CNCスピンドルとベアリングの関係は？

導入

近年、CNCスピンドルの継続的な進歩に伴い、その性能は徐々に高速、高精度、高剛性へと発展してきました。この傾向により、CNCスピンドルの設計、材料選択、ベアリング製造プロセスに対する要求が高まっています。現代の効率的な処理のニーズを満たすために、工作機械スピンドルは、特にスピンドルベアリングの選択と材料の適用において、設計において多くの新しい特徴を示しており、高精度で高速な処理を実現するための強固な基盤を提供しています。

デザインの特別な特徴

工作機械のスピンドルの精度は、ベアリングのラジアルランアウト、端面ランアウト、および転動体の直径の不一致に直接影響されます。スピンドルシステムとそのワークピースの精度を確保するには、精密工作機械のスピンドルに使用されるベアリングの精度はP5以上に達する必要があります。CNCマシンやマシニングセンターなどの高速、高精度の工作機械では、P4以上の超精密ベアリングが必要です。

スピンドルベアリングにも高速適応性が不可欠です。加工速度の継続的な向上に伴い、特に電動スピンドルなどの高速スピンドルの開発と改良では、ベアリングの高速適応性に対する要求が高まっています。ベアリングの高速適応性が良くないと、スピンドルシステムは過度の温度上昇によりベアリングが焼損して故障し、加工精度と設備の耐用年数に影響を与えます。

材料の研究

材料の選択に関しては、工作機械のスピンドルベアリングの高精度、高速、高信頼性の要件により、従来の材料では現代の工作機械のニーズを満たすことが困難になっています。リングは通常、高品質の精製鋼で作られ、ケージの材料は銅、プラスチック、特殊な自己潤滑性です。転動体の材料には、ベアリング鋼とセラミック材料が含まれます。

セラミック材料、主に窒化ケイ素セラミックは、その優れた性能により、高速精密ベアリングの製造においてますます評価されています。従来のベアリング鋼と比較して、窒化ケイ素セラミックの比重は鋼のわずか3分の1であるため、高速運転中にリング上の転動体の応力レベルが大幅に低下し、ベアリングの限界速度が大幅に向上します。

硬度は1500HVと軸受鋼の2倍、耐高温性は1200℃と高く、軸受の応用範囲を大幅に広げます。

セラミック材料の応用は、転がり軸受材料の新たな世界を切り開き、高速・高精度の工作機械の開発を飛躍的に促進します。

セラミックベアリングは、低密度、高弾性率、低熱膨張係数、耐摩耗性、耐高温性、耐腐食性などの特徴を備えているため、高速精密ベアリングの製造に最適です。

極めて高いガイド精度と速度を実現

電子スピンドルアプリケーションでは、スピンドル温度場の勾配が大きいため、ベアリング温度が不均一になり、軸方向およびラジアル方向の荷重の不均衡が生じます。この不均一な荷重は、ベアリングの剛性とタンデムベアリンググループの耐用年数に影響します。したがって、高速動作中のベアリングの安定性と精度を確保するには、適切な材料と設計を使用することが重要です。

結論

工作機械のスピンドルが高速化、高精度化していくにつれて、スピンドルベアリングの設計と材料に対する要求も厳しくなってきています。セラミック材料の導入により、高性能ベアリングの開発に新たな可能性が生まれ、より高い加工精度と速度の実現に役立ちます。技術の継続的な進歩により、工作機械のスピンドルは今後もさらに高速化、高精度化、長寿命化へと進んでいきます。