高速電主軸是近幾年在數控機床領(lǐng)域出現的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術(shù)。高速數控機床主傳動(dòng)系統取消了帶輪傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。機床主軸由內裝式電動(dòng)機直接驅動(dòng),從而把機床主傳動(dòng)鏈的長(cháng)度縮短為零,實(shí)現了機床的“零傳動(dòng)”。這種主軸電動(dòng)機與機床主軸“合二為一”的傳動(dòng)結構形式,碟形彈簧使主軸部件從機床的傳動(dòng)系統和整體結構中相對獨立出來(lái),因此可做成“主軸單元”,俗稱(chēng)“電主軸”(ElectricSpindle,Motor Spindle)。
電主軸是近幾年在數控機床領(lǐng)域出現的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術(shù),它與直線(xiàn)電機技術(shù)、高速刀具技術(shù)一起,將會(huì )把高速加工推向一個(gè)新時(shí)代。電主軸是一套組件,它包括電主軸本身及其附件:電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置、內置編碼器、換刀裝置。
高速軸承技術(shù):電主軸通常采用復合陶瓷軸承,耐磨耐熱,壽命是傳統軸承的幾倍;有時(shí)也采用電磁懸浮軸承或靜壓軸承,內外圈不接觸,理論上壽命無(wú)限;
高速電機技術(shù):電主軸是電動(dòng)機與主軸融合在一起的產(chǎn)物,電動(dòng)機的轉子即為主軸的旋轉部分,理論上可以把電主軸看作一臺高速電動(dòng)機。關(guān)鍵技術(shù)是高速度下的動(dòng)平衡;
潤滑:電主軸的潤滑一般采用定時(shí)定量油氣潤滑;也可以采用脂潤滑,但相應的速度要打折扣。所謂定時(shí),就是每隔一定的時(shí)間間隔注一次油。所謂定量,就是通過(guò)一個(gè)叫定量閥的器件,地控制每次潤滑油的油量。而油氣潤滑,指的是潤滑油在壓縮空氣的攜帶下,被吹入陶瓷軸承。油量控制很重要,太少,起不到潤滑作用;太多,在軸承高速旋轉時(shí)會(huì )因油的阻力而發(fā)熱。
冷卻裝置:為了盡快給高速運行的電主軸散熱,通常對電主軸的外壁通以循環(huán)冷卻劑,冷卻裝置的作用是保持冷卻劑的溫度。
內置脈沖編碼器:為了實(shí)現自動(dòng)換刀以及剛性攻螺紋,電主軸內置一脈沖編碼器,以實(shí)現準確的相角控制以及與進(jìn)給的配合。
自動(dòng)換刀裝置:為了應用于加工中心,電主軸配備了自動(dòng)換刀裝置,包括碟形簧、拉刀油缸等;
高速刀具的裝卡方式:廣為熟悉的BT、ISO刀具,已被實(shí)踐證明不適合于高速加工。這種情況下出現了HSK、SKI等高速刀具。
高頻變頻裝置:要實(shí)現電主軸每分鐘幾萬(wàn)甚至十幾萬(wàn)轉的轉速,必須用一高頻變頻裝置來(lái)驅動(dòng)電主軸的內置高速電動(dòng)機,變頻器的輸出頻率必須達到上千或幾千赫茲。
主要包括主軸支承軸頸的圓度誤差、碟形彈簧同軸度誤差(使主軸軸心線(xiàn)發(fā)生偏斜)和主軸軸頸軸向承載面與軸線(xiàn)的垂直度誤差(影響主軸軸向竄動(dòng)量)。
軸承誤差包括滑動(dòng)軸承內孔或滾動(dòng)軸承滾道的圓度誤差,滑動(dòng)軸承內孔或滾動(dòng)軸承滾道的波度,滾動(dòng)軸承滾子的形狀與尺寸誤差,軸承定位端面與軸心線(xiàn)垂直度誤差,軸承端面之間的平行度誤差,軸承間隙以及切削中的受力變形等。
從以上可以看出影響電主軸回轉精度的主要原因就是軸承磨損,軸及接觸面磨損。為了保證我們的電主軸能在保證精度的情況下正常工作,我們就要盡可能的降低軸承相關(guān)部位的磨損率,而降低磨損的主要方式就是潤滑,對軸承進(jìn)行潤滑處理,保證良好的潤滑及冷卻效果。因此選擇合理正確的潤滑方式是保證電主軸正常工作的重要條件。
經(jīng)過(guò)多年研究和一些客戶(hù)的反應,油氣潤滑裝置使用在電主軸上面被普遍認可,俗稱(chēng)“電主軸油氣潤滑裝置”。電主軸油氣潤滑裝置通俗的解釋就是,油跟隨氣體的流動(dòng)而往前運動(dòng)。氣體在運動(dòng)過(guò)程中,會(huì )帶動(dòng)附著(zhù)在管壁上面的少量油滴進(jìn)入到兩邊的傳動(dòng)軸承,噴灑到摩擦面上的是帶有油滴的油氣混合體。這種潤滑裝置不僅經(jīng)濟、環(huán)保、快速、高效,更重要的是油滴適中,不會(huì )造成因油量過(guò)多軸承無(wú)法散熱,也不會(huì )造成因油量過(guò)多,軸承在高速旋轉過(guò)程中產(chǎn)生背壓,避免了電主軸負載增加,更不會(huì )產(chǎn)生竄動(dòng)現象。