電主軸高速旋轉(zhuǎn)散熱問(wèn)題引關(guān)注

 電主軸的軸承在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量而引起主軸溫度的升高，而安裝在電主軸端部的切削刀具在高速切削時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，因此對(duì)于運(yùn)作過(guò)程中電主軸的散熱問(wèn)題引起廣泛關(guān)注，認(rèn)為必須在電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮散熱問(wèn)題。

   電主軸電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，內(nèi)部產(chǎn)生功率損耗(包括機(jī)械損耗、電損耗等)，從而使電機(jī)發(fā)熱。由于電主軸電機(jī)裝在主軸單元?dú)んw內(nèi)，所以主軸電機(jī)不能直接采用風(fēng)扇散熱，自然散熱條件也比較差。調(diào)查結(jié)果表明，電動(dòng)機(jī)在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的工作溫度達(dá)140～160℃，定子的溫度也在45～85℃。電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量會(huì)直接傳遞給主軸，引起主軸熱變形而產(chǎn)生加工誤差。

高速電主軸的兩種冷卻方式

  對(duì)于電主軸的整體冷卻，通常有液體冷卻和空氣強(qiáng)制冷卻兩種方式。

   (1)液體冷卻是指在電主軸的內(nèi)部設(shè)計(jì)冷卻水循環(huán)，在外部配備相應(yīng)的冷卻機(jī),使冷卻液體在主軸內(nèi)部循環(huán)帶走內(nèi)部熱量。這種冷卻方式的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠,冷卻效果較為明顯，缺點(diǎn)是對(duì)主軸軸芯的冷卻效果比較差,冷卻機(jī)的成本比較高。

   (2)空氣強(qiáng)制冷卻是指在電主軸的殼體與電機(jī)定子之間設(shè)計(jì)一個(gè)強(qiáng)制對(duì)流的通道,電機(jī)的發(fā)熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)進(jìn)入到強(qiáng)制對(duì)流區(qū),把熱量帶入空氣中,實(shí)現(xiàn)電主軸的恒溫工作。空氣強(qiáng)制冷卻具有無(wú)污染的特點(diǎn)。如果使用靜壓氣體軸承，可以利用靜壓氣體軸承的氣體在主軸內(nèi)部循環(huán)帶走一部分電機(jī)的熱量。

對(duì)主軸電機(jī)的要求主要為：

（1）足夠的輸出功率，數(shù)控機(jī)床的主軸負(fù)載性質(zhì)近似于"恒功率"，也就是當(dāng)機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速高時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩較??；主軸轉(zhuǎn)速低時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩大；即要求主軸驅(qū)動(dòng)裝置要具有"恒功率"的性質(zhì)；

（2）調(diào)速范圍：為保證數(shù)控機(jī)床適用于各種不同的刀具、加工材質(zhì)；適應(yīng)于各種不同的加工工藝，要求主軸電機(jī)具有一定的調(diào)速范圍。但對(duì)主軸的要求比進(jìn)給低；

（3）速度精度：一般要求靜差度小于5％，更高的要求為小于1％；

（4）快速：主軸驅(qū)動(dòng)裝置有時(shí)也用在定位功能上，這就要求它也具有一定的快速性。