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電主軸廠家說(shuō)電主軸技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
一、繼續(xù)向高速度、高剛度方向發(fā)展
由于高速切削和實(shí)際應(yīng)用的需要,隨著主軸軸承及其潤(rùn)滑技術(shù)、精密加工技術(shù)、精密動(dòng)平衡技術(shù)、高速刀具及其接口技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控機(jī)床用電主軸高速化已成為目前發(fā)展的普遍趨勢(shì),如鉆、銑用電主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到140000r/min,PCB鉆孔機(jī)電主軸更是達(dá)到了250000r/min;加工中心用電主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)到42000r/min。在電主軸的系統(tǒng)剛度方面,由于軸承及其潤(rùn)滑技術(shù)的發(fā)展,電主軸的系統(tǒng)剛度越來(lái)越大,滿足了數(shù)控機(jī)床高速、高效和精密加工發(fā)展的需要。
二、向高速大功率、低速大轉(zhuǎn)矩方向發(fā)展
根據(jù)實(shí)際使用的需要,多數(shù)數(shù)控機(jī)床需要同時(shí)能夠滿足低速粗加工時(shí)的重切削、高速切削時(shí)精加工的要求,因此,機(jī)床電主軸應(yīng)該具備低速大轉(zhuǎn)矩、高速大功率的性能。如意大利、瑞士、德國(guó)等制造商生產(chǎn)的加工中心用電主軸,低速段輸出轉(zhuǎn)矩到200Nm以上的已經(jīng)不是難事,德國(guó)的數(shù)控銑床和車床用電主軸的最大扭矩更是達(dá)到了630N·m;在高速段大功率方面,一般在l0~50kW;國(guó)內(nèi)電主軸廠家的技術(shù)也在突飛猛進(jìn),用于航空器制造和模具加工;更有電主軸功率達(dá)到80kW 的報(bào)道。
三、進(jìn)一步向高精度、高可靠性和延長(zhǎng)工作壽命方向發(fā)展
用戶對(duì)數(shù)控機(jī)床的精度和使用可靠性提出了越來(lái)越高的要求,作為數(shù)控機(jī)床核心功能部件之一的電主軸,要求其本身的精度和可靠性隨之越來(lái)越高。如主軸徑向跳動(dòng)在0.001mm 以內(nèi)、軸向定位精度<0.0005mm以下。同時(shí),由于采用了特殊的精密主軸軸承、先進(jìn)的潤(rùn)滑方法以及特殊的預(yù)負(fù)荷施加方式,電主軸的壽命相應(yīng)得到了延長(zhǎng),其使用可靠性越來(lái)越高。Step—Tec的電主軸還加裝了加速度傳感器,降低軸承振動(dòng)加速度水平,為了監(jiān)視和限制軸承上的振動(dòng),安裝了振動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊,以延長(zhǎng)電主軸工作壽命。
四、電主軸內(nèi)裝電機(jī)性能和形式多樣化
為滿足實(shí)際應(yīng)用的需要,國(guó)產(chǎn)電主軸電機(jī)的性能得到了改善,主軸電機(jī)輸出的恒轉(zhuǎn)矩高轉(zhuǎn)速與恒功率高轉(zhuǎn)速之比(即恒功率調(diào)速范圍)達(dá)到了 l:14。此外,出現(xiàn)了永磁同步電機(jī)電主軸,與相同功率的異步電機(jī)電主軸相比,同步電機(jī)電主軸的外形尺寸小,有利于提高功率密度,實(shí)現(xiàn)小尺寸、大功率。
五、向快速啟、停方向發(fā)展
為縮短輔助時(shí)間,提高效率,要求數(shù)控機(jī)床電主軸的啟、停時(shí)間越短越好,因此需要很高的啟動(dòng)和停機(jī)加(減)速度。目前,國(guó)外機(jī)床電主軸的啟、停加速度可達(dá)到lg以上,全速啟、停時(shí)間在ls以內(nèi)。
六、軸承及其預(yù)載荷施加方式、潤(rùn)滑方式多樣化
除了常規(guī)的鋼制滾動(dòng)軸承外,近年來(lái)陶瓷球混合軸承越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用,潤(rùn)滑方式有油脂、油霧、油氣等,尤其是油氣潤(rùn)滑方法(又稱Oil-air),由于具有適應(yīng) 高速、環(huán)保節(jié)能的特點(diǎn),得到越來(lái)越廣泛的推廣和應(yīng)用;滾動(dòng)軸承的預(yù)負(fù)荷施加方式除了剛性預(yù)負(fù)荷(又稱定位預(yù)負(fù)荷)、彈性預(yù)負(fù)荷(又稱定壓預(yù)負(fù)荷)之外,又發(fā)展了一種智能預(yù)負(fù)荷方式,即利用液壓油缸對(duì)軸承施加預(yù)負(fù)荷,并且可以根據(jù)主軸的轉(zhuǎn)速、負(fù)載等具體工況控制預(yù)負(fù)荷的大小,使軸承的支承性能更加優(yōu)良。在非接觸形式軸承支承的電主軸方面,如磁浮軸承、氣浮軸承電主軸、液浮軸承電主軸等已經(jīng)有系列商品供應(yīng)市場(chǎng)。
七、刀具接口逐步趨于HSK、Capto刀柄技術(shù)
機(jī)床主軸高速化后,由于離心力作用,傳統(tǒng)的CAT(7:24)刀柄結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足使用要求,需要采用HSK(1:10)等其它符合高速要求的刀柄接口形式。HSK刀柄具有突出的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)聯(lián)接剛性、大的傳遞扭矩能力、高的刀具重復(fù)定位精度和聯(lián)接可靠性,特別適合在高速、高精度情況下使用。因此,HSK刀柄接口已經(jīng)廣泛為高速電主軸所采用。近年來(lái)由SANDVIK公司提出的Capto刀具接口也開始在機(jī)床行業(yè)得到應(yīng)用,其基本原理與HSK接口相似,但傳遞扭矩的能力稍大一些,缺點(diǎn)是主軸軸端內(nèi)孔加工困難較大,工藝比較復(fù)雜。
八、向多功能、智能化方向發(fā)展
在多功能方面,有角向停機(jī)精確定位(準(zhǔn)停)、C軸傳動(dòng)、換刀中空吹氣、中空通冷卻液、軸端氣體密封、低速轉(zhuǎn)矩放大、軸向定位精密補(bǔ)償、換刀自動(dòng)動(dòng)平衡技術(shù)等。在智能化方面,主要表現(xiàn)在各種安全保護(hù)和故障監(jiān)測(cè)診斷措施,如換刀聯(lián)鎖保護(hù)、軸承溫度監(jiān)控、電機(jī)過(guò)載和過(guò)熱保護(hù)、松刀時(shí)軸承卸荷保護(hù)、主軸振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測(cè)和故障異常診斷、軸向位置變化自動(dòng)補(bǔ)償、砂輪修整過(guò)程信號(hào)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制、刀具磨損和損壞信號(hào)監(jiān)控等,更配備安裝有診斷模塊,維修人員可通過(guò)紅外接口讀取數(shù)據(jù),識(shí)別過(guò)載,統(tǒng)計(jì)電主軸工作壽命。