高速電主軸的特點(diǎn):它具有高轉(zhuǎn)速、高精密、噪聲低、低溫升、體積小、安裝方便等特點(diǎn)，是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床主要的關(guān)鍵部件。它與早年應(yīng)用于內(nèi)圓磨床的內(nèi)裝式電機(jī)主軸的區(qū)別是采用了變頻調(diào)速技術(shù)，主軸有較大的驅(qū)動(dòng)功率和轉(zhuǎn)矩，并有一系列主軸振動(dòng)、軸承溫升等參數(shù)的傳感器及其檢測(cè)控制系統(tǒng)。因此電主軸及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一種技術(shù)含量很高的機(jī)電一體化產(chǎn)品，涉及機(jī)械、電機(jī)、驅(qū)動(dòng)與控制、支承、潤滑、材料熱處理及振動(dòng)等諸多領(lǐng)域，是一套相對(duì)獨(dú)立、完整的智能型功能部件。高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電主軸的主軸形式是將主軸電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子直接裝入主軸組件的內(nèi)部，即把高速電機(jī)置于精密主軸內(nèi)部，定制主軸批發(fā)，電主軸的電機(jī)轉(zhuǎn)子就是主軸，主軸的殼體就是電機(jī)的機(jī)座，實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)速電機(jī)和主軸一體，電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸，形成電主軸。電主軸取消了電機(jī)到主軸傳動(dòng)鏈中的齒輪、皮帶等一切中間環(huán)節(jié)，動(dòng)力源對(duì)主軸的直接傳動(dòng)，傳動(dòng)鏈長度為零，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床主軸系統(tǒng)的“零傳動(dòng)”。高速主軸單元主要有高速電主軸，氣動(dòng)主軸和水動(dòng)主軸。其中高速電主軸常見，高速電主軸單元是高速加工機(jī)場(chǎng)中關(guān)鍵的部件之一。目前大多數(shù)電主軸結(jié)構(gòu)都是把加工主軸與電機(jī)轉(zhuǎn)軸做成一體，以實(shí)現(xiàn)零傳動(dòng)。同時(shí)電機(jī)外殼帶有冷卻系統(tǒng)，高速電主軸主要有帶冷卻系統(tǒng)的殼體，定子、轉(zhuǎn)子、軸承等部分組成，工作時(shí)通過改變電流的頻率來實(shí)現(xiàn)增減速度。

 

      轉(zhuǎn)子散熱條件差，又直接安裝在主軸上，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減小電動(dòng)機(jī)徑向傳熱熱阻，使轉(zhuǎn)子的發(fā)熱量盡可能多地通過氣隙傳到定子和殼體中去，并由冷卻液帶走。為了提高散熱效果，保證電動(dòng)機(jī)的絕緣安全，高速電主軸采用油一水熱交換循環(huán)冷卻系統(tǒng)如圖3 所示。系統(tǒng)采用連續(xù)、大流量、冷卻油對(duì)定子進(jìn)行循環(huán)冷卻，冷卻油從主軸殼體上的入油口輸入，通過定子冷卻套上的螺旋槽，與電動(dòng)機(jī)定子進(jìn)行充分的熱交換，廣東定制主軸，將電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的絕大部分熱量轉(zhuǎn)移到油中，從殼體的出油口輸出，然后流經(jīng)逆流式冷卻交換器，與冷卻水進(jìn)行再一次熱交換，將熱油溫度降到接近室溫后，流回油箱，再經(jīng)過壓力泵增壓輸?shù)饺胗涂?，從而?shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻。根據(jù)主軸電動(dòng)機(jī)的要求，冷卻油的入口溫度T 在10 ～ 40 ℃之間，定制主軸品牌，溫升不得超過10 ℃。

 

      內(nèi)圈由于離心力而產(chǎn)生膨脹，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)。與滾動(dòng)體接觸應(yīng)力變大，使內(nèi)部預(yù)載荷增加、游隙變小、發(fā)熱增加。針對(duì)此問題，開發(fā)出內(nèi)圈為不銹鋼的新型混合陶瓷球軸承。由于不銹鋼的線膨脹系數(shù)比軸承鋼小20%因而能進(jìn)一步控制軸承在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)因內(nèi)圈膨脹而造成的預(yù)載荷增加。潤滑條件充沛，固定預(yù)載荷下dmN值可提高1.2倍。定位預(yù)載緊的情況下，近來有資料介紹。內(nèi)圈也使用陶瓷材料的混合型角接觸球軸承。因?yàn)閮?nèi)圈也使用陶瓷材料，軸承內(nèi)徑或滾道離心膨脹小，預(yù)緊的增加也較小，加之剛性好，球和滾道的接觸面積小，所以發(fā)熱和膨脹也較小，可以比僅球?yàn)樘沾傻妮S承達(dá)到更高轉(zhuǎn)速。但是正是由于高速旋轉(zhuǎn)時(shí)離心和膨脹小，與金屬制主軸之間的配合應(yīng)力如果過大就可能產(chǎn)生破壞甚至碎裂。

 

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