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采用電主軸的高速加工技術(shù)是目前機(jī)床行業(yè)非常熱門的一個(gè)話題。在高速切削機(jī)床中,由于主軸單元系統(tǒng)各零件剛度和精度都較高,而負(fù)荷卻不是很大,主軸因切削力引起的加工誤差較小。但內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)的功率損耗發(fā)熱和軸承的摩擦發(fā)熱不可忽視,在高速加工中,電主軸的熱變形已成為影響機(jī)床加工精度的主要因素,機(jī)床熱變形造成的加工誤差達(dá)到工件總加工誤差的60% ~ 80%。內(nèi)置脈沖編碼器:為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀以及剛性攻螺紋,主軸內(nèi)置一脈沖編碼器,以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的相角控制以及與進(jìn)給的配合。對(duì)高速電主軸的熱態(tài)特性進(jìn)行分析,以減小溫升和熱變形。對(duì)于高速機(jī)床來說,電主軸作為其核心部件,除需提高合理的剛度、精度外,另外需考慮電動(dòng)機(jī)和主軸軸承的發(fā)熱及動(dòng)平衡精度,原有機(jī)床主軸的設(shè)計(jì)理論已經(jīng)不適合高速主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì),由此引起了高速主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念和理論的變化。主軸軸承高速下的劇烈摩擦發(fā)熱和高頻電動(dòng)機(jī)發(fā)熱會(huì)使主軸產(chǎn)生熱變形,甚至引起主軸系統(tǒng)失效,大大阻礙了新技術(shù)的發(fā)展。因此,高速電主軸技術(shù)在高速機(jī)床研究和發(fā)展中具有重要的意義,電主軸系統(tǒng)發(fā)熱分析及控制措施在高速主軸系統(tǒng)中至關(guān)重要,是高速、機(jī)床必須要考慮和解決的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。
車床主軸指的是機(jī)床上帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)的軸。通常由主軸、軸承和傳動(dòng)件(齒輪或帶輪)等組成主軸部件。在機(jī)器中主要用來支撐傳動(dòng)零件如齒輪、帶輪,傳遞運(yùn)動(dòng)及扭矩,如機(jī)床主軸;有的用來裝夾工件,如心軸。除了刨床、拉床等主運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床外,大多數(shù)機(jī)床都有主軸部件。由于不銹鋼的線膨脹系數(shù)比軸承鋼小20%因而能進(jìn)一步控制軸承在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)因內(nèi)圈膨脹而造成的預(yù)載荷增加。主軸部件的運(yùn)動(dòng)精度和結(jié)構(gòu)剛度是決定加工質(zhì)量和切削效率的重要因素。衡量主軸部件性能的指標(biāo)主要是旋轉(zhuǎn)精度、剛度和速度適應(yīng)性。①旋轉(zhuǎn)精度:主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)在影響加工精度的方向上出現(xiàn)的徑向和軸向跳動(dòng)(見形位公差),主要決定于主軸和軸承的制造和裝配質(zhì)量。②動(dòng)、靜剛度:主要決定于主軸的彎曲剛度、軸承的剛度和阻尼。③速度適應(yīng)性:允許的高轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速范圍,主要決定于軸承的結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑,以及散熱條件。
磨用電主軸的設(shè)計(jì)一般兼顧的轉(zhuǎn)速范圍比較小,同時(shí)還要兼顧砂輪的高許用線速度,因此一般在使用時(shí)不能既用高速小砂輪又用低速大砂輪,否則會(huì)因?yàn)榈退俟β什粔虼蠖鴮?dǎo)致大砂輪磨削的效果和效率比較低差,另外由于大砂輪本身的自重,高速電主軸軸承通常為了適應(yīng)高速旋轉(zhuǎn),設(shè)計(jì)時(shí)軸承以滿足高轉(zhuǎn)速要求為主,兼顧一定程度的承載能力,在低速使用大砂輪磨削時(shí),因軸承本身的承載能力不能滿足其要求會(huì)導(dǎo)致主軸軸承壽命的急劇降低,精度壽命大大縮短。機(jī)床另外,為了減少主軸軸承的發(fā)熱,還必須對(duì)主軸軸承進(jìn)行合理的潤(rùn)滑。另外磨用電主軸由于轉(zhuǎn)速分檔比較接近,用戶完全可以分開選擇不同的產(chǎn)品來滿足不同的磨削要求,以更大更好的發(fā)揮電主軸的工作能力和效率潛力。