シェフラーグループインダストリアルは、最近、FAG製品ブランドのメインスピンドルのベアリング用のソリューションを、高性能RSシリーズと熱的に頑丈なTR円筒ころ軸受で導入しました。 その結果、周囲の一部が部分的に不要になり、ベアリングの組み立てが大幅に簡素化されます。

Motorspindeln stellen an Spindellager nicht nur höchste Anforderungen an die Drehzahl.モータースピンドルは、スピンドルベアリングの速度に最も高い要求を課すだけではありません。 Aufgrund der hohen Verlustleistungen im Rotor können große Temperaturgradienten zwischen Welle und Gehäuse auftreten.ローターの電力損失が大きいため、シャフトとハウジングの間に大きな温度勾配が発生する可能性があります。 Spindellager in direkt angetriebenen Hauptspindeln sind deshalb typischerweise elastisch vorgespannt, um den Ausgleich unterschiedlicher Längenänderungen aufgrund wechselnder Temperaturen zu ermöglichen.したがって、直接駆動されるメインスピンドルのスピンドルベアリングは、通常、温度の変化による長さのさまざまな変化を補正できるように、弾性的にプリロードされています。

モータースピンドルの典型的な構造

工作機械の主スピンドルが回転能力と切削性能の点で最も高い要求を満たす必要がある場合、これらは通常、直接駆動ユニットとして設計されています。 このようなスピンドルは、一般にモータースピンドルと呼ばれます。 この設計では、モーターはスピンドルの正確に取り付けられたシャフトに直接配置されます。 コンパクトな設計、高い電力密度、低質量と質量慣性モーメントによる動的な利点により、一般的に受け入れられています。

60 を超える業界のすべての人のためのベアリング

回転と平坦性の高い要件に起因するバイアスする必要があります在庫は、エンジンの両側に、典型的には、静的および動的な剛性を最適化するためにここに座って。

電力密度が高いため、ローターの電気損失により動作中に最大 150 °C の温度が発生します。 これらによりシャフトとハウジングの間に大きな温度勾配が生じ、これをベアリングで補償する必要があります。

取り付け作業側

主スピンドルのベアリングの作動側では、シャフトはベアリングによって軸方向および半径方向にできるだけ正確にガイドされなければなりません。 さらに、機械加工による力を吸収する必要があります。

1画像はスプリングサラリーマンタンデムOストレージの形で記憶スピンドルモータの典型的な構造を示しています。 2前部軸受は、軸方向に軸及びハウジングに固定されています。 スラスト軸受の外輪はハウジングに変位可能であるスリーブに装着されています。

バイアス電圧は、ブッシュとハウジングの間にスプリングによって生成されます。 外輪の摺動により、シャフトの長さだけでなく、軸受の上清中の変化は、速度と温度条件のオフセットによる変化することができます。 ばねの剛性は、軸受のそれよりもはるかに低いので、ベアリングのプリロードは、わずかに変更されます。

リアストレージ

リア軸受は、主にシャフトをガイドとサポートするために使用します。 長く突き出たツールでも半径方向の力は、処理から取り出されなければなりません。

図 2 は、バネ仕掛けのスピンドル ベアリングの形式でのモーター スピンドルの後部ベアリングの一般的な設計を示しています。 ここでも、外輪はハウジングに向かってスライドできるブッシュに固定されています。

リアベアリングは実際のフローティングベアリングです。 温度変化によるシャフトの長さの変化全体を補正する必要があるため、発生するシフトは作業側よりも大きくなります。 このため、スライディングブッシングは球形ブッシングに配置されることが多く、長距離や予圧下でも安全なスライディング移動が可能です。

長所と短所弾力ベアリングスタッフ

春の従業員のベアリングの利点は、過度の力が株式で発生することなく、上清と長さの変化を補償する能力にある。 一方、このソリューションでは、多くの欠点があります：

スライドブッシュ、リニアブッシュとスプリングは、周囲の建築高価で複雑なインストールを行う。 ブッシングのスライド機能は、温度差のために、傾斜が原因で失敗すると僅かな隙間で、例えばすることができます。

春の作動方向の荷重のみスプリングの付勢力と同額まで撮影することができます。 シャフトは、春のアクティブな方向にある非常に柔らかく、軸方向の振動の影響を受けやすいので、電話を切った。

新しい高性能シリーズRSと熱的に堅牢な円筒ころ軸受は、TRは、高負荷容量で変化する動作条件に対する抵抗性と高速性能を兼ね備えています。 要するに、それらの性質は、彼らはモータースピンドルの構造設計のための新しい可能性を開く。

高速容量を持つ信頼性の高い堅牢なRSのスピンドル軸受

RSスピンドル軸受は20度と摩擦に最適化されたインテリアデザイン（写真3）の公称圧力角とgroßkugeligeストックです。 彼らは大きなボールのサイズが付いた堅牢性と持続可能性のある小さなボール高速範囲の速度能力を兼ね備えています。

4イメージが許容速度とサイズ7014の様々なスピンドル軸受設計の定格荷重の比較を示す。

ユニバーサルスピンドル軸受は定義ラジアルすきまで製造されています。 これは、圧力角を決定する。 定義された上清は、プリロードが決定決定しました。 取り付け、速度および温度からの影響による軸受のラジアルすきまの減少は、清の増加につながる。 したがって剛性ベアリングに採用バイアス（図5）を増加させる。

最適化された内部設計は、大きなボールの断面と20度の圧力角はラジアルすきまの変化に対してロバストなベアリングRSを作る。

絵は6は従来の大型ボールのサイズ、小さなボールの高速軸受や高性能シリーズRS付きラジアルエアベアリングによる還元をVorspannungsanstiegに比べて示しています。

比較すると、予圧力の相対的な変化は、小さなボールの設計で最も大きくなります。 高性能RSシリーズの場合は約半分です。

7イメージは、ストレージがセラミックボールを使用し、剛性サラリーマンのRSベアリングを用いて実施された高速回転するスピンドルモータの測定された動作温度を示しています。 この軸受配列のために、ほぼ万人1,5のmm / minのグリース潤滑速度特性値の高いにも関わらず、外輪に測定された温度が60℃の下で安定した状態を保つ どの環境に対する35度を超える温度についてこのケースで対応しています。

熱的に堅牢な円筒ころ軸受N. TR -

Das Zylinderrollenlager als ideales Loslager wurde in den letzten Jahren in seiner Drehzahleignung entscheidend weiterentwickelt.理想的なフローティングベアリングとして、円筒形ローラーベアリングはその速度適合性の点で決定的なさらなる開発を経てきました。 Dennoch wird es aufgrund seiner Empfindlichkeit gegenüber Temperaturdifferenzen nur selten in Motorspindeln verwendet.ただし、温度差に敏感なため、モータースピンドルにはほとんど使用されません。 Das neue thermisch robuste FAG Zylinderrollenlager N..-TR- vereint erstmals die sichere Loslagerfunktion von Zylinderrollenlagern mit der Eignung für hohe Drehzahlen und wechselnde Temperaturdifferenzen.新しい熱的に頑丈なFAG円筒形ローラーベアリングN ..- TR-は、円筒形ローラーベアリングの安全なフローティングベアリング機能と、高速および変化する温度差への適合性を初めて組み合わせたものです。 Damit wird es für eine Vielzahl von Motorspindelanwendungen das ideale Loslager darstellen und dortige Konstruktionen in Zukunft stark beeinflussen (Bild 8).したがって、これは多くのモータースピンドルアプリケーションに理想的なフローティングベアリングであり、将来の設計に大きな影響を与えます（図XNUMX）。

信頼性のある非配置

精密単列円筒ころ軸受は、外輪につばなしで実行純ラジアル軸受としてフローティング軸受として最適です。 内輪とローラーリングは、位置の外輪から自由に設定することができる。 相対変位は、回転ローラと外輪の間のベアリング内で起こる非位置決めベアリングの故障であるので可能ではありません。

正確にシャフトを見つけて、高速スピンドルの円筒ころ軸受の取付け時に滑りの損傷を防ぐため、ラジアルすきまは、軸受の再生や若干のテンションを使用して実行されるように調整することができます。

円筒ころ軸受のラジアル空気の変化を通してキャンプで放射状の歪みを作り出した。 増加した面圧による転がり接触の摩擦を増加させます。 転動体は、ヒートアップ。 バイアスは在庫が増加し、摩擦を増やすことができます。 散逸する結果追加の熱はできませんが、半径方向の歪みは、障害をもつことになる。

放射状に弾力性のあるシステム

熱的に堅牢な円筒ころ軸受は、ラジアルすきまを変更することによって緊張を補うことができる柔軟な外側のリングが設けられている。 標準サイズにする必要があり外輪は、（図9）の2つの溝を有する。 わずかに放射状に引き出されるの外径の溝の間。 このようにして、外輪の中央エリアには、温度差を変化させて放射状に展開します。

外輪の柔軟性、より低い程度の操作でラジアルすきまの変化の面圧の増加に起因する。

絵10は、標準バージョンと弾力外輪N1011 K TR PVPA1 SPを有する対応する軸受でN1011 K PVPA1-SPを取り付けられた接触力と遊びの軸受内の温度差に依存して面圧を示しています。

外輪の弾性、接触力、したがって標準円筒ころ軸受に比べて大幅に遅くまで熱的に堅牢な円筒ころ軸受の外輪の面圧上昇による。 たとえ表面圧力40 Kの温度差で有意1500 MPaの疲労限度下回っている。

低い潤滑剤の負荷

低い接触力と表面圧力が低い摩擦と潤滑剤にはあまりストレスにつながる。 外輪の弾性ローラ体を加熱することによって制御されていないVorspannungsanstiegを防ぎます。 バックラッシュは、堅牢な円筒ころ軸受は、このように依然として40 Kの温度差で安全に動作させることができ、熱マウント

高速のための適合性

ベアリングの最大速度は主に軸受に発生する摩擦によって制限されます。 運転中に発生する熱が環境に排出される持っていることはできなくなり、保存温度が上昇し続けて増加します。 最終的には軸受の故障につながる潤滑油切れを起こす場合があります。

すでにEMO 2007シェフラーグループインダストリアルFAGで高速円筒ころ軸受は60％となり、前標準と比較して増加していたスピード能力、と発表した。 鋼はそれまでセラミックでしかできなかったスピードファクターを達成転がりとこれらの軸受。 速度の増加は、キャンプの2つの主要な熱源と、ケージの転がり摩擦で摩擦の一貫した最小化したことによるものです。

デフォルトでは、精密円筒ころ軸受は、転動体に導か真鍮ケージが取り付けられています。 これとは対照的に、摩擦に最適化されたPEEK製ケージ、外輪外で高速円筒ころ軸受を提供してきました。 次に、摩擦はローラと内輪の最適接触幾何学を通して圧延で減少した。

PEEK製ケージを備えたバージョンでは、このような高速円筒ころ軸受のように、内部構造の最適化と同じで熱堅牢な円筒ころ軸受を示し、その優れた速度に達する。

図11は、熱的に堅牢な円筒形ローラーベアリングN1011-K-TR-PVPA1-SPの測定された動作温度を示しています。 カタログによると、オイルエア潤滑の限界速度が26.000rpmのベアリング^-1 34.000分で確実に動作することができました^-1 運営しています。

最適化された潤滑剤の分布

円筒ころ軸受はオーバー潤滑に敏感です。 特にグリース潤滑で、それは脂肪を素早く配布され、余分な脂肪がロールオーバーで発生する高屈曲による損傷を避けるために、ローラ​​ーから削除されることが重要である。

外輪の両面誘導PEEK製ケージは、動作中に低摩擦を提供しています。 かかわらず、内輪の位置のうちの少なくとも一方のケージウェブ外輪に案内され、常にです。 両方向で同じサイズの内輪の可能な変位とは - コントロールケージ上の転動体を有する円筒ころ軸受と同様に - 外輪における軌道の幅によって制限されます。

出ダブルケージの欠点は、しかし、転動体間の過剰な潤滑が不十分な小さなガイド列の外側を通って輸送されるかもしれません。 ここにグリース潤滑ベアリンググリース分配の実行の場合に拡張し、潤滑油のロールオーバーによる被害の危険性があります。

運転中シフトモータスピンドルの支持側に一方向だけで常に表示されます。 モータからの熱損失と外部冷却のために、シャフトはハウジングよりも暖かいです。 これによりモーターから離れて内輪を動かす。 円筒ころ軸受は、常にモータ側の内輪の大径はボアになるように取り付けられているので、これは片面ケージ誘導を使用することができます。（写真12）

片側ケージ誘導過剰潤滑にキャンプからずっと速く促進させることができる。 これは脂肪のランタイム配布するために必要な時間が短縮されます。 脂肪のロールオーバーによる被害の危険性が低減されます。

速い脂肪分布の顧客の経験が低い最高温度で実行されます。 少ない散布と低い温度レベルで結果を実行した後。

モータースピンドル用の新しいオプション

新しい高性能 RS シリーズと熱に強い TR 円筒ころ軸受は、主軸軸受の設計に新たな可能性をもたらします。

リジッド雇用RSベアリングが従来のスピンドル軸受よりカバレッジ、速度および温度の影響を大幅に少なく敏感に反応する。 成功した場合、実現建設単純リジッド雇用（Bild13）を任命改善速度能力の代わりに春と一緒にRSベアリングの使用で、適度なシャフトとハウジングの間の温度変動を残すことが、制限するために回転子の電気的損失。

これは主軸構造を簡素化し、剛性を向上させます。 スピンドル軸受のユーザは、このように大きく、設計の自由度を受け取ります。 熱的に堅牢な円筒ころ軸受は非常に高い温度差で安全に動作させることができます。

信頼性の高いシンプルな環境構築、温度変化に鈍感、安全かつ迅速な脂肪分布と非位置決めモータースピンドル（図14）で利用可能になり、その全体的な性質の高速理想フローティング軸受の適性に関連して、熱的に堅牢な円筒ころ軸受をmakeを実行します。

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