寸为130*200*30mm。

本发明通过上述技术方案，克服了传统精密轴承寿命低、手感差、噪音大和 不耐高温等缺点，由于陶瓷球轴承具有较小的离心力，这大大提高了轴承的寿命， 提高机械性能。在相同条件下，可以使用更长时间。陶瓷轴承还可以在-180℃～ 800℃的条件下工作，这使得陶瓷轴承的工作环境扩大了，应用更加广泛；另还具 有旋滚比小、刚度高、球空转较小、低摩擦和低温升、防摩擦性能好、轴承精度 保持好、物理化学性能稳定等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的陶瓷球轴承与钢制轴承旋滚比的比较。其中dw为球径(滚动 体直径)，Z为球数(即滚动体的个数)，Fa为载荷。

图3是陶瓷球轴承刚性与钢制轴承刚性的比较。

图4是陶瓷球轴承的空转性能示意图。I代表钢制轴承，II代表陶瓷球轴承， 此图的含义是陶瓷球空转较小，如轴承在倾斜状态下运转，由于陶瓷球具有较好 的滚动特性，陶瓷球的空转的不利影响小于钢球，引起的内部应力也较低。

图5是陶瓷球轴承与钢制轴承摩擦力矩和温升的比较。I代表钢制轴承，II 代表陶瓷球轴承，右边的纵轴是温度，此图的含义是陶瓷球轴承的低摩擦和低温 升，陶瓷球高的弹性模量，在轴承载荷下，形成的压力椭圆小，内圈和外圈之间 的压力角差小，陶瓷球轴承在高速时具有较低的摩擦力矩，摩擦和温升较低。

图6是陶瓷球轴承氮化硅材料与轴承钢高温硬度的比较。

附图标记说明

1-外圈；2-内圈；3-保持架；4-滚动体。

具体实施方式

为了使本发明的形状、构造以及特点能够更好地被理解，以下将列举较佳实 施例并结合附图进行详细说明。

图1是本发明的结构示意图，如图所示，外圈1通常是与轴承座孔成过渡配 合，起支撑作用；内圈2通常与轴紧配合，并与轴一起旋转；滚动体4借助保持 架均匀的排列在内圈和外圈之间，滚动体4的形状、大小和数量直接影响轴承的 负荷能力和使用性能；保持架3将滚动体4均匀的分隔开，并能引导滚动体4旋 转及改善轴承内部润滑性能。

本发明的内圈2和外圈1由传统采用GCr15钢改为采用SKF-3#钢，滚动体4 由传统采用GCr15钢制成的钢球改为采用氮化硅陶瓷球，保持架3由传统采用酚 醛胶布改为采用陶瓷纤维，从而使精密机床主轴轴承具有质量轻、耐高温、耐腐 蚀等性能。其中陶瓷球滚动体个数优选为Z＝20个，滚动体直径即球径 dw＝22.225mm，陶瓷球轴承载荷Fa＝10KN，陶瓷球轴承尺寸为130*200*30mm。

以上改进后的组件所具有的优点如下：

轴承外圈1和内圈2选用SKF-3#钢：钢材中含氧量低，经热处理后稳定性好。