[發明專利]陶瓷球角接觸高速機床主軸軸承

無效

• 申請號: 201110265158.8
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102359484A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 張利;王艷;任蕾
• 申請（專利權）人: 哈爾濱新哈精密軸承股份有限公司
• 主分類號: F16C19/16
• 分類號: F16C19/16;F16C33/32;F16C33/44;F16C33/62
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;雷電

技術領域

本發明涉及一種軸承，特別是一種陶瓷球角接觸高速機床主軸軸承。

背景技術

有機械運動的地方就有軸承。軸承是各種機械裝備的關鍵基礎構件，用以平 衡運動、傳遞載荷、減少摩擦、降低能量消耗。先進軸承是設計-材料-制造三位 一體技術集成。三個要素同等重要，集成制造出高性能軸承。雖然傳統的角接觸 球精密軸承已經具備結構簡單、極限轉速比較高、摩擦力矩比較小等優點，但隨 著社會的發展這已遠遠達不到人們要求。

目前我國軸承行業所使用的滾動體(特別是鋼球)材料絕大部分采用熱軋盤 圓作為母材，經退火→冷拔制成所需尺寸要求的冷拔材。如果不控制熱軋盤圓材 料中的網狀碳化物的組織級別，在隨后的退火過程中也無法加以改善。如不加控 制，不僅造成大量的廢品，還降低鋼球的壓碎載荷和使用壽命。

發明內容

本發明提供一種陶瓷球角接觸高速機床主軸軸承，以解決上述背景技術中存 在的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明的一種陶瓷球角接觸高速機床主軸軸承，包括 外圈和內圈，滾動體均勻的排列在所述內圈和外圈之間，保持架將所述滾動體均 勻的分隔開，所述滾動體采用氮化硅陶瓷球。

其中，所述內圈和外圈采用SKF-3#鋼。

其中，所述保持架采用陶瓷纖維。

其中，所述滾動體個數為20個。

其中，所述滾動體直徑為22.225mm。

其中，所述陶瓷球軸承載荷為10KN。

其中，所述陶瓷球軸承尺寸為130*200*30mm。

本發明通過上述技術方案，克服了傳統精密軸承壽命低、手感差、噪音大和 不耐高溫等缺點，由于陶瓷球軸承具有較小的離心力，這大大提高了軸承的壽命， 提高機械性能。在相同條件下，可以使用更長時間。陶瓷軸承還可以在-180℃～ 800℃的條件下工作，這使得陶瓷軸承的工作環境擴大了，應用更加廣泛；另還具 有旋滾比小、剛度高、球空轉較小、低摩擦和低溫升、防摩擦性能好、軸承精度 保持好、物理化學性能穩定等優點。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是本發明的陶瓷球軸承與鋼制軸承旋滾比的比較。其中dw為球徑(滾動 體直徑)，Z為球數(即滾動體的個數)，Fa為載荷。

圖3是陶瓷球軸承剛性與鋼制軸承剛性的比較。

圖4是陶瓷球軸承的空轉性能示意圖。I代表鋼制軸承，II代表陶瓷球軸承， 此圖的含義是陶瓷球空轉較小，如軸承在傾斜狀態下運轉，由于陶瓷球具有較好 的滾動特性，陶瓷球的空轉的不利影響小于鋼球，引起的內部應力也較低。

圖5是陶瓷球軸承與鋼制軸承摩擦力矩和溫升的比較。I代表鋼制軸承，II 代表陶瓷球軸承，右邊的縱軸是溫度，此圖的含義是陶瓷球軸承的低摩擦和低溫 升，陶瓷球高的彈性模量，在軸承載荷下，形成的壓力橢圓小，內圈和外圈之間 的壓力角差小，陶瓷球軸承在高速時具有較低的摩擦力矩，摩擦和溫升較低。

圖6是陶瓷球軸承氮化硅材料與軸承鋼高溫硬度的比較。

附圖標記說明

1-外圈；2-內圈；3-保持架；4-滾動體。

具體實施方式

為了使本發明的形狀、構造以及特點能夠更好地被理解，以下將列舉較佳實 施例并結合附圖進行詳細說明。

圖1是本發明的結構示意圖，如圖所示，外圈1通常是與軸承座孔成過渡配 合，起支撐作用；內圈2通常與軸緊配合，并與軸一起旋轉；滾動體4借助保持 架均勻的排列在內圈和外圈之間，滾動體4的形狀、大小和數量直接影響軸承的 負荷能力和使用性能；保持架3將滾動體4均勻的分隔開，并能引導滾動體4旋 轉及改善軸承內部潤滑性能。

本發明的內圈2和外圈1由傳統采用GCr15鋼改為采用SKF-3#鋼，滾動體4 由傳統采用GCr15鋼制成的鋼球改為采用氮化硅陶瓷球，保持架3由傳統采用酚 醛膠布改為采用陶瓷纖維，從而使精密機床主軸軸承具有質量輕、耐高溫、耐腐 蝕等性能。其中陶瓷球滾動體個數優選為Z＝20個，滾動體直徑即球徑 dw＝22.225mm，陶瓷球軸承載荷Fa＝10KN，陶瓷球軸承尺寸為130*200*30mm。

以上改進后的組件所具有的優點如下：

軸承外圈1和內圈2選用SKF-3#鋼：鋼材中含氧量低，經熱處理后穩定性好。