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主軸所融合的技術(shù):高速軸承技術(shù):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承,內(nèi)外圈不接觸,理論上壽命無(wú)限;高速電機(jī)技術(shù):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(guò)一個(gè)叫定量閥的器件,精準(zhǔn)地控制每次潤(rùn)滑油的油量。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(jiǎn)化,基本上取消了帶輪傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。而油氣潤(rùn)滑,指的是潤(rùn)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(rùn)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(duì)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,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(wàn)甚至十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速,必須用一高頻變頻裝置來(lái)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。
空載機(jī)械摩擦損耗的大小主要取決于摩擦面的種類(lèi)和制造裝配的質(zhì)量摩擦面上空載時(shí)的作用力( 傳動(dòng)件的重量、偏心質(zhì)量、軸承的預(yù)緊力、皮帶拉力以及傳遞空載扭矩等) 摩擦系數(shù)及相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。對(duì)一臺(tái)已定的機(jī)床,各傳動(dòng)件的尺寸一定,在潤(rùn)滑情況保持不變的條件下,則各傳動(dòng)件的空載機(jī)械摩擦損耗隨摩擦表面相對(duì)轉(zhuǎn)速的提高而增加。由于主軸電動(dòng)機(jī)兩端就是主軸軸承,電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱會(huì)直接降低軸承的工作精度,如果主電動(dòng)機(jī)的散熱解決得不好,將會(huì)影響到機(jī)床工作的可靠性和穩(wěn)定性??梢哉J(rèn)為空載機(jī)械摩擦功率損耗與相對(duì)速度的一次方成正比。各傳動(dòng)件的攪油功率損耗主要決定于傳動(dòng)件的種類(lèi)、尺寸大小、浸油深度、油的粘度、油溫的變化和傳動(dòng)件的速度。對(duì)于一臺(tái)結(jié)構(gòu)一定的機(jī)床,在主軸箱內(nèi)油面高度固定不變的條件下,則各傳動(dòng)件的攪油功率損耗隨轉(zhuǎn)速的提高而增加。一般可以認(rèn)為各傳動(dòng)件的攪油功率損耗與轉(zhuǎn)速的平方成比例。正常情況下,對(duì)于采用飛濺潤(rùn)滑的主軸箱來(lái)說(shuō),由于軸位布局合理,浸油齒輪數(shù)目較少,油面高度適宜,則攪油功率損耗占全部空載功率損耗的比例很小,可以忽略??諝庾枇p耗功率就更小了,也可以忽略不計(jì)。這樣機(jī)床空載功率損耗的總數(shù),可以近似地認(rèn)為機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)空載功率與主軸箱全部軸之和成正比關(guān)系。
電主軸通常采用動(dòng)靜壓式軸承、復(fù)合陶瓷軸承或電磁懸浮軸承。隨著滾動(dòng)軸承制造技術(shù)的提高,后來(lái)出現(xiàn)了多種主軸用的高精度、高剛度滾動(dòng)軸承。動(dòng)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(zhì)量、延長(zhǎng)其刀具壽命、降低加工成本,這種軸承壽命多半無(wú)限長(zhǎng)。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(duì)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,但是由于電磁測(cè)控系統(tǒng)復(fù)雜,這種軸承價(jià)格十分昂貴,而且長(zhǎng)期居高不下,至今沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。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)。