機床主軸是整個機床的心臟，是實現(xiàn)工件加工精度，直接影響機床性能的關(guān)鍵部位。當(dāng)今高速、高的生產(chǎn)方式對主軸的速度、精度、負載能力和運行噪音提出了更高的要求，因此主軸的設(shè)計制造者面對巨大的挑戰(zhàn)，而正確的軸承選型分析可幫助主軸制造商應(yīng)對上述挑戰(zhàn)。對于精密軸承的選擇，需要綜合考慮以下各種因素：精度、剛度、轉(zhuǎn)速及載荷等。根據(jù)具體的應(yīng)用要求，確定哪種因素更為重要，再進行有針對性的選型。下文將分別介紹不同類型的超精密角接觸球軸承以及它們所適用的應(yīng)用環(huán)境。

.標準系列的主軸軸承

此系列分為P4和P4S，內(nèi)外圈及滾動體般采用52100淬透鋼。在定條件下，脂潤滑的轉(zhuǎn)速可達到650,000 DN，油潤滑可達到1,000,000 DN。與高速系列相比，標準系列的滾動體直徑較大、預(yù)緊力較高，適用于切削載荷大且系統(tǒng)動態(tài)剛性要求高的場合。

此外，潤滑脂的添加量是選型中需要考慮的重要條件。潤滑脂添加過多，會嚴重影響軸承散熱，運行溫度將急劇上升，從而導(dǎo)致潤滑脂壽命迅速下降，也縮短軸承使用壽命；潤滑脂添加過少，無法形成定的潤滑油膜來分離軸圈和滾動體，彼此之間的摩擦?xí)斐奢^高的溫升，同樣影響軸承壽命。對于不同轉(zhuǎn)速，的加脂量也相應(yīng)不同。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于500,000 DN時，加脂量應(yīng)為軸承內(nèi)部自由空間的25% - 40%；當(dāng)轉(zhuǎn)速高于500,000 DN時，加脂量應(yīng)為軸承內(nèi)部自由空間的15% ~ 20%。需要注意的是標準系列的保持架有兩種類型：滾動體引導(dǎo)的尼龍保持架和外圈引導(dǎo)的膠木保持架。兩類軸承的內(nèi)部自由空間不同，計算加脂量時應(yīng)該予以區(qū)分。

二. 陶瓷球系列的主軸軸承

此系列為P4S，內(nèi)外圈般為52100淬透鋼，滾動體為陶瓷材料。在定條件下，脂潤滑的轉(zhuǎn)速可達到750,000 DN，油潤滑可達到1,500,000 DN。動態(tài)徑向和軸向承載能力與標準系列相當(dāng)，但剛性提高50%；陶瓷的重量比鋼材輕60%，降低了滾動體離心力的作用，從而減少了打滑與自旋現(xiàn)象，與滾道之間的發(fā)熱量也相應(yīng)減少，軸承壽命延長 ；同時陶瓷球熱膨脹系數(shù)低，高速運行溫度上升時，比標準系列的鋼球預(yù)緊力小，發(fā)熱量小。經(jīng)過比較，陶瓷球系列的轉(zhuǎn)速約為標準系列的1.5倍，理論運行壽命可高達3 5倍 ；當(dāng)高轉(zhuǎn)速和高承載能力、高剛性同時需要被滿足時，應(yīng)該考慮選用陶瓷球系列，并將加脂量控制在軸承內(nèi)部自由空間的15% ~ 20%。

三. 高速系列的主軸軸承

此系列為P4S，內(nèi)外圈般為52100淬透鋼，滾動體可選擇52100淬透鋼或者陶瓷材料，并且具有開放式和雙側(cè)非接觸密封式兩種類型。在定條件下，脂潤滑的轉(zhuǎn)速可達到850,000 DN ~ 1,000,000 DN，油潤滑可達到1,700,000 DN ~ 2,000,000 DN。

高速系列通常應(yīng)用于高轉(zhuǎn)速加工設(shè)備，例如高速加工中心、高速銑床，因其能夠滿足低發(fā)熱、低運行溫度及高剛性的使用要求。這系列的主要優(yōu)點是 ：，滾動體直徑減小且數(shù)目增多，精密設(shè)計的滾道外形，使?jié)L動體與滾道的接觸區(qū)域減小，摩擦發(fā)熱減少 ；二，高速運轉(zhuǎn)時小尺寸滾動體所受離心力減小，打滑與自旋現(xiàn)象減弱，接觸區(qū)域的發(fā)熱量減少 ；三，內(nèi)外圈均有高低擋肩，為潤滑劑提供了更加方便的通道，可以及時帶走運行中產(chǎn)生的熱量；四，潤滑劑對滾動體的剪切影響變小，發(fā)熱量減少。當(dāng)轉(zhuǎn)速要求更高時，還可以選擇限轉(zhuǎn)速和動態(tài)剛性更高的Timken陶瓷球高速系列，進步減少運行中的發(fā)熱量，從而實現(xiàn)更低的運行溫度。高速系列軸承產(chǎn)品的內(nèi)部發(fā)熱量對比。