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電主軸,永磁同步電主軸等主軸設(shè)備都該如何選擇合適的品牌廠家你知道嗎?下面電主軸廠家小編就著重來向大家介紹一下吧。
電主軸是最近幾年在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù)。電主軸如何選擇合適的品牌廠家你知道嗎?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(nèi)置編碼器、換刀裝置等。電主軸生產(chǎn)廠家說到專業(yè)品質(zhì)保障;電主軸的特性為高轉(zhuǎn)速、高精度、低噪音、內(nèi)圈帶鎖口的結(jié)構(gòu)更適合噴霧潤滑。電主軸是在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù),它與直線電機(jī)技術(shù)、高速刀具技術(shù)一起,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(nèi)置編碼器、換刀裝置等。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子直接作為機(jī)床的主軸,主軸單元的殼體就是電動(dòng)機(jī)機(jī)座,并且配合其他零部件,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸的一體化。
隨著電氣傳動(dòng)技術(shù)(變頻調(diào)速技術(shù)、電動(dòng)機(jī)矢量控制技術(shù)等)的迅速發(fā)展和日趨完善,高速數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)已得到極大的簡化,基本上取消了帶輪傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。機(jī)床主軸由內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng),從而把機(jī)床主傳動(dòng)鏈的長度縮短為零,實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的“零傳動(dòng)”。這種主軸電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸“合二為一”的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式,使主軸部件從機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)中相對獨(dú)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(dòng)機(jī),故也稱為“高頻主軸”。由于沒有中間傳動(dòng)環(huán)節(jié),有時(shí)又稱它為“直接傳動(dòng)主軸”。
電主軸由無外殼電機(jī)、主軸、軸承、主軸單元?dú)んw、驅(qū)動(dòng)模塊和冷卻裝置等組成。電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用壓配方法與主軸做成一體,主軸則由前后軸承支承。電機(jī)的定子通過冷卻套安裝于主軸單元的殼體中。電主軸選擇認(rèn)準(zhǔn)鈦浩,主軸的變速由主軸驅(qū)動(dòng)模塊控制,而主軸單元內(nèi)的溫升由冷卻裝置限制。在主軸的后端裝有測速、測角位移傳感器,前端的內(nèi)錐孔和端面用于安裝刀具。
電主軸的電動(dòng)機(jī)均采用交流異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī),由于是用在高速加工機(jī)床上,啟動(dòng)時(shí)要從靜止迅速升速至每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)乃至數(shù)十萬轉(zhuǎn),啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,因而啟動(dòng)電流要超出普通電機(jī)額定電流5~7倍。其驅(qū)動(dòng)方式有變頻器驅(qū)動(dòng)和矢量控制驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)兩種。變頻器的驅(qū)動(dòng)控制特性為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng),輸出功率與轉(zhuǎn)矩成正比。機(jī)床最新的變頻器采用先進(jìn)的晶體管技術(shù),可實(shí)現(xiàn)主軸的無級(jí)變速。機(jī)床矢量控制驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)控制為在低速端為恒轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng),在中、高速端為恒功率驅(qū)動(dòng)。
電主軸具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、噪聲低、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn),而且轉(zhuǎn)速高、功率大,簡化機(jī)床設(shè)計(jì),易于實(shí)現(xiàn)主軸定位,是高速主軸單元中的一種理想結(jié)構(gòu)。電主軸軸承采用高速軸承技術(shù),耐磨耐熱,壽命是傳統(tǒng)軸承的幾倍。電主軸通常采用動(dòng)靜壓軸承、復(fù)合陶瓷軸承或電磁懸浮軸承。動(dòng)靜壓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(zhì)量、延長刀具壽命、降低加工成本,這種軸承壽命多半無限長。復(fù)合陶瓷軸承目前在電主軸單元中應(yīng)用較多,這種軸承滾動(dòng)體使用熱壓Si3N4陶瓷球,軸承套圈仍為鋼圈,標(biāo)準(zhǔn)化程度高,對機(jī)床結(jié)構(gòu)改動(dòng)小,易于維護(hù)。電磁懸浮軸承高速性能好,精度高,容易實(shí)現(xiàn)診斷和在線監(jiān)控,但是由于電磁測控系統(tǒng)復(fù)雜,這種軸承價(jià)格十分昂貴,而且長期居高不下,至今沒有得到廣泛應(yīng)用。
大多數(shù)機(jī)床的主軸采用單油楔的滑動(dòng)軸承。隨著滾動(dòng)軸承制造技術(shù)的提高,后來出現(xiàn)了多種主軸用的高精度、高剛度滾動(dòng)軸承。這種軸承供應(yīng)方便,價(jià)格較低,摩擦系數(shù)小,潤滑方便,并能適應(yīng)轉(zhuǎn)速和載荷變動(dòng)幅度較大的工作條件,因而得到廣泛的應(yīng)用。但是滑動(dòng)軸承具有工作平穩(wěn)和抗振性好的優(yōu)點(diǎn),特別是各種多油楔的動(dòng)壓軸承,在一些精加工機(jī)床如磨床上用得很多。電主軸品牌廠家選擇認(rèn)準(zhǔn)鈦浩機(jī)械,液體靜壓軸承,精度高,剛度高,摩擦系數(shù)小,又有良好的抗振性和平穩(wěn)性,但需要一套復(fù)雜的供油設(shè)備,所以只用在高精度機(jī)床和重型機(jī)床上。氣體軸承高速性能好,但由于承載能力小,而且供氣設(shè)備也復(fù)雜,主要用于高速內(nèi)圓磨床和少數(shù)超精密加工機(jī)床上。電磁軸承,兼有高速性能好和承載能力較大的優(yōu)點(diǎn),并能在切削過程中通過調(diào)整磁場使主軸作微量位移,以提高加工的尺寸精度,但成本較高,可用于超精密加工機(jī)床。
電主軸是一個(gè)高精度的執(zhí)行元件,而影響電主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素有:
①主軸誤差 主要包括主軸支承軸頸的圓度誤差、同軸度誤差(使主軸軸心線發(fā)生偏斜)和主軸軸頸軸向承載面與軸線的垂直度誤差(影響主軸軸向竄動(dòng)量)。
② 軸承誤差
軸承誤差包括滑動(dòng)軸承內(nèi)孔或滾動(dòng)軸承滾道的圓度誤差,滑動(dòng)軸承內(nèi)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。
③ 主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度及熱變形
從以上可以看出影響電主軸回轉(zhuǎn)精度的主要原因就是軸承磨損,軸及接觸面磨損。由于電主軸將電機(jī)集成于主軸單元中,且轉(zhuǎn)速很高,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)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(dòng)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(nèi)。機(jī)床目前一般采取強(qiáng)制循環(huán)油冷卻的方式對電主軸的定子及主軸軸承進(jìn)行冷卻,即將經(jīng)過油冷卻裝置的冷卻油強(qiáng)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(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量。機(jī)床另外,為了減少主軸軸承的發(fā)熱,還必須對主軸軸承進(jìn)行合理的潤滑。
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)過多年研究和一些客戶的反應(yīng),油氣潤滑裝置使用在電主軸上面被普遍認(rèn)可,俗稱“電主軸油氣潤滑裝置”。電主軸選擇認(rèn)準(zhǔn)鈦浩,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(yùn)動(dòng)。氣體在運(yùn)動(dòng)過程中,會(huì)帶動(dòng)附著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(jì)、環(huán)保、快速、高效,更重要的是油滴適中,不會(huì)造成因油量過多軸承無法散熱,也不會(huì)造成因油量過多,軸承在高速旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生背壓,避免了電主軸負(fù)載增加,更不會(huì)產(chǎn)生竄動(dòng)現(xiàn)象。
電主軸是最近幾年在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù),它與直線電機(jī)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(nèi)置編碼器、換刀裝置。
電主軸所融合的技術(shù):
高速軸承技術(shù):電主軸通常采用復(fù)合陶瓷軸承,耐磨耐熱,壽命是傳統(tǒng)軸承的幾倍;有時(shí)也采用電磁懸浮軸承或靜壓軸承,內(nèi)外圈不接觸,理論上壽命無限;
高速電機(jī)技術(shù):電主軸是電動(dòng)機(jī)與主軸融合在一起的產(chǎn)物,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子即為主軸的旋轉(zhuǎn)部分,理論上可以把電主軸看作一臺(tái)高速電動(dòng)機(jī)。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(yīng)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,就是通過一個(gè)叫定量閥的器件,精確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(zhuǎn)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(yùn)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(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,電主軸內(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。
自動(dòng)換刀裝置:為了應(yīng)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(xiàn)了HSK、SKI等高速刀具。
高頻變頻裝置:要實(shí)現(xiàn)電主軸每分鐘幾萬甚至十幾萬轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速,必須用一高頻變頻裝置來驅(qū)動(dòng)電主軸的內(nèi)置高速電動(dòng)機(jī),變頻器的輸出頻率必須達(dá)到上千或幾千赫茲。
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