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電主軸是在數(shù)控機床領域出現(xiàn)的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術,它與直線電機技術、高速刀具技術一起,把高速加工推向一個新時代。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、換刀裝置等。電動機的轉子直接作為機床的主軸,主軸單元的殼體就是電動機機座,并且配合其他零部件,實現(xiàn)電動機與機床主軸的一體化。隨著電氣傳動技術(變頻調速技術、電動機矢量控制技術等)的迅速發(fā)展和日趨完善,高速數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的機械結構已得到極大的簡化,基本上取消了帶輪傳動和齒輪傳動。機床主軸由內裝式電動機直接驅動,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”。這種主軸電動機與機床主軸“合二為一”的傳動結構形式,使主軸部件從機床的傳動系統(tǒng)和整體結構中相對獨立出來,因此可做成“主軸單元”,俗稱“電主軸”(ElectricSpindle,Motor Spindle)。由于當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”(Direct Drive Spindle)。4級,即在高轉速時,由于殘余動不平衡引起振動的速度大允許值為0。
由于電主軸將電機集成于主軸單元中,且轉速很高,運轉時會產(chǎn)生大量熱量,引起電主軸溫升,使電主軸的熱態(tài)特性和動態(tài)特性變差,從而影響電主軸的正常工作。因此,必須采取一定措施控制電主軸的溫度,使其恒定在一定值內。機床目般采取強制循環(huán)油冷卻的方式對電主軸的定子及主軸軸承進行冷卻,即將經(jīng)過油冷卻裝置的冷卻油強制性地在主軸定子外和主軸軸承外循環(huán),帶走主軸高速旋轉產(chǎn)生的熱量。機床另外,為了減少主軸軸承的發(fā)熱,還必須對主軸軸承進行合理的潤滑。對于這種等級的動平衡要求,采用常規(guī)的方法僅在裝配前對主軸的每個零件分別進行動平衡是不夠的,還需在裝配后進行整體平衡,以確保主軸高速平穩(wěn)運行。
高速電主軸根據(jù)應用場合的不同大致可以分為8大類:磨削用、銑削用、車削用、拉碾用、鉆削用、加工中心用、機械式主軸(不含內置電機)皮帶傳動主軸、特種旋轉試驗主軸等。一般用戶常用的有磨削用、銑削用、車削用、加工中心用、機械主軸(不含內置電機)皮帶傳動主軸幾類。在選擇電主軸時,一定要關注你的應用場合,不同的應用場合的接口是不同的,另外一定要弄清楚工況的功率要求,以及在此功率下對應的轉速,這一點很關鍵,因為同樣是1kW,在1000轉和10000轉的要求下電主軸的外形尺寸是相差很多的,對于電主軸設計的難度也是不同的,所以工況一定要準確。這種主軸電動機與機床主軸“合二為一”的傳動結構形式,使主軸部件從機床的傳動系統(tǒng)和整體結構中相對獨立出來,因此可做成“主軸單元”,俗稱“電主軸”(ElectricSpindle,MotorSpindle)。
電主軸通常采用動靜壓式軸承、復合陶瓷軸承或電磁懸浮軸承。動靜壓模式軸承具有很高的剛度和阻尼,能大幅度提高加工效率、加工質量、延長其刀具壽命、降低加工成本,這種軸承壽命多半無限長。復合陶瓷軸承目前在電主軸單元中應用較多,這種軸承滾動體使用熱壓Si3N4陶瓷球,軸承套圈仍為鋼圈,標準化程度高,對機床結構改動小,易于維護。電磁懸浮軸承高速性能好,精度高,容易實現(xiàn)診斷,但是由于電磁測控系統(tǒng)復雜,這種軸承價格十分昂貴,而且長期居高不下,至今沒有得到廣泛應用。電主軸是電動機與主軸融合在一起的產(chǎn)物,電動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機。為了不使軟01為截面面積成小太多,兩半套的厚度不宜過厚,一般為軟頸尺寸的2^-2。