고속 정밀 베어링(21)

일본 고속 정밀 베어링의 기술동향과 시험 방법에 대한 기초적인 내용으로 참고가 될 수 있다고 생각하여, 일본 NSK 논문 내용을 발췌하여 기술한다.
 
< 제 2보 >
1.  주축의 기술 과제
향후, 일본 공작기계에 요구되어지는 기술, 다음으로 주축, 베어링에 요구되어지는 기술로서, 종래에는, 고속, 고정밀도, 고강서화 등의 개발이 중심이었으나, 최근에는 내구성,신뢰성 향상에 대한 요구가 높아지고 있음.
특히, 환경대응, 에너지 절감, 맨터넌스 자유도가 높은 그리스 윤활의 고속성능화에 대한 요구도가 높아지고 있다. 또한, 센서를 응용한 인테리전트화, 스마트화의 요구가 점점 높아지고 있음

1.1 고속, 고정밀도화에 대한 대응
공작기계 주축용으로서 일반적으로 채용되어지는 윤활방법으로서, 그리스 윤활, 에어오일 윤활, 오일 미스트 윤활 등이 있으며, 윤활유의 공급 및 보관하는 방법 및 윤활유 양에 따라서 다양한 특징을 가지고 있다. 공작기계의 주축으로서, 가공정밀도의 향상의 면에서, 저발열, 저온도상승이 기본적인 특징으로서 요구되어지고 있음.

(1) 에어오일 윤활
에어오일 윤활은 그리스 윤활과 오일 미스트 윤활의 여러 가지 장점을 적용하여 초고속회전에 적합한 윤활방법으로서 개발의 실용화가 되어 있다. 에어오일 윤활 방식은 그림1에 나타낸 것 같이, 베어링 측면으로부터 급유용 노즐을 사용하여 베어링 내부에 고압에어+미량의 윤활유 입자를 공급하는 방식임.
이러한 방식은, 고속 회전화와 더불어 발생하는 에어커텐(공기와 고속회전하는 내륜의 외경면과의 마찰에 의해서 발생하는 원주방향의 고속공기류이 벽을 말함)에 의해서, 노즐로부터 윤활유의 흐름이 방해를 받음.
그 결과, 베어링 내부에 확실하게 윤활유가 공급되어지지 못하고 베어링에 손상을 입히는 경우가 발생한다. dmn 값 (200 ~ 250) 백만를 넘어서는 영역에서 불안정한 면을 보이는 경우가 있음.

 

(2) 스핀 숏트 베어링
그림 2는 본 과제를 해결하는 베어링으로서 개발되어진 베어링 ‘ 스핀 숏트’ 는,  온도 로바스트 시리즈의 특성을 향상시킨 설계 사양을 더하여, 내륜
을 외륜보다 길게하여 내륜의 외경면을 테이퍼의 형상으로서 특수한 베어링 구조를 채택하였음.
이러한 형상을 통하여 윤활유가 외륜 스페이서를 통하여 내륜의 외경면에 공급되어지고, 그림 3에 나타낸 것 같이 내륜이 회전을 통하여 발생하는 원심력에 의하여내경면의 테이퍼면에 이동하여 베어링 내부에 인도되어서, 전동체에 확실하게 공급되어지는 방식임.
또한, 베어링 내부에는 직접 에어를 분사하는 방식이 아니기 때문에, 고속회전 시에 발생하는 고주파 에어 소음을 제어할 수 있다. 또한, 에어커텐에 의한공급방해의 영향을 받지 않기 때문에, 에어 유속을 높일 필요가 없으며, 에어 압을 낮게 설정할 수 있게 되었음.
에어 공급량은, 노즐 1개에 10l/min과 종래의 에어 오일과 비교하면, 약 60% 정도의 에어 소비량의 절감효과가 있다.또한, 외부에서 윤활유를 공급하는 방식의 경우, 윤활유가 확실하게 윤활장치에서 베어링 내부에 전달되어지는 지를 확인 할 수 있는 센서를 장착하여 초고속에서의 회전 안정성을 실현하는데 중요한 기술로 대두되고 있음.

 

 

https://www.youtube.com/watch?v=dTG9bbF0-jw