ベアリングの種類

CNC マシンはベアリングを採用して、さまざまな部品間の摩擦を最小限に抑え、効率を高めます。ベアリングはラジアル荷重とアキシアル荷重に耐えることができるため、摩耗、振動、機能上の問題が軽減されます。負荷、速度、動作条件に応じたベアリングの選択は、機械の性能と耐用年数を延ばす上で最も重要な要素の 1 つです。言い換えれば、ベアリングは CNC 機械の部品をスムーズに回転させるのに役立ちます。

ベアリングの目的

ベアリングは摩擦を最小限に抑えながら荷重をサポートし、スムーズで継続的な動作を保証します。これらは、エネルギー損失を削減し、信頼性と精度を向上させる上で重要な役割を果たします。 CNCマシン。ベアリングは最終的に騒音や振動を低減し、機器の高い信頼性に貢献します。

ベアリングを使用する利点

• 摩擦と摩耗の低減: ベアリングは部品にかかる摩擦と応力を最小限に抑えるため、部品の寿命と生産性が向上します。

• スムーズな動き: CNC マシン内での部品の効率的な動きを促進します。

• 荷重サポート: ベアリングは通常非常に大きく、衝撃を含む荷重をサポートし、システムの安定性を維持するという役割を担っています。

• 騒音と振動の低減: ベアリングは CNC 機械の騒音と振動を最小限に抑え、より静かな動作を可能にします。

一般的なベアリングの種類:

最も一般的なタイプのボール ベアリングには次のものがあります。

ボールベアリング

CNC スピンドルにはボール ベアリングが組み込まれており、ラジアル荷重とアキシアル荷重をほとんど問題なく処理できるためです。これらのベアリングは 20,000 RPM に達し、それを超えることもあり、フライス加工や穴あけなどの作業に最適です。 低摩擦で精度が高いため、滑らかな表面仕上げやワークの厳しい公差の維持に適しています。

自動調心玉軸受

自動調心ボールベアリングは、その精度の高さから CNC 機械に非常に不可欠です。外輪軌道面が球面であるため、軸とハウジングとの芯ずれに対処でき、ラジアル荷重の負荷に適しています。この機能により、CNC スピンドルは動作中のわずかなずれがあっても精度を維持できます。

アンギュラ玉軸受

アンギュラ玉軸受は、アキシアル力とラジアル力の複合荷重を受ける CNC 機械において非常に重要です。接触角により、軌道間での力の伝達が可能になり、高精度の作業が可能になります。これらのベアリングは、正確な負荷管理と安定性が必要とされる CNC スピンドルやその他の高性能部品に使用されます。

深溝玉軸受

CNC 機械は多用途で高いラジアル荷重とアキシアル荷重を処理できる深溝ボール ベアリングを採用しています。これらのベアリングは、摩擦を最小限に抑えて高速で動作するように設計されており、CNC モーターとスピンドルのパフォーマンスにとって重要です。さらに、低トルク特性によりスムーズに動作し、さまざまな CNC 操作で長期間使用できます。

ころ軸受

ころ軸受は、装置に組み込まれる CNC 機械のリニアガイドやガントリーに使用されます。これらのベアリングの主な機能は、機械の軸に沿って安定した動きを提供し、重い荷重をサポートすることです。ローラーベアリングは、加工において長距離にわたる精度が重要となる高負荷用途で特に重要です。これらのベアリングは最大 10,000 ポンドの荷重をサポートできます。耐荷重が大きく、被削材が非常に硬い場合や大きな素材を使用する用途に適しています。

円すいころ軸受

円すいころ軸受は、大きなラジアル荷重とアキシアル荷重を支える場合に使用されます。これらのベアリングは、高トルクが必要な用途の CNC スピンドルで一般的に使用されます。 20,000ポンドを超える荷物を持ち上げることができ、7,000 RPMの速度で作業できます。このため、安定性と耐荷重性が重要であるため、フライス加工や旋削加工が頻繁に行われる領域での使用に最適です。

円筒ころ軸受

円筒ころ軸受は、ころと軌道輪を通る線に沿って荷重がかかるため、重いラジアル荷重に非常に適しています。また、適度な軸力を受けることができるため、重作業を伴う CNC 機械に適しています。軸受は単列または多列のころ軸受にすることができ、それぞれのタイプによって軸受の耐荷重能力が向上します。ローラーと外輪の接触面積が大きいと、ベアリングの荷重に対する能力が向上しますが、摩擦が大きくなります。

ニードルベアリング

針状ころ軸受は円筒ころ軸受のサブカテゴリであり、最大直径 6 mm の小型で薄いころによって定義されます。針状ころ軸受は通常、スペースが非常に限られており、高いラジアル荷重がかかる場所に適用される薄い軸受です。その設計により、高速で動作することができ、負荷と速度が変化する CNC アプリケーションに最適です。ただし、ローラーのサイズが小さいため、エッジローディングが発生することが予想され、摩擦は他のベアリングに比べて比較的高くなります。

クロスローラーベアリング

クロスローラーベアリングは円筒状のローラーであり、ローラーが1つおきに反対方向に配置されるように配置されています。この設計により、アキシアル荷重とラジアル荷重を処理する際のベアリングの剛性と精度も向上します。これらの特長により、繊細な操作を必要とする用途に最適です。これらのベアリングは高負荷条件ではかなり優れた性能を発揮しますが、取り付けるのが比較的難しく、位置がずれる可能性があります。

スフェリカルベアリング

球面ベアリングは、角度運動や多軸荷重を処理するために CNC 機械で使用される汎用ユニットです。これらは、動きの方向を変更すると同時に滑らかにすることができる多軸 CNC 機械で特に役立ちます。これらのベアリングは最大 30,000 ポンドの荷重をサポートできるため、特定のタスクに取り組んでいる間、機械は常にスムーズに動作します。

ニードルベアリング

ニードルベアリングは小さいですが非常に頑丈で、スペースが重要な場所で使用されます。コンパクトですが、最大 10000 RPM の非常に高速で動作することができ、最大 2000 ポンドのラジアル荷重にも耐えることができます。 CNC 機械では、機械の高速かつ正確な動作により、ツール チェンジャーや送り機構などの機械の可動部分にニードル ベアリングが使用されています。

すべり軸受

すべり軸受は、あまり複雑にすることなく CNC 機械に低摩擦の滑り面を提供できるという点で非常に役立ちます。主にリニアガイドやスライド装置に適用され、50,000ポンドを超える静荷重に耐えることができます。すべり軸受は非常に強力で自己潤滑性があるため、過酷な条件での長期間の使用に適しています。

スラストベアリング

スラストベアリングは、CNC 機械でのアキシアル荷重の処理、特に深穴加工などの高圧用途において非常に重要です。これらのベアリングは高圧下でもコンポーネントの位置を維持し、最大 30,000 ポンドの軸方向荷重に耐えることができます。したがって、スラストベアリングは摩擦の低減と CNC 機械の正確な位置決めに貢献します。これらの機械は、困難な環境でも最適に機能します。

磁気軸受

磁気ベアリングは比較的最近 CNC 加工で使用され、シャフトや回転する他の部品と接触しません。代わりに、電磁石を使用してこれらの部品を吊り下げます。これにより、CNC スピンドルの高速化が可能になり、同時に非常に正確になります。これは精密作業において非常に重要です。歯車の精度を維持できるため摩耗率が低く、高速回転が要求される用途に最適です。磁気ベアリングは、非常に少ない摩擦で 5 万 RPM 以上で回転できます。

セラミックベアリング

窒化ケイ素材料を使用したセラミックベアリングは、高速および高温のCNC旋削加工に最適です。耐摩耗性と耐腐食性に優れているため、CNC スピンドルに長期間効率的に使用できます。熱膨張係数が低いため、高温の場合でも部品を正確に加工できます。セラミックベアリングは高速かつ最大 1,800°F の温度に対応し、自己潤滑されます。

静圧軸受

加圧流体を使用して表面間の接触を減らし、高負荷の CNC アプリケーションでの精度を高めます。これらは、CNC マシンの位置決めを正確にする必要がある場合、特に高負荷を必要とするアプリケーションに役立ちます。これらのベアリングは、機械加工部品にサポートと精度を提供し、その基準を高めます。静圧ベアリングは、1 マイクロメートルの変動で最大 1000 トンの荷重を支えることができます。

CNC マシンで使用する適切なベアリングの選択

1. 荷重処理

• ラジアル荷重とアキシアル荷重: CNC 機械は、シャフトに垂直な方向の力であるラジアル力と、シャフトの方向の力であるアキシャル力を受けます。 CNC スピンドルは、主にラジアル荷重を処理するために深溝玉軸受を使用できる用途の 1 つです。たとえば、一部のスピンドル設計のようにシステムがアキシアル荷重を受ける場合は、アキシアル ベアリングまたはスラスト ベアリングが推奨されます。

• 負荷サイズ: 軽い負荷には、精度が高く、スムーズな動作が可能なボールベアリングが使用されます。一方、大型フライス盤や旋盤などの高負荷 CNC アプリケーションでは、ローラー ベアリングの方が大きな負荷を処理するのに適しています。

• 混合荷重: 荷重が中程度の場合は、ラジアル荷重とアキシアル荷重の両方を受ける CNC 機械で深溝玉軸受またはアンギュラコンタクト ベアリングを使用できます。負荷が高い場合、用途に必要な強度と信頼性は円すいころ軸受で実現されます。

• 重荷重および低速: 滑り軸受には高速の制限がないため、CNC 機械が高荷重かつ低速で使用される用途に適しています。

2. 回転速度

• 高速アプリケーション: 精密スピンドルを備えた機械などの高速機械には、深溝玉軸受、アンギュラコンタクト軸受、または円筒ころ軸受が必要です。このようなベアリングは高速回転を実現すると同時に、非常に正確です。

• 低速用途: 低速の CNC 機械には、低速で大きな負荷を受ける可能性があるため、円すいころ軸受の使用が適しています。

• スラスト ベアリングの速度制限: スラスト ボール ベアリングは、速度範囲が制限されているため、高速 CNC 操作には適していません。高速切削よりも CNC 機械の低速切削に適しています。

• サイズと速度の関係: 一般に、CNC 機械で使用されるベアリングが小さいほど、高速で動作する能力があることが観察されています。使用するベアリングは、制限速度を超えずに必要な速度で動作するように選択する必要があります。

3. 精度要件

• 高精度のニーズ: たとえば、高精度が必要な CNC 機械の 1 つである微細加工には、高品質のベアリングが必要になる場合があります。主軸の正確な回転と振れの少ない深溝玉軸受には、アンギュラ玉軸受や円筒ころ軸受が最適です。

• 標準的な機械: 通常の公差要件を持つほとんどの CNC 機械では、ISO P0 (グレード 0) の通常のベアリングで十分であり、ほとんどの用途に十分な精度が得られます。

4. 剛性に関する考慮事項

• ベアリングの剛性: CNC マシン、特に高速スピンドルを備えたマシンでは、剛性が非常に重要です。円筒ころ軸受および円すいころ軸受は、その剛性と歪みに対する耐性により、高負荷用途で好まれています。

• 安定性のための予圧: 剛性を高め、CNC スピンドルの振動を最小限に抑えるために、アンギュラ玉軸受や円すいころ軸受などの軸受に予圧を加えることができます。このプロセスでは、サポートが確実にしっかりと固定されるように、取り付け中に軸方向の力を使用する必要があります。

5. 追加の要素

• スペースの制約: CNC 機械の半径方向のスペースが制限されている場合は、針状ころ軸受または針状ころとケージのアセンブリを使用できます。そのため、サイズが小さいため、狭い領域で高荷重に耐えるのに適しています。

• 騒音と振動の制御: CNC マシンにとって騒音と振動の制御が重要である場合は、低騒音の深溝玉軸受を使用する必要があります。これらは、操作の騒音を軽減し、よりスムーズにするのに役立ちます。

• 高速性と精度のニーズ: マシニング センターの場合のように速度と精度が重要な CNC アプリケーションでは、より高い精度クラスのベアリングを選択することをお勧めします。

まとめ

CNC 加工用のベアリングを選択する場合、その特性を特定の要件に合わせることが重要です。考慮すべき主な要素には、CNC マシンが処理する負荷の種類、動作速度、必要な精度が含まれます。これらの要素を慎重に評価し、さまざまなベアリングのタイプを比較することで、スムーズで効率的かつ正確な機械の動作を保証できます。 CNCYangsen は、CNC 加工のニーズに応える専門的なベアリングとファスナーのソリューションを提供します。今すぐお問い合わせください。すぐにお見積りを受け取り、お客様の機器の最適なパフォーマンスを保証します。