高精度スピンドル

1. 精度の基準に関しては、通常の高精度旋盤スピンドルの精度要件がすでに比較的高いことは誰もが知っています。たとえば、スピンドルの端の振れ値は通常 5 ミクロン未満です。しかし、超高精度の自動車主軸では事情が異なります。スピンドル端振れの要件はさらに厳しくなり、1 ミクロン未満になる場合があります。

もちろん、アプリケーション シナリオでより厳しい要件が必要な状況では、精度要件がより高くなります。

2. 軸受技術のキーテクノロジーと構造的特徴の中に、高精度アンギュラ玉軸受と呼ばれる用途があります。主に超精密旋盤の主軸部に使用される高精度アンギュラ玉軸受です。このタイプのベアリング内の転動体は、特に鋼球で構成されています。その動作方法は点接触パス設計を採用しています。その結果、回転速度が上がり、発熱が小さくなることが挙げられます。また、それに伴い回転精度も向上します。

超高精度には特殊な要求があるため、実際の使用条件では軸受の精度レベルはP4レベルやP2レベルに達する必要があります。これらは高精度の軸受と定義されており、主軸回転時に発生する振動や誤差を低減する効果が得られます。このようにして、最終的な処理結果が精度基準を満たすことを保証できます。

ハイブリッド セラミック ボール ベアリングは、一部の超高精度旋盤スピンドルに最適な構成です。具体的には、この種のベアリングはセラミックボールを使用して鋼製軌道と一致させます。低摩擦係数、高剛性、耐高温性などの利点があり、高速回転する主軸での使用に適しており、主軸の動作精度と動作安定性をさらに向上させることができます。

構造設計の最適化に関しては、合理的な軸心設計に注意を払う必要があります。軸心は主軸の中心部品であるためです。その素材の選び方や加工技術はどのようになっているのか。これら 2 つの要素は、スピンドルの最終精度に大きな影響を与えます。

一般的には、高強度と高剛性を兼ね備えた合金鋼材料が選択され、精密な機械加工プロセスを用いて生産・加工されることになります。軸芯の寸法精度を確保し、表面品質も規格を満たすことが目的です。軸芯の構造設計においては、応力分布の均一性を考慮する必要があります。これは応力集中による変形を軽減するためです。高速回転時の主軸の安定性を確保するには、確実な支持構造を設ける必要があり、これにも配慮する必要があります。

例えば、軸受を複数組組み合わせて支持し、軸受の取付位置や予圧力を合理的に設計することで、主軸の剛性や耐振性を向上させています。同時に、主軸の振動や変形を低減するための補強層やスペーサーリングなどの構造も設置します。 – 高度な潤滑および冷却システム: – 潤滑システム: 良好な潤滑によりベアリングの摩擦と摩耗が軽減され、発熱が軽減され、それによってスピンドルの精度と寿命が保証されます。

超精密旋盤の主軸には微量潤滑やオイルエア潤滑などの高精度潤滑方式が採用されているのが一般的です。その目的は、その場所に潤滑油の量を供給し、潤滑スケジュールを非常に正確に制御して、軸受が常に相対的に良好または良好な潤滑状態を維持できるようにすることです。

– 冷却システム: 何かを非常に速く回転させると、スピンドルは摩擦により多量の熱を発生します。熱が時間内に放散されない場合、主軸の変形が発生し、この変化は加工精度に影響を与えます。

そのため、超精密旋盤の主軸には、熱を素早く奪い、主軸の温度を安定した状態に保つために、水冷や空冷などの効率的な冷却装置が搭載されているのが一般的です。