【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、旋盤、ボール盤、中ぐり盤、フライス盤、研削盤等の高速回転主軸を有する工作機械の主軸を支承するための軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械装置の主軸は、一般にアンギュラ玉軸受や円筒ころ軸受により、あるいはこれらの転がり軸受を組み合わせて支承された状態で回転する。その工作機械装置の主軸は、加工精度と生産性の向上を図るために回転の高速化が望まれているが、主軸を支承する転がり軸受を高速回転下で使用するほど、発熱及び予荷重の増大によって、焼付の発生や軸受損傷の危険性が著しく高まる。
【０００３】
このような事態を防止するためにも、また工作機械全体が熱変形を起こし加工精度が低下しないためにも、適切な潤滑方式を選択して、主軸を支承する軸受の発熱を極力抑えなければならない。このため、従来にあっては、高速回転する工作機械主軸を支承する転がり軸受の潤滑は、冷却効果があるオイルエア潤滑法、ノズルジェット潤滑法、若しくはアンダーレース潤滑法（下側から軌道面へ潤滑する方法）が採用されてきた。しかし、これらの潤滑方法は、何れも軸受内に潤滑油を供給する潤滑装置の導入が不可欠であるため、潤滑装置の付帯設備の占有面積を確保することが必要なばかりでなく、運転コストの削減の点からも不利なものとなっている。
【０００４】
そのため、工作機械装置のコンパクト化及び運転コスト削減が期待できるグリース潤滑を採用した転がり軸受を使用することによる工作機械装置主軸の高速化が強く望まれており、例えば、動粘度が３０〜６０ｍｍ２／ｓ（４０℃）の基油に、脂肪族ウレア系増ちょう剤を配合したグリースが知られている（特許文献１参照）。また、本出願人も、工作機械装置用のグリースとして、モノスルフィド化合物、ジスルフィド化合物、スルホキシド化合物及びチオールスルフィネート化合物から選ばれる少なくとも１種を含有するグリース組成物（特許文献２参照）や、炭酸エステルを含み、動粘度が１０×１０−６〜２００×１０−６ｍ２ ／ｓ（４０℃）以下の基油を用いたグリース（特許文献３参照）を提案している。
【特許文献１】
特開２０００−１６９８７２号公報
【特許文献２】
特開２００２−２０６０９５号公報
【特許文献３】
特開２００２−１４７４７２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、グリース潤滑は、グリースのせん断による発熱は避けられず、回転の高速化に十分に対応できないという原理的な問題を抱えている。そこで、本発明は、グリース潤滑を採用しても、高速回転下でも発熱が少なく、長寿命の作機械主軸支持用軸受を提供することを目的とする。具体的には、グリース潤滑で且つｄｍｎ値が１３０万以上でも低発熱の工作機械主軸支持用軸受を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、特定の芳香族エスエル油または芳香族チオエーテル油を含む基油を含有するグリースが高速回転でも低発熱であることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、上記の目的を達成するために、本発明は、下記一般式（Ｉ）で表される芳香族エステル油、一般式（ＩＩ）または一般式（ＩＩＩ）で表される芳香族チオエーテル油の少なくとも１種を含む基油を含有するグリースを封入してなることを特徴とする工作機械主軸支持用軸受を提供する。
【０００８】
【化２】
【０００９】
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は炭素数４〜２４のアルキル基を示し、同一でも異なっていてもよい。）
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の工作機械主軸支持用軸受について詳細に説明する。
【００１１】
本発明において、工作機械主軸支持用軸受の種類に制限は無く、例えば図１に断面図にて示すアンギュラ玉軸受を例示することができる。本実施形態のアンギュラ玉軸受１は、同軸に配置された内輪２と外輪３との間に複数の玉４（転動体）が保持器５を介して保持されており、内輪２の内径面側が主軸６に一体的となるように固定される。そして、内輪２と外輪３との間の空間に、後述するグリースが封入される。
【００１２】
グリースの基油は、下記一般式（Ｉ）で表される芳香族エステル油を含む基油（以下、「特定の芳香族エステル油」という）、あるいは一般式（ＩＩ）または一般式（ＩＩＩ）で表される芳香族チオエーテル油を含む基油（以下、「特定の芳香族チオエーテル油」という）を含有する。
【００１３】
【化３】
【００１４】
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は炭素数４〜２４のアルキル基を示し、同一でも異なっていてもよい。
【００１５】
特定の芳香族エステル油は加水分解安定性が高いことから、耐熱性に優れ、高速回転下での発熱を抑えるという利点を有する。そのため、特定の芳香族エステル油は、基油全量の７０質量％以上を占めることが好ましく、８０質量％以上を占めることがより好ましく、９０質量％以上を占めることが特に好ましい。また、特定の芳香族エステル油のみ（即ち、含有量１００質量％）で基油を構成することもできる。更に、特定の芳香族エステル油は、アルキル基の異なるものを単独で、もしくは混合して用いることができる。
【００１６】
特定の芳香族チオエーテル油も同様に加水分解安定性が高いことから、耐熱性に優れ、高速回転下での発熱を抑えるという利点を有する。また、特定の芳香族チオエーテル油は、上記一般式からもわかるように、分子構造中に硫黄化合物が含有されており、分子が極性を持つため、金属表面やセラミック表面、樹脂表面に吸着しやすい。そのため、良好な潤滑性を発揮し、その上、潤滑条件が厳しくなると、所謂トライボケミカル反応により分解して鋼材表面において鋼材中に含まれる鉄との間で硫化鉄を生成し、この硫化鉄が極圧剤として作用するとともに、摩擦調整機能も備える。しかも、耐熱性に優れるため、これら諸特性が長期間にわたり持続する。このような点から、特定の芳香族チオエーテル油は、基油全量の３０質量％以上を占めることが好ましく、５０質量％以上を占めることがより好ましく、７０質量％以上を占めることが特に好ましい。また、特定の芳香族チオエーテル油のみ（即ち、含有量１００質量％）で基油を構成することもできる。更に、特定の芳香族チオエーテル油は、それぞれ単独でも、混合して用いてもよい。
【００１７】
特定の芳香族エステル油及び特定の芳香族チオエーテル油と組み合わせ可能な潤滑油としては、鉱油及び合成油が好ましい。具体的には、鉱油としてはパラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油を挙げることができ、各種精製度のものが使用できるが、耐熱性を考慮して、粘度指数で９０以上になるように精製したものが好ましい。また、合成油としてはポリ−α−オレフィン、ポリブテン、アルキルベンゼン、エチレン・プロピレンオリゴマ等の合成炭化水素油、アルキルジフェニルエーテル、ポリエーテル、ポリビニルエーテル等のエーテル油、炭酸エステル、ペンタエリスリトールエステルやネオペンチルグリコール、ジエステル、脂環式エステル等の他のエステル油、ポリアルキレングリコール油、シリコン油等を使用することができる。
【００１８】
また、特定の芳香族エステル油と特定の芳香族チオエーテル油とを併用することもできる。
【００１９】
基油は、４０℃における動粘度が１５〜１２０ｍｍ２／ｓであることが好ましく、３０〜９０ｍｍ２／ｓであることがより好ましい。また、特定の芳香族エステル油を含有する基油では、４０〜６５ｍｍ２／ｓ（４０℃）であることが特に好ましく、特定の芳香族チオエーテル油を含有する基油では３０〜７０ｍｍ２／ｓ（４０℃）が特に好ましい。４０℃における動粘度が１５ｍｍ２／ｓ未満では低発熱となるが耐久性に劣るようになり、１２０ｍｍ２／ｓを超えるとせん断抵抗が大きく、高速回転下での発熱を抑える効果が得られない。
【００２０】
増ちょう剤は特に制限されることはなく、例えばリチウム石けん、ナトリウム石けん、バリウム石けん等の金属石けん、リチウム複合石けん、アルミニウム複合石けん、バリウム複合石けん等の金属複合石けん、ジウレア化合物、トリウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア化合物、シリカゲル、カーボンブラック、ベントナイト、カルシウムスルホネート等を適宜使用できる。中でも、ジウレア化合物、リチウム石けん、リチウム複合石けん、カルシウムスルホネートが好ましく、特にジウレア化合物は耐熱性に優れ、せん断安定性が高く、高速回転用途に好適であり、更には重金属を含まず環境面でも好ましい。ジウレア化合物の中でも下記一般式（ＩＶ）で表されるジウレア化合物を用いることにより、耐熱性をより向上させることができる。
Ｒ６−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ７−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ８ （ＩＶ）
【００２１】
尚、式中、Ｒ６、Ｒ８は炭素数６〜１８のアルキル基を示し、同一でも異なっていてもよく、Ｒ７は炭素数６〜１５の芳香族基を示す。Ｒ６、Ｒ８が芳香族基を含むと、耐熱性は増加するものの、過度にせん断安定性がよくなるため、高速回転したときの発熱が大きくなり、本発明で目的とする高速回転用途には適さない。これに対し、Ｒ６、Ｒ８がアルキル基のジウレア化合物は、適度のせん断安定性が得られ高速回転用途に適したものとなる。
【００２２】
また、増ちょう剤の配合量は制限されるものではないが、グリース全量に対して１０〜３０質量％が好ましい。増ちょう剤含有量が１０質量％未満ではグリースが柔らかすぎ、高速回転時の遠心力で軸受外に飛散しやすく、３０質量％を超えるとグリースのせん断発熱が大きくなりすぎ、高速回転用途には適さない。
【００２３】
グリースの混和ちょう度は、２００〜３５０が好適であり、２５０〜３００がより好ましく、２６５〜２９５が特に好ましい。混和ちょう度がこの範囲であれば、せん断発熱も小さく、飛散も少なく、更にメンテナンス時にグリースを交換する際、新しいグリースで古いグリースを押し出すことができる等好都合である。これに対し、混和ちょう度が２５０未満では、グリースが硬すぎて発熱が大きくなり、混和ちょう度が３５０を超えるとグリースが柔らか過ぎて軸受外に流出するおそれがある。
【００２４】
グリースには、従来より公知の各種添加剤を添加することができる。特に，酸化防止剤や防錆剤、極圧剤、油性剤等を添加することで、潤滑剤膜の耐久性を向上させることができる。これらの添加剤は何れも公知のもので構わないが、以下に特に好ましい化合物を例示する。また、これら添加剤の配合量は、全体としてグリース全量の１０質量％以下が好ましい。
【００２５】
酸化防止剤としては、含窒素化合物系酸化防止剤とフェノール系酸化防止剤との混合物が好ましい。含窒素化合物系酸化防止剤としては、フェニルαナフチルアミン、ジフェニルアミン、フェニレンジアミン、オレイルアミドアミン、フェノチアジン等がある。フェノール系酸化防止剤としては、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチル−フェニルサリシレート、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−フェニルフェノール、２，２′−メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２′−メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−オクチルフェノール）、４，４′−ブチリデンビス−６−ｔｅｒｔ−ブチル−ｍ−クレゾール）、テトラキス〔メチレン−３−（３′，５′−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４′−ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕メタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、ｎ−オクタデシル−β−（４′−ヒドロキシ−３′，５′−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）プロピオネート、２−ｎ−オクチル・チオ−４，６−ジ（４′−ヒドロキシ−３′，５′−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル）フェノキシ−１，３，５−トリアジン、４，４′−チオビス−〔６−ｔｅｒｔ−ブチル−ｍ−クレゾール〕、２−（２′−ヒドロキシ−３′−ｔｅｒｔ−ブチル−５′−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール等のヒンダードフェノールがある。
【００２６】
防錆剤としては、有機系スルホン酸金属塩又はエステル類が好ましく、これらを単独もしくは混合して使用することができる。有機系スルホン酸塩としては、例えばジノニルナフタレンスルホン酸及び重質アルキルベンゼンスルホン酸等が使用され、その金属塩としてカルシウムスルホネート、バリウムスルホネート、ナトリウムスルホネート等がある。エステル類としてソルビタン誘導体では多塩基カルボン酸及び多価アルコールの部分エステルとしてソルビタンモノラウレート、ソルビタントリラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート等がある。アルキル・エステル型ではポリオキシエチレンラウレート、ポリオキシエチレンオレエート、ポリオキシエチレンステアレート等がある。
【００２７】
極圧剤としては、ＭｏＳ２ 等の固体潤滑剤、硫黄系、燐系、硫黄−燐系有機化合物、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、ジアルキルジチオリン酸モリブデン、ジアルキルジチオリン酸亜鉛等が好ましく、これらを単独もしくは混合して使用することができる。
【００２８】
油性剤としては、高級脂肪酸としてオレイン酸、ステアリン酸等、高級アルコールとしては、ラウリルアルコール、オレイルアルコール等、アミンではステアリルアミン、セチルアミン等、リン酸エステルではリン酸トリクレジル等が好ましく、これらを単独もしくは混合して使用することができる。
【００２９】
以上に加えて、粘度指数向上剤や摩耗防止剤等を含有してもよい。これらは、何れも公知のもので構わない。
【００３０】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１〜６、比較例１〜８）
表１及び表２に示す配合にてグリースを調製した。尚、表中のＴＯＴＭ１はトリメリット酸エステル（ユニケマ製「ＥＭＫＡＲＴＥ７９３０」）、ＴＯＴＭ２はトリメリット酸エステル（旭電化製「ＰＴ−５０」）、ＴＯＴＭ３はトリメリット酸エステル（旭電化製「Ｔ−１２０」）、ＰＯＥ１はポリオールエステル油（ユニケマ製「ＰＲＩＯＬＵＢＥ １４２７」）、ＰＯＥ２はポリオールエステル油（ユニケマ製「ＲＲＩＯＬＵＢＥ ３９７０」）、ＡＤＥはアルキルジフェニルエーテル（松村石油研究所製「ＬＢ−４６」）である。増ちょう剤のジウレア化合物は表記のアミンと、４，４´−ジフェニルメタンジイソシアネート（何れも東京化成製試薬）との反応生成物であり、表記の配合量はグリース全量に対する値である。また、全てのグリースに、酸化防止剤としてアミン系酸化防止剤（チバガイギー製「イルガノックスＬ５７」）を０．５質量％、防錆剤としてキング製「ナッスルＢＳＮ」を０．５質量％、腐食防止剤としてチバガイギー製「レオメット３９」を０．０５質量％添加してある。そして、調製したグリースを用いて下記の評価を行った。
【００３２】
（１）温度上昇及び振動
内輪内径φ１００ｍｍ×外輪外径φ１５０ｍｍ×幅２４ｍｍのアンギュラ玉軸受（セラミックボール使用）に、上記のグリースを軸受内部空間に均等になるように４．８ｍｌ封入し、試験軸受とした。そして、試験軸受を２ケ１組でスピンドルに組み立て、バネにより定圧予圧９８０Ｎをかけ、室温にて２０００、４０００、６０００、８０００ｒｐｍで各１時間ずつ慣らし運転した後、１００００ｒｐｍで５時間運転し、各回転数における軸受外輪外径面の温度上昇（℃）と軸受の振動（Ｇ）とを測定した。結果を表１及び表２に併記するが、温度上昇は４０℃以下を◎、４０℃を超え５０℃以下を○、５０℃を越え７０℃以下を△、７０℃超を×とし、振動は０．２Ｇ以下を◎、０．２Ｇを超え０．４Ｇ以下を○、０．４Ｇを超え０．８Ｇ以下を△、０．８Ｇ超を×としてある。
【００３３】
（２）耐久性
上記（１）温度上昇及び振動評価に用いたものと同一のアンギュラ玉軸受を用いて同一条件で慣らし運転を行った後、回転数を１３０００ｒｐｍに上げて連続運転を行い、寿命時間（ｈｏｕｒ） を調べた。寿命の判定は振動値が１Ｇを越えた時点とし、最長１０００時間まで調べた。結果を表１及び表２に併記するが、寿命１０００ｈ以上を◎、６００ｈ以上１０００ｈ未満を○、２００ｈ以上６００ｈ未難を△、２００ｈ未満を×としてある。
【００３４】
（３）油分離率及び油残存率
上記（１）温度上昇及び振動評価を行った後、試験軸受の保持器の内側面に残存するグリースを採取し、油分離率を測定した。また、同時に、試験軸受内にざ残存するグリース量を測定した。結果を表１及び表２に併記するが、残存率は５０％以上を◎、５０％未満４０％以上を○、４０％未満３０％以上を△、３０％未満を×とし、油分離率は５０％以下を◎、５０％を超え６０％以下を○、５０％を越え７０％以下を△、７０％超を×としてある。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
（実施例７〜８、比較例９〜１１）
表３示す配合にてグリースを調製した。尚、表中のＡＤＴ１は一般式（ＩＩ）で表され、Ｒ１、Ｒ２がともに炭素数５〜９のアルキル基を有する芳香族チオエーテル油の混合物（３０ｍｍ２／ｓ、４０℃）、ＡＤＴ２は一般式（ＩＩ）で表され、Ｒ１、Ｒ２がともに炭素数６〜１０のアルキル基を有する芳香族チオエーテル油の混合物（５０ｍｍ２／ｓ、４０℃）、ＡＤＴ３は一般式（ＩＩ）で表され、Ｒ１、Ｒ２がともに炭素数８〜１２のアルキル基を有する芳香族チオエーテル油の混合物（１００ｍｍ２／ｓ、４０℃）である。また、ＰＯＥ１及びＰＯＥ２は前述の通りであり、増ちょう剤も同様に形成し、更に同様の酸化防止剤、防錆剤及び腐食防止剤を添加した。そして、調製したグリースを用いて、下記の（４）耐久性を評価した。
【００３８】
（４）耐久性
内輪内径φ１００ｍｍ×外輪外径φ１５０ｍｍ×幅２４ｍｍのアンギュラ玉軸受（セラミックボール使用）に、上記のグリースを軸受内部空間に均等になるように４．８ｍｌ封入し、試験軸受とした。そして、試験軸受を２ケ１組でスピンドルに組み立て、バネにより定圧予圧９８０Ｎをかけ、室温にて２０００、４０００、６０００、８０００ｒｐｍで各１時間ずつ慣らし運転した後、１００００ｒｐｍで５００時間運転し、引き続き回転させながらバネ荷重を１分間に９８Ｎの割合で１４７０Ｎまで増し、その後も回転を続けた。そして、回転中の振動をモニターし、振動値が１Ｇを超えた時点を寿命と見做し、それまでの時間を計測した。結果を表３に併記するが、１４７０Ｎに予圧増加後に２００時間以上回転したときを◎、１４７０Ｎに予圧増加後に２００時間未満１００時間以上回転したときを○、１４７０Ｎに予圧増加後の回転時間が１００時間未満を△、１４７０Ｎに予圧増加中に１Ｇに達したときを×としてある。
【００３９】
【表３】
【００４０】
表１〜表３に示すように、本発明に従い特定の芳香族エステル油または特定の芳香族チオエーテル油を含む基油を含有するグリースを封入することにより、高速回転でも発熱が小さく、長寿命となることがわかる。
【００４１】
（特定の芳香族エステル油を含有する基油の動粘度の検証）
実施例１、比較例７及び比較例８のグリース用いて基油動粘度の異なるグリースを調製し、上記の（１）温度上昇及び振動、（２）耐久性の各評価を行った。結果を図２にグラフ化して示すが、基油の動粘度が１５〜１２０ｍｍ２／ｓ（４０℃）の範囲で温度上昇が小さく、長寿命となることがわかる。また、３０〜９０ｍｍ２／ｓ（４０℃）の範囲が好ましく、４０〜６５ｍｍ２／ｓ（４０℃）の範囲が特に好ましい。
【００４２】
（特定の芳香族チオエーテル油を含有する基油の動粘度の検証）
実施例７及び比較例１１のグリースを用いて基油動粘度の異なるグリースを調製し、上記の（４）耐久性の評価を行った。結果を図３にグラフ化して示すが、基油の動粘度が１２０ｍｍ２／ｓ（４０℃）以下の範囲で長寿命となり、９０ｍｍ２／ｓ（４０℃）以下の範囲が好ましく、７０ｍｍ２／ｓ（４０℃）以下の範囲が特に好ましい。
【００４３】
（特定の芳香族チオエーテル油の含有量の検証）
実施例７及び比較例９のグリースを用い、ＡＤＴ１とＰＯＥ１との配合比が異なるグリースを調製し、上記の（４）耐久性の評価を行った。結果を図４にグラフ化して示すが、特定の芳香族チオエーテル油の含有量が３０質量％以上であれば長寿命化に対する効果が大きく、７０質量％以上が特に好ましいことがわかる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の工作機械主軸支持用軸受は、グリース潤滑でありながらも、高速回転下でも発熱が少なく、長寿命となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】工作機械主軸支持用軸受の一例を示す概略断面図である。
【図２】実施例で得られた、芳香族炭酸エステル含有基油の粘度と、温度上昇及び寿命との関係を示すグラフである。
【図３】実施例で得られた、芳香族チオエーテル油含有基油の粘度と寿命との関係を示すグラフである。
【図４】実施例で得られた、芳香族チオエーテル油含有基油の組成と寿命との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ アンギュラ玉軸受
２ 内輪
３ 外輪
４ 玉（転動体）
５ 保持器
６ 主軸６[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a bearing for supporting a spindle of a machine tool having a high-speed rotating spindle such as a lathe, a drilling machine, a boring machine, a milling machine, and a grinding machine.
[0002]
[Prior art]
The main shaft of a machine tool device generally rotates while being supported by an angular ball bearing or a cylindrical roller bearing, or a combination of these rolling bearings. The spindle of the machine tool device is required to rotate at high speed in order to improve machining accuracy and productivity.However, as the rolling bearings supporting the spindle are used under high-speed rotation, heat generation and preload increase. The increase significantly increases the risk of seizure and bearing damage.
[0003]
In order to prevent such a situation, and also to prevent the entire machine tool from being thermally deformed and the processing accuracy from deteriorating, it is necessary to select an appropriate lubrication method and minimize the heat generation of the bearing that supports the spindle. No. For this reason, conventionally, the lubrication of a rolling bearing that supports a machine tool main shaft rotating at high speed is performed by an oil-air lubrication method, a nozzle jet lubrication method, or an under-lace lubrication method (a lubrication from the lower side to the raceway surface) having a cooling effect. Method). However, in any of these lubrication methods, the introduction of a lubrication device for supplying lubricating oil into the bearing is indispensable. Therefore, not only is it necessary to secure the area occupied by the auxiliary equipment of the lubrication device, but also to reduce the operating cost. It is also disadvantageous in terms of reduction.
[0004]
Therefore, it is strongly desired to increase the speed of the machine tool main spindle by using a rolling bearing employing grease lubrication, which can be expected to reduce the size of the machine tool and reduce the operating cost. For example, the kinematic viscosity is 30 to 60 mm 2. A grease in which an aliphatic urea-based thickener is blended with a base oil having a viscosity of 1 / s (40 ° C.) is known (see Patent Document 1). In addition, the present applicant also discloses a grease composition containing at least one selected from a monosulfide compound, a disulfide compound, a sulfoxide compound and a thiol sulfinate compound as grease for a machine tool device (see Patent Document 2), A grease using a base oil containing a carbonate ester and having a kinematic viscosity of 10 × 10 −6 to 200 × 10 −6 m 2 / s (40 ° C.) or less has been proposed (see Patent Document 3).
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-169872 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-206095 [Patent Document 3]
JP-A-2002-147472
[Problems to be solved by the invention]
However, grease lubrication has a fundamental problem that heat generation due to shearing of grease is inevitable and cannot sufficiently cope with high-speed rotation. Therefore, an object of the present invention is to provide a working machine spindle support bearing that generates less heat even under high-speed rotation even when grease lubrication is employed and has a long life. Specifically, an object of the present invention is to provide a bearing for supporting a machine tool spindle which is grease lubricated and has low heat generation even when the dmn value is 1.3 million or more.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, have found that a grease containing a base oil containing a specific aromatic S oil or an aromatic thioether oil has low heat generation even at high speed rotation. Thus, the present invention has been completed.
[0007]
That is, in order to achieve the above object, the present invention provides an aromatic ester oil represented by the following general formula (I) or an aromatic thioether oil represented by the general formula (II) or (III): A bearing for supporting a main shaft of a machine tool, wherein a grease containing a base oil containing at least one kind is enclosed.
[0008]
Embedded image
[0009]
(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , and R 5 represent an alkyl group having 4 to 24 carbon atoms and may be the same or different.)
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the bearing for supporting the main shaft of the machine tool of the present invention will be described in detail.
[0011]
In the present invention, the type of the bearing for supporting the main shaft of the machine tool is not limited, and for example, an angular ball bearing shown in a sectional view in FIG. 1 can be exemplified. In the angular ball bearing 1 of the present embodiment, a plurality of balls 4 (rolling elements) are held via a retainer 5 between an inner ring 2 and an outer ring 3 which are arranged coaxially. It is fixed so as to be integral with the main shaft 6. Then, grease described later is sealed in a space between the inner ring 2 and the outer ring 3.
[0012]
The grease base oil is a base oil containing an aromatic ester oil represented by the following general formula (I) (hereinafter, referred to as “specific aromatic ester oil”), or a general formula (II) or a general formula (III) (Hereinafter, referred to as “specific aromatic thioether oil”).
[0013]
Embedded image
[0014]
In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , and R 5 represent an alkyl group having 4 to 24 carbon atoms, which may be the same or different.
[0015]
Since a specific aromatic ester oil has high hydrolysis stability, it has an advantage of being excellent in heat resistance and suppressing heat generation under high-speed rotation. Therefore, the specific aromatic ester oil preferably accounts for 70% by mass or more of the total amount of the base oil, more preferably 80% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more. In addition, the base oil can be composed of only a specific aromatic ester oil (that is, a content of 100% by mass). Further, specific aromatic ester oils having different alkyl groups can be used alone or as a mixture.
[0016]
Specific aromatic thioether oils also have high hydrolysis stability, and therefore have excellent heat resistance and have the advantage of suppressing heat generation under high-speed rotation. Further, as can be seen from the above general formula, the specific aromatic thioether oil contains a sulfur compound in its molecular structure and has a polar molecule, so that it is easily adsorbed on a metal surface, a ceramic surface, and a resin surface. . Therefore, it exhibits good lubricity, and when the lubrication conditions become severe, it decomposes by so-called tribochemical reaction to form iron sulfide on the steel material surface with iron contained in the steel material, and this iron sulfide is produced. In addition to acting as an extreme pressure agent, it also has a friction adjustment function. Moreover, these properties are maintained for a long period of time because of their excellent heat resistance. From such a point, the specific aromatic thioether oil preferably accounts for 30% by mass or more of the total amount of the base oil, more preferably accounts for 50% by mass or more, and particularly preferably accounts for 70% by mass or more. In addition, the base oil can be composed of only a specific aromatic thioether oil (that is, the content is 100% by mass). Further, the specific aromatic thioether oils may be used alone or in combination.
[0017]
Mineral oils and synthetic oils are preferred as lubricating oils that can be combined with certain aromatic ester oils and certain aromatic thioether oils. Specifically, mineral oils include paraffinic mineral oils and naphthenic mineral oils, and those having various degrees of refining can be used, but those having a viscosity index of 90 or more in consideration of heat resistance. Is preferred. Examples of synthetic oils include synthetic hydrocarbon oils such as poly-α-olefins, polybutenes, alkylbenzenes, ethylene / propylene oligomers, ether oils such as alkyl diphenyl ethers, polyethers, and polyvinyl ethers, carbonates, pentaerythritol esters, and neopentyl glycol. Other ester oils such as diester, alicyclic ester, polyalkylene glycol oil, silicone oil and the like can be used.
[0018]
Also, a specific aromatic ester oil and a specific aromatic thioether oil can be used in combination.
[0019]
The base oil preferably has a kinematic viscosity at 40 ° C. is 15~120mm 2 / s, more preferably 30~90mm 2 / s. In addition, in the case of a base oil containing a specific aromatic ester oil, the temperature is particularly preferably 40 to 65 mm 2 / s (40 ° C.), and in the case of a base oil containing a specific aromatic thioether oil, 30 to 70 mm 2 / s. (40 ° C.) is particularly preferred. If the kinematic viscosity at 40 ° C. is less than 15 mm 2 / s, the heat generation is low, but the durability is poor. If the kinematic viscosity exceeds 120 mm 2 / s, the shear resistance is large and the effect of suppressing heat generation under high-speed rotation cannot be obtained. .
[0020]
Thickeners are not particularly limited, for example, lithium soap, sodium soap, metal soap such as barium soap, lithium composite soap, aluminum composite soap, metal composite soap such as barium composite soap, diurea compound, triurea compound, polyurea Urea compounds such as compounds, silica gel, carbon black, bentonite, calcium sulfonate and the like can be appropriately used. Among them, diurea compounds, lithium soaps, lithium complex soaps, and calcium sulfonates are preferable, and diurea compounds are particularly excellent in heat resistance, have high shear stability, are suitable for high-speed rotation applications, and are environmentally friendly without containing heavy metals. . By using a diurea compound represented by the following general formula (IV) among the diurea compounds, heat resistance can be further improved.
R 6 -NHCONH-R 7 -NHCONH-R 8 (IV)
[0021]
In the formula, R 6 and R 8 each represent an alkyl group having 6 to 18 carbon atoms, which may be the same or different, and R 7 represents an aromatic group having 6 to 15 carbon atoms. When R 6 and R 8 contain an aromatic group, the heat resistance is increased, but the shear stability is excessively improved, so that the heat generation at the time of high-speed rotation increases. Not suitable. On the other hand, a diurea compound in which R 6 and R 8 are alkyl groups has an appropriate shear stability and is suitable for high-speed rotation.
[0022]
The amount of the thickener is not limited, but is preferably 10 to 30% by mass based on the total amount of the grease. If the thickener content is less than 10% by mass, the grease is too soft and easily scatters out of the bearing due to the centrifugal force during high-speed rotation. Not suitable.
[0023]
The penetration consistency of the grease is preferably from 200 to 350, more preferably from 250 to 300, and particularly preferably from 265 to 295. When the mixing penetration is in this range, shear heat generation is small, scattering is small, and when replacing grease during maintenance, old grease can be pushed out with new grease. On the other hand, if the penetration is less than 250, the grease is too hard and heat is generated. If the penetration exceeds 350, the grease is too soft and may flow out of the bearing.
[0024]
Various conventionally known additives can be added to the grease. In particular, the durability of the lubricant film can be improved by adding an antioxidant, a rust preventive, an extreme pressure agent, an oil agent and the like. Although any of these additives may be known, particularly preferred compounds are shown below. The amount of these additives is preferably 10% by mass or less of the total amount of grease.
[0025]
As the antioxidant, a mixture of a nitrogen-containing compound antioxidant and a phenolic antioxidant is preferable. Examples of the nitrogen-containing compound antioxidant include phenyl α-naphthylamine, diphenylamine, phenylenediamine, oleylamideamine, phenothiazine and the like. Examples of phenolic antioxidants include p-tert-butyl-phenyl salicylate, 2,6-di-tert-butyl-p-phenylphenol, 2,2′-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-tert-octylphenol), 4,4'-butylidenebis-6-tert-butyl-m-cresol, tetrakis [methylene-3- (3 ', 5'-di -Tert-butyl-4'-hydroxyphenyl) propionate] methane, 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene, n- Octadecyl-β- (4′-hydroxy-3 ′, 5′-di-tert-butylphenyl) propionate, 2-n- Cutyl thio-4,6-di (4'-hydroxy-3 ', 5'-di-tert-butyl) phenoxy-1,3,5-triazine, 4,4'-thiobis- [6-tert-butyl -M-cresol] and 2- (2'-hydroxy-3'-tert-butyl-5'-methylphenyl) -5-chlorobenzotriazole.
[0026]
As the rust preventive, organic sulfonic acid metal salts or esters are preferable, and these can be used alone or in combination. As the organic sulfonate, for example, dinonylnaphthalenesulfonic acid and heavy alkylbenzenesulfonic acid are used, and as the metal salts, there are calcium sulfonate, barium sulfonate, sodium sulfonate and the like. Sorbitan derivatives as esters include sorbitan monolaurate, sorbitan trilaurate, sorbitan monostearate, sorbitan tristearate, sorbitan monooleate and sorbitan trioleate as partial esters of polybasic carboxylic acids and polyhydric alcohols. Examples of the alkyl ester type include polyoxyethylene laurate, polyoxyethylene oleate, and polyoxyethylene stearate.
[0027]
Extreme The pressure agents, solid lubricants such as MoS 2, sulfur-based, phosphorus-based, sulfur - phosphorus organic compound, molybdenum dialkyldithiocarbamate, dialkyldithiophosphate molybdenum, zinc dialkyldithiophosphate or the like are preferable, singly or in combination Can be used.
[0028]
As the oil agent, oleic acid and stearic acid as higher fatty acids, lauryl alcohol and oleyl alcohol as higher alcohols, stearylamine and cetylamine as amines, and tricresyl phosphate as phosphate esters are preferable. They can be mixed and used.
[0029]
In addition to the above, a viscosity index improver, an antiwear agent and the like may be contained. These may be any of known ones.
[0030]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be further described with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.
[0031]
(Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 8)
Greases were prepared according to the formulations shown in Tables 1 and 2. In the table, TOTM1 is trimellitate ("EMKARTE7930" manufactured by Uniqema), TOTM2 is trimellitate ("PT-50" manufactured by Asahi Denka), and TOTM3 is trimellitate ("T-120" manufactured by Asahi Denka). "), POE1 is a polyol ester oil (" PRIOLUBE 1427 "manufactured by Unichema), POE2 is a polyol ester oil (" RRIOLUBE 3970 "manufactured by Unichema), and ADE is an alkyl diphenyl ether (" LB-46 "manufactured by Matsumura Oil Research Institute). The diurea compound of the thickener is a reaction product of the indicated amine and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (all of which are manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), and the indicated blending amount is a value based on the total amount of grease. In addition, in all greases, 0.5% by mass of an amine antioxidant ("Irganox L57" manufactured by Ciba-Geigy) was used as an antioxidant, and 0.5% by mass of "Nassle BSN" manufactured by King was used as a rust preventive. "Rheome 39" manufactured by Ciba-Geigy was added as an inhibitor in an amount of 0.05% by mass. And the following evaluation was performed using the prepared grease.
[0032]
(1) Temperature rise and vibration 4.8 ml of the above grease is evenly filled in the bearing internal space in an angular ball bearing (using ceramic balls) with an inner ring inner diameter of φ100 mm, outer ring outer diameter of φ150 mm, and width of 24 mm. And Then, two sets of test bearings were assembled to the spindle, a constant pressure preload of 980 N was applied by a spring, and the tires were run-in at 2,000, 4,000, 6,000, and 8,000 rpm for 1 hour at room temperature, and then operated at 10,000 rpm for 5 hours. The temperature rise (° C.) of the outer diameter surface of the bearing outer ring at the rotation speed and the vibration (G) of the bearing were measured. The results are also shown in Tables 1 and 2, where the temperature rise is indicated by ◎ when the temperature is 40 ° C. or less, ○ when the temperature is over 40 ° C. and 50 ° C. or less, Δ when the temperature is over 50 ° C. and 70 ° C. or less, and X when the temperature exceeds 70 ° C. ◎ indicates 0.2 G or less, ○ indicates 0.2 G or more and 0.4 G or less, Δ indicates 0.4 G or more and 0.8 G or less, and x indicates 0.8 G or more.
[0033]
(2) Durability After running-in under the same conditions using the same angular ball bearing as that used in the above (1) Evaluation of temperature rise and vibration, continuous operation was performed by increasing the rotation speed to 13000 rpm, and the life was shortened. The hour was determined. The life was determined when the vibration value exceeded 1 G, and was checked up to 1000 hours. The results are also shown in Tables 1 and 2, where ◎ indicates a life of 1000 h or more, ○ indicates 600 h or more but less than 1000 h, Δ indicates 200 h or more and 600 h, and x indicates less than 200 h.
[0034]
(3) Oil Separation Rate and Oil Residual Rate After performing the above (1) temperature rise and vibration evaluation, grease remaining on the inner surface of the cage of the test bearing was sampled, and the oil separation rate was measured. At the same time, the amount of grease remaining in the test bearing was measured. The results are also shown in Tables 1 and 2, where the residual rate is ◎ for 50% or more, ○ for less than 50% and 40% or more, Δ for less than 40% and 30% or more, and × for less than 30%. ◎: 50% or less, 、: more than 50% and 60% or less, Δ: more than 50% and 70% or less, and x: more than 70%.
[0035]
[Table 1]
[0036]
[Table 2]
[0037]
(Examples 7 to 8, Comparative Examples 9 to 11)
Grease was prepared according to the formulation shown in Table 3. ADT1 in the table is represented by the general formula (II), wherein R 1 and R 2 are both a mixture of aromatic thioether oils having an alkyl group having 5 to 9 carbon atoms (30 mm 2 / s, 40 ° C.), ADT2 Is a mixture of an aromatic thioether oil in which both R 1 and R 2 have an alkyl group having 6 to 10 carbon atoms (50 mm 2 / s, 40 ° C.), and ADT3 is a general formula (II) Wherein both R 1 and R 2 are a mixture of aromatic thioether oils having an alkyl group having 8 to 12 carbon atoms (100 mm 2 / s, 40 ° C.). POE1 and POE2 were as described above. Thickeners were formed in the same manner, and the same antioxidants, rust inhibitors and corrosion inhibitors were added. Then, the following (4) durability was evaluated using the prepared grease.
[0038]
(4) Durability 4.8 ml of the above-mentioned grease was uniformly filled in the bearing inner space in an angular ball bearing (using ceramic balls) having an inner ring inner diameter of 100 mm x an outer ring outer diameter of 150 mm x a width of 24 mm. . Then, two sets of test bearings are assembled to the spindle, a constant pressure preload of 980 N is applied by a spring, and at room temperature, 2,000, 4000, 6000, and 8000 rpm are used for 1 hour each, and thereafter, operation is performed at 10,000 rpm for 500 hours. While rotating, the spring load was increased to 1470 N at a rate of 98 N per minute, and continued to rotate thereafter. Then, the vibration during rotation was monitored, and the time when the vibration value exceeded 1 G was regarded as the life, and the time until it was measured. The results are also shown in Table 3. When the preload was increased to 1470N, the rotation was 200 hours or more, ◎, when the preload was increased to 1470N, the rotation was less than 200 hours and the rotation was 100 hours or more. The time less than time is indicated by Δ, and the time when 1 G is reached during the increase of the preload to 1470 N is indicated by x.
[0039]
[Table 3]
[0040]
As shown in Tables 1 to 3, by encapsulating a grease containing a base oil containing a specific aromatic ester oil or a specific aromatic thioether oil according to the present invention, heat generation is small even at high speed rotation, and long life is obtained. It turns out that it becomes.
[0041]
(Verification of kinematic viscosity of base oil containing specific aromatic ester oil)
Greases having different base oil kinematic viscosities were prepared using the greases of Example 1, Comparative Examples 7 and 8, and the above-mentioned (1) temperature rise and vibration, and (2) durability were evaluated. The results are shown in a graph in FIG. 2, and it can be seen that the temperature rise is small and the life is long when the kinematic viscosity of the base oil is in the range of 15 to 120 mm 2 / s (40 ° C.). Further, preferably in the range of 30~90mm 2 / s (40 ℃) , the scope of 40~65mm 2 / s (40 ℃) is particularly preferred.
[0042]
(Verification of kinematic viscosity of base oil containing specific aromatic thioether oil)
Greases having different base oil kinematic viscosities were prepared using the greases of Example 7 and Comparative Example 11, and the above (4) durability was evaluated. The results are shown in a graph in FIG. 3. The kinematic viscosity of the base oil is longer when the kinematic viscosity is 120 mm 2 / s (40 ° C.) or less, and is preferably 90 mm 2 / s (40 ° C.) or less, more preferably 70 mm 2 / s. The range below s (40 ° C.) is particularly preferred.
[0043]
(Verification of content of specific aromatic thioether oil)
Using the greases of Example 7 and Comparative Example 9, greases having different mixing ratios of ADT1 and POE1 were prepared, and the above (4) durability was evaluated. The results are shown in a graph in FIG. 4, and it can be seen that when the content of the specific aromatic thioether oil is 30% by mass or more, the effect on prolonging the life is great, and 70% by mass or more is particularly preferable.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, the bearing for supporting a machine tool spindle according to the present invention, while being grease lubricated, generates little heat even under high-speed rotation and has a long life.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a bearing for supporting a main shaft of a machine tool.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the viscosity of an aromatic carbonate-containing base oil, temperature rise, and life obtained in Examples.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between viscosity and life of an aromatic thioether oil-containing base oil obtained in an example.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the composition of the aromatic thioether oil-containing base oil and the life obtained in the examples.
[Explanation of symbols]
1 angular contact ball bearing 2 inner ring 3 outer ring 4 balls (rolling element)
5 Cage 6 Main shaft 6
