磨き スピンドル ベアリング が 滑る 理由 と その 防止 方法

精密研削盤において、スピンドルベアリングシステムは重要な役割を果たします。高い回転精度をサポートし、摩擦を低減し、過酷な条件下でも性能を維持します。ベアリングがスリップすると、振動、表面仕上げの悪化、摩耗の加速、さらにはスピンドルの完全な故障につながる可能性があります。

稼働時間の改善、メンテナンスコストの削減、一貫した機械加工品質の確保には、根本原因を理解し、それらを防止することが不可欠です。

ベアリングスリップとは？

ベアリングスリップとは、ベアリング全体がハウジング内で回転することを意味するものではありません。代わりに、転動体（ボールまたはローラー）と軌道面の間での滑りスムーズな転がり運動の代わりに発生します。

これは通常、以下の場合に発生します:

• 高速回転
• 軽ラジアル荷重
• 不十分な予圧

これらの条件下では、転動体が軌道面から接触を失い、突然再接触することがあります。この繰り返される微小な動きは、フレッティング摩耗、表面のピッティング、熱の上昇、そして最終的なベアリングの破損を引き起こします。

これは、研削スピンドルに使用されるアンギュラコンタクトボールベアリングでよく見られる問題です。

ベアリングスリップの主な原因

1. 低精度または不適切なベアリングの使用

最も一般的な根本原因の1つは、高速研削用途向けに設計されていないベアリングを選択することです。低精度グレード（P5以下など）のベアリングは、多くの場合、次の特徴があります:

• 寸法管理が悪い
• 内部クリアランスの不整合
• 材料品質と疲労強度の低下

これらの制限により、高速での変形や不安定性が起こりやすくなり、スリップの可能性が高まります。

:: P5またはP4精度のアンギュラコンタクトボールベアリングを使用してください。非常に高速なスピンドル（15,000 RPM以上）の場合は、遠心力と発熱を抑えるためにハイブリッドセラミックベアリングを検討してください。

2. 不適切なシャフトとハウジングの嵌め合い

高品質のベアリングであっても、シャフトまたはハウジングへの嵌め合いが不適切であれば、早期に故障します。

• 内輪の緩い嵌め合い: 高速回転時、内輪は遠心力と動作温度により膨張します。初期の干渉が小さすぎると、クリアランスに変わり、内輪がシャフト上で回転する（「内輪クリープ」）ようになります。
• 外輪の緩い嵌め合い: ハウジングボアが大きすぎると、特に動作中に熱膨張が発生した場合、外輪が回転することがあります。

:熱膨張を考慮した設計（例：一端に軸方向のフロートを設ける）

• 高速合成グリースk5またはm5公差（圧入）を使用
• 高速合成グリースH7公差を使用
• 連続運転における熱膨張を考慮する
• 軸方向の成長を管理するために、固定-フリーシャフト設計を検討する

3. 不十分または失われた予圧

アンギュラコンタクトベアリングは、軸方向の遊びをなくし、システムの剛性を高めるために予圧に依存しています。適切な予圧がないと、次のようになります:

• 転動体が安定した接触を失う
• 振動が増加する
• スリップのリスクが大幅に上昇する

一般的な問題には以下が含まれます:

• ロックナットが仕様通りに締め付けられていない
• ロッキングワッシャーの破損または欠落
• 不適切なペアリング（背面合わせ vs. 対面合わせ）
• 熱的影響または機械的緩和による予圧の損失

:熱膨張を考慮した設計（例：一端に軸方向のフロートを設ける）

• 精密スペーサーまたはスプリング機構を使用して適切な予圧をかける
• マッチングされたデュプレックスベアリングセットを使用する
• メンテナンス中にロッキングコンポーネントを定期的に検査する

4. 不適切な潤滑

グリースは、摩擦を減らすだけでなく、金属表面を分離する保護油膜を形成します。この膜が破壊されると、金属同士の接触が発生し、摩耗と熱が加速されます。

一般的な潤滑の問題:

• 高速スピンドルグリースの代わりに汎用グリースを使用する
• 過剰なグリース塗布→攪拌、過熱
• グリース不足または古いグリース→ドライラン
• クーラントまたは粉塵による汚染

:熱膨張を考慮した設計（例：一端に軸方向のフロートを設ける）

• 高速合成グリース（例：ポリウレアまたは複合リチウムベース）を使用ベアリング内部の
• 自由空間の1/3～1/2のみを充填する速度と動作温度に応じて、500～1,000時間ごとに再潤滑する
• 連続的な高速使用の場合は、オイルエア（オイルミスト）潤滑を検討する
• 5. スピンドルシステムの設計と組み立ての問題

高品質のベアリングを使用しても、システムレベルの欠陥は、不均一な負荷と局所的なスリップを引き起こす可能性があります:

曲がったまたはアンバランスなスピンドルシャフト

• 弱いハウジング構造
• ベアリングシート間のミスアライメント
• 不適切な組み立てによる残留応力
• これらは不均一な負荷分布につながり、一部の転動体が過剰な負荷を運び、他の転動体が負荷不足になり、スリップのリスクが増加します。

解決策

:熱膨張を考慮した設計（例：一端に軸方向のフロートを設ける）

• 動的バランス調整を行う
• 組み立て中に正確なアライメントを維持する
• クランプまたは取り付け力による歪みを避ける
• 6. 熱膨張の影響

高速運転は、摩擦とモーター入力から熱を発生させます。温度が上昇すると、次のようになります:

シャフトが膨張→内輪との干渉が減少する

• ハウジングが膨張→外輪の嵌め合いが緩む
• 組み立て時に熱膨張が考慮されていない場合、20～30分の運転後にスリップが発生する可能性があります。

解決策

:熱膨張を考慮した設計（例：一端に軸方向のフロートを設ける）

• 熱膨張係数が一致する材料を使用する
• 必要に応じて、冷却チャネルまたは強制空/油冷却を追加する
• ベアリングスリップの防止方法 – まとめ表

段階

ベアリングスリップは、単一の要因によって引き起こされることはめったにありません。通常、不適切な選択、不適切な嵌め合い、予圧の損失、または不適切な潤滑の組み合わせから生じ、多くの場合、時間の経過とともに悪化します。

これを効果的に防ぐには、次のことを行います:

高速用途に適した精密設計のベアリングから始める

• 厳格な設置手順に従う
• 機械の状態を継続的に監視する
• 予防保全を実施する
• 長期的なスピンドルの信頼性と一貫した研削性能を保証するのは、完全なシステムレベルのアプローチのみです。

Beining Technology – 要求の厳しい用途向けの精密ベアリング

Beining Technologyは、CNCグラインダー、内径および外径円筒研削盤、および高速電動スピンドル用の高精度スピンドルベアリングの設計と製造を専門としています。P4およびP2グレードのアンギュラコンタクトボールベアリングに焦点を当て、Beining Technologyは、重要な産業用途向けに信頼性の高い高性能ソリューションを提供しています。
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