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發(fā)布時間:2021-08-14 08:36  
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高速電主軸的特點:它具有高轉(zhuǎn)速、高精密、噪聲低、低溫升、體積小、安裝方便等特點,是現(xiàn)代數(shù)控機床主要的關(guān)鍵部件。它與早年應(yīng)用于內(nèi)圓磨床的內(nèi)裝式電機主軸的區(qū)別是采用了變頻調(diào)速技術(shù),主軸有較大的驅(qū)動功率和轉(zhuǎn)矩,并有一系列主軸振動、軸承溫升等參數(shù)的傳感器及其檢測控制系統(tǒng)。各傳動件的攪油功率損耗主要決定于傳動件的種類、尺寸大小、浸油深度、油的粘度、油溫的變化和傳動件的速度。因此電主軸及驅(qū)動系統(tǒng)是一種技術(shù)含量很高的機電一體化產(chǎn)品,涉及機械、電機、驅(qū)動與控制、支承、潤滑、材料熱處理及振動等諸多領(lǐng)域,是一套相對獨立、完整的智能型功能部件。高速運轉(zhuǎn)的電主軸的主軸形式是將主軸電機的定子、轉(zhuǎn)子直接裝入主軸組件的內(nèi)部,即把高速電機置于精密主軸內(nèi)部,電主軸的電機轉(zhuǎn)子就是主軸,主軸的殼體就是電機的機座,實現(xiàn)了變頻調(diào)速電機和主軸一體,電機直接驅(qū)動主軸,形成電主軸。電主軸取消了電機到主軸傳動鏈中的齒輪、皮帶等一切中間環(huán)節(jié),動力源對主軸的直接傳動,傳動鏈長度為零,實現(xiàn)了機床主軸系統(tǒng)的“零傳動”。高速主軸單元主要有高速電主軸,氣動主軸和水動主軸。其中高速電主軸常見,高速電主軸單元是高速加工機場中關(guān)鍵的部件之一。目前大多數(shù)電主軸結(jié)構(gòu)都是把加工主軸與電機轉(zhuǎn)軸做成一體,以實現(xiàn)零傳動。同時電機外殼帶有冷卻系統(tǒng),高速電主軸主要有帶冷卻系統(tǒng)的殼體,定子、轉(zhuǎn)子、軸承等部分組成,工作時通過改變電流的頻率來實現(xiàn)增減速度。
油氣潤滑在加工中心中應(yīng)用,應(yīng)注意以下事項: ①噴嘴距滾動軸承端面的距離可在3 ~ 25 mm 之間; ②在軸承腔壁上需開設(shè)排氣孔,以便流通; ③油氣潤滑系統(tǒng)的用油量,大約1 mL /h; ④油氣潤滑系統(tǒng)的含油量: 采用油氣潤滑時影響軸承溫升的因素之一是供油量。供油量決定著油氣兩者混合流中的含油量,給定速度下的軸承溫升與該含油量有關(guān),初始階段軸承溫升隨含油量增加而迅速下降,而后其影響減弱,當(dāng)含油量增加到某一數(shù)值后溫升緩慢增加,繼而急劇上升,因而油氣兩者的混合流中的含油量達(dá)到一個值,才能既保證軸承的潤滑充足又保證軸承的強力冷卻。由于主軸電動機兩端就是主軸軸承,電動機的發(fā)熱會直接降低軸承的工作精度,如果主電動機的散熱解決得不好,將會影響到機床工作的可靠性和穩(wěn)定性。為此,油氣潤滑系統(tǒng)參數(shù)確定為: 空氣壓力為0. 4MPa,空氣流量為( 3. 3 ~ 6. 7) × 10 - 4 m3 /s,潤滑油運動粘度為32 mm2 /s,潤滑油流量約為( 0. 28 ~ 0. 83) ×10 - 10 m3 /s,調(diào)整潤滑油流量取得含油量; ⑤油氣潤滑系統(tǒng)供油的均勻性: 采用油氣潤滑時影響軸承溫升的因素之二是供油的均勻性。決定供油均勻性的主要參數(shù)是供油頻率。為了獲得合適的供油量,不能只降低供油頻率,而是合理匹配活塞直徑、沖程、供油頻率( 2 ~ 8 min) ,取得方案,獲得理想的供油量。軸承潤滑方式的選擇與軸承的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、許用溫升及軸承類型有關(guān),一般根據(jù)速度因數(shù)dm·n 值選擇。
高速主軸軸承發(fā)展情況:一般多使用剛性和高速性能優(yōu)良的角接觸球軸承,為了適應(yīng)機床主軸的高速要求。其次使用圓柱滾子軸承脂潤滑條件下dmN值在50×104以下。空載機械摩擦損耗的大小主要取決于摩擦面的種類和制造裝配的質(zhì)量摩擦面上空載時的作用力(傳動件的重量、偏心質(zhì)量、軸承的預(yù)緊力、皮帶拉力以及傳遞空載扭矩等)摩擦系數(shù)及相對運動速度。開發(fā)出油氣潤滑后,與此同時逐步開發(fā)出與之相適應(yīng)的潤滑系統(tǒng)。從表述主軸軸承高速性能的dmN值(dm為軸承節(jié)圓直徑mm×N為轉(zhuǎn)速r/min來看。dmN值已達(dá)到100×104以上。爾后在軸承方面又開發(fā)出了滾動體為陶瓷的角接觸球軸承,實現(xiàn)了dmN值為200×104×90年代的開發(fā)出噴射潤滑后,dmN值可達(dá)到300×104。
高速數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)已得到極大的簡化,基本上取消了帶輪傳動和齒輪傳動。機床主軸由內(nèi)裝式電動機直接驅(qū)動,從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零,實現(xiàn)了機床的“零傳動”。這時主軸軸頸的不同部位和軸承孔內(nèi)的某一固定部位相接觸,所以軸頸的圓度誤差會使主軸回轉(zhuǎn)產(chǎn)生純徑向跳動,而軸承孔的形狀誤差對主軸回轉(zhuǎn)精度的影響很小。這種主軸電動機與機床主軸“合二為一”的傳動結(jié)構(gòu)形式,使主軸部件從機床的傳動系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)中相對獨立出來,因此可做成“主軸單元”,俗稱“電主軸”。由于當(dāng)前電主軸主要采用的是交流高頻電動機,故也稱為“高頻主軸”。由于沒有中間傳動環(huán)節(jié),有時又稱它為“直接傳動主軸”。電主軸的高轉(zhuǎn)速高達(dá)60000~180000r/min,旋轉(zhuǎn)部分的任何微小不平衡量都可能引起巨大的離心力,造成機床的振動,從而影響零件的加工質(zhì)量。