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电主轴的轴承

来源:互联网 时间:2012-2-15 12:51:56
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具有滚动轴承的电主轴

具有滚动轴承的变频电主轴,价格较为低廉,是用维护方便,是数控机床设计首选的主轴部件。例如,IBAG公司生产的HF170.4 A20K型变频电主轴是一种典型的内装式感应电动机的电主轴,电动机的转子与主轴连成一体。前后轴承皆采用双排径向止推轴承,前轴承是内径Ф65mm和接触角25°的高精度滚珠轴承,利用弹簧进行预加载荷。标准配置时,轴承润滑采用高压油雾润滑系统,但在降低最高转速时,也可以选用油脂润滑。轴承的密封采用空气迷宫间隙密封。

该系列电主轴的结构如下图所示。从图中可见,电主轴的后端有两种配置,标准配置是液压夹紧缸,选件是附加冷却液通过主轴中心孔进行刀具冷却的装置。


变频电主轴结构图

 该型号的变频电主轴最高转速为24000r/min,短期峰值功率可达95kW。100%负载时,额定功率为30kW,额定转矩为29.1Nm;40%负载时,功率为40kW,转矩为38.7Nm。采用循环水进行冷却,冷却功率根据变频电动机的型号和使用工况选定。

HF170系列电主轴的无故障工作寿命为2000h/年。系列电主轴的外径尺寸配合精度为Ф170h6,可以垂直或水平安装,也可以选用法兰盘安装。

标准配置的刀具于主轴的连接(刀柄锥度)采用DIN标准的HSK-E63,以适合高速加工的需要。当降低主轴转速时,也可以选用JIS标准的BT-40。在主轴内腔安装有自动紧固和松开刀具的机构,由后端的液压缸驱动。

该系列主轴前端的径向静态刚度为302N/μm,轴向静态刚度为260N/μm。

具有静压轴承的电主轴

具有静压轴承的电主轴结构紧凑,动、静态刚度较高。特别在采用自动液压刀具夹紧机构时,可以利用同一能源,是一种值得考虑的方案。它的主要缺点是价格较高,是用维护较为复杂。

该系列主轴的最高转速为40000~32000r/min,峰值功率可达162kW,满负载额定功率为40kW,可以垂直或水平安装。静压轴承具有较大的径向承载能力,该型号的电主轴的径向承载能力为3500N,主轴前端径向静态刚度为400N/μm,轴向静态刚度为800N/μm。特别是轴向静态刚度明显高于具有滚动轴承的电主轴。

刀具与主轴的连接(刀柄锥度)采用DIN标准的HSK-E63或HSK-E50两种规格。

具有磁浮轴承的电主轴

磁浮轴承的电主轴具有一系列的优点,例如:

    1. 具有较高的转速和较大的功率
    2. 转动时能够自动平衡,没有振动
    3. 磁浮轴承不用润滑,无需维修,寿命无限长
    4. 刚度较高,特别是主轴在高速运转时
    5. 具有过程监控和力测量传感器

该系列主轴最高转速可达40000r/min,峰值功率可达99kW,满负荷额定功率为40kW。磁浮轴承电主轴采用高压水冷,以保证电动机和磁浮轴承的工作稳定性。

该电主轴除了磁浮轴承外,前后还有一对辅助的滚珠轴承。它与壳体之间有一定的间隙,主要不是用于承受载荷,而是用作辅助支撑,以增加主轴的工作安全性。

刀具与主轴的连接采用DIN标准的HSK-E50。主轴前端径向静态刚度为1500N/μm,轴向静态刚度为700N/μm。上述数据表明,其径向静态刚度大大超过其它类型的电主轴。

具有双电动机的电主轴

为了缩小高频电主轴的尺寸,改善它的电功率-转速特性,可以将高速小转矩和低速大转矩的负载特性分别由两个电动机来承担。


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