數(shù)控沖床高速精密軸承的性能好壞將直接影響主軸單元的工作性能，是決定主軸壽命和負(fù)荷容的關(guān)鍵部件.隨著速度的提高，軸承的溫度升高，振動(dòng)和噪聲增大，壽命減少。因此，提高數(shù)控沖床主軸轉(zhuǎn)速的前提是需要性能優(yōu)異的高速主軸軸承。
(1)高速主軸軸承種類(lèi)
高速數(shù)控沖床的主軸設(shè)計(jì)采用了先進(jìn)的主軸軸承和潤(rùn)滑、散熱等新技術(shù)。高速主軸支承用的高速軸承有接觸式和非接觸式軸承兩大類(lèi)。接觸式軸承由于存在金屬摩擦，因此摩擦因數(shù)大，允許最高轉(zhuǎn)速低。保持接觸式軸承長(zhǎng)期高速運(yùn)轉(zhuǎn)的技術(shù)措施是預(yù)加載荷的自動(dòng)補(bǔ)償和良好潤(rùn)滑。實(shí)施預(yù)加載荷自動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ皇遣捎靡簤貉a(bǔ)償系統(tǒng)，通過(guò)檢測(cè)高速主軸運(yùn)動(dòng)特性的變化可確定預(yù)加載荷的大小，并通過(guò)后軸承的軸向移動(dòng)保持預(yù)加載荷的最佳值。目前用于支承高速主軸的接觸式軸承有精密角接觸球軸承。非接觸式的流體軸承，其摩擦僅與流體本身的摩擦因數(shù)有關(guān)。由于流體的摩擦因數(shù)很小，因而可達(dá)到最高的允許轉(zhuǎn)速。目前用于支承高速主軸的非接觸軸承有空氣軸承、液體動(dòng)靜壓軸承和磁懸浮軸承。
磁懸浮軸承(active magnetic bearing， AMB)是一種利用電磁力將主軸無(wú)機(jī)械接觸地懸浮起來(lái)的新型智能化軸承，其高速性能好、精度高、易實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)診斷和在錢(qián)監(jiān)控，轉(zhuǎn)速可達(dá)45000r/min，功率達(dá)20kW，可進(jìn)行電子控制，回轉(zhuǎn)精度高達(dá)0.2µm，是超高速電主軸理想的支承元件.但其價(jià)格較高，控制系統(tǒng)復(fù)雜，制造成本高，發(fā)熱問(wèn)題難以解決，因而還無(wú)法在高速主軸單元上推廣應(yīng)用。
液體動(dòng)靜壓軸承采用流體動(dòng)、靜力相結(jié)合的辦法，使主軸在油膜支撐中旋轉(zhuǎn)，具有徑向和軸向跳動(dòng)小、剛性好、阻尼特性好、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。功率達(dá)37.5kW，轉(zhuǎn)速可達(dá)20000r/mm，主要用在低速重載場(chǎng)合。但其元通用性，維護(hù)保養(yǎng)較困難。
空氣軸承(air bearing)徑向剛度低并有沖擊，但高速性能好，一般用于超高速、輕載、精密主軸?？諝廨S承主軸也已經(jīng)能夠在18.8kW的功率下，達(dá)到10000~22000r/min的轉(zhuǎn)速，在9.1kW的功率下達(dá)到30000-55000r/min的轉(zhuǎn)速。
角接觸球軸承(angular contact ball bearing)在DN為2.0 X 106以下的高速主軸單元中應(yīng)用，無(wú)論是速度極限、承載能力、剛度、精度等各方面均能很好地滿足要求，其標(biāo)準(zhǔn)化程度高，價(jià)格低廉。影響角接觸球軸承高速性能的主要原因是高速下作用在滾珠上的離心力和陀螺力矩增大。離心力增大會(huì)增加滾珠與滾道間的摩擦，而陀螺力矩增大則會(huì)使?jié)L珠與滾道問(wèn)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，使軸承摩擦發(fā)熱加劇，因而降低軸承的壽命。為了提高軸承的高速性能，還可通過(guò)合理潤(rùn)滑、采用角接觸陶怪球軸承、合理的預(yù)緊力控制、對(duì)軸承滾道進(jìn)行涂層處理等方法來(lái)提高性能。由于氮化硅(Si3Nρ陶資材料的密度只有軸承鋼的40%，熱脹系數(shù)只有軸承鋼的25%，彈性模量是軸承鋼的1.5倍，硬度為軸承鋼的2.3倍，并且耐高溫、不導(dǎo)電、不導(dǎo)磁、導(dǎo)熱率低。因此，用Si3N.陶瓷作為該珠材料的小直徑滾珠軸承，與同規(guī)格同一精度等級(jí)的鋼質(zhì)滾珠軸承相比，其速度可提高60%，溫升可降低35% ~60%，壽命可提高3-6倍，可不用潤(rùn)滑或用泊脂潤(rùn)滑。采用這種軸承的主軸，功率可達(dá)80kW，轉(zhuǎn)速高達(dá)150000r/min，目前國(guó)外絕大多數(shù)高速機(jī)床主軸均采用這種軸承.