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高速电主轴的内部结构

来源:本站 时间:2012-1-30 23:22:32
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高速主轴单元主要有高速电主轴,气动主轴和水动主轴。其中高速电主轴最为常见,高速电主轴单元是高速加工机场中最为关键的部件之一。目前大多数电主轴结构都是把加工主轴与电机转轴做成一体,以实现零传动。同时电机外壳带有冷却系统,高速电主轴主要有带冷却系统的壳体,定子、转子、轴承等部分组成,工作时通过改变电流的频率来实现增减速度。由于高速电主轴要实现高速运转,以下几个零部件质量直接影响着高速电主轴的性能。

(1)转轴是高速电主轴的主要回转体。他的制造精度直接影响电主轴的最终精度。成品转轴的形位公差尺寸精度要求很高,转轴高速运转时,由偏心质量引起震动,严重影响其动态性能,必须对转轴进行严格动平衡测试。部分安装在转轴上的零件也应随转轴一起进行动平衡测试。

(2)高速电主轴的核心支撑部件是高速精密轴承。因为电主轴的最高转速取决于轴承的功能、大小、布置和润滑方法,所以这种轴承必须具有高速性能好、动负荷承载能力高、润滑性能好、发热量小等优点。近年来,相继开发了动静压轴承、陶瓷轴承、磁浮轴承。动静压轴承具有很高的刚度和阻尼,能大幅度提高加工效率、加工质量、延长刀具寿命,降低加工成本;而且这种寿命为半无限长。磁浮主轴的高速性能好、精度高、容易实现诊断和在线监控。但这种主轴由于电磁测控系统复杂,价格十分昂贵,而且长期居高不下,至今未能得到广泛应用。目前市场上应用最广泛的就是陶瓷轴承一般的角接触陶瓷轴承内外圈都是钢圈,滚动体是陶瓷材料。陶瓷具有密度小,刚度好,热膨胀系数小等优点。而且在理论计算和接触疲劳试验和压碎试验表明,混合式陶瓷轴承首先失效的是钢圈而不是陶瓷球。由于前面三种轴承理论寿命均为无穷大,特别是磁悬浮轴承还具有自动调节偏心等优点,在未来超高速机床市场上,随着技术的发展,磁悬浮轴承应是发展方向。而在一般的高速加工机床中,混合式陶瓷轴承或纯陶瓷轴承也将具有广泛的使用场合。

(3)润滑系统采用良好的润滑系统对高速电主轴性能有着重要的影响。典型的润滑方法是采用油雾润滑或气油混合物润滑。前者主是把润滑油雾化在对轴承进行润滑,润滑油不可再回收,对空污染较严重。后者是直接把润滑油利用高压空气吹进轴承,润滑作用的同时还起到散热的作用。


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