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电主轴:提高机床加工效率和质量的关键

电主轴:提高机床加工效率和质量的关键

发布日期:2023-11-09 编辑: 点击:

    1、何为电主轴

    电主轴是将机床主轴与主轴电机集成在数控机床领域的一项新技术。高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内部电机直接驱动,将机床主传动链的长度缩短为零,实现了机床的“零传动”。这种主轴电机与机床主轴“合二为一”的传动结构使主轴部件相对独立于机床的传动系统和整体结构。

    英语中有许多电主轴的称谓,如Electric-spindle,Electro-spindle,Motorspindle和Motoridspindle等;由于电主轴可采用交流高频电机作为动力源,因此又称“高频主轴”(HighFrequencySpindle);由于没有中间传动环节,有时又称“直接传动主轴”(DirectDriveSpindle);由于电机安装在主轴内部,又称“内装电机主轴”(Build-inMotorSpindle)。


    2、电主轴的基本构成

    高速电主轴由动力源(电机转子和定子)组成、主轴(转轴)、前后轴承、冷却套、主轴单元外壳、各种连接装置、刀具接口等基本机械部件。

    电主轴采用无壳电机,电机内置,转子热安装在主轴零件上,与主轴集成,主轴由前后轴承支撑,压力配合产生的摩擦力实现大扭矩通道。压力谷清理了主轴上所有形式的键连接和螺纹连接,可以使主轴的运行部分达到准确的动平衡。电机定子安装在冷却套中,并通过冷却套固定在电主轴的外壳中。因此,电机转子直接作为机床的主轴,主轴单元的外壳为电机座椅。

    主轴后端配有测速和角位移传感器(旋转编码器),实现电机的全闭环控制。主轴前端外伸部分的内锥孔和端面用于安装和固定可更换的手柄。电源接口用于与驱动器的电气连接。通电后,转子可以直接驱动主轴旋转,主轴的速度由电机的变频调速和矢量控制装置改变。

电主轴

    3、主轴的发展趋势

    电主轴的总体发展趋势是:大功率、高速、高主轴旋转精度。

    大功率:电主轴向高速大功率、低速大扭矩方向发展。根据实际应用需要,大多数数控机床在低速粗加工时需要满足重切割和高速精加工的要求,因此电主轴应具有低速大扭矩、高速大功率的性能。

    高速:电主轴继续向高速、高刚度发展。在电主轴轴承及其润滑技术、精细加工技术、精细动平衡技术等不断发展的背景下,数控机床电主轴的高速已成为当前发展的普遍趋势。在刚性方面,由于轴承及其润滑技术的发展,电主轴的系统刚度越来越大,满足了数控机床高速、精细加工发展的需要。

    高精度:电主轴进一步向高精度、高可靠性和长寿命方向发展。由于终端用户对数控机床的精度和可靠性提出了越来越高的要求,电主轴的精度和可靠性也不断提高。同时,由于采用了特殊的精细轴承、先进的润滑方法和特殊的预负荷施加方法,电主轴的使用寿命相应延长,使用可靠性越来越高。


    4、电主轴的重要性

    设备制造业是国民经济的支柱产业,机床工业是设备制造业的基石。所有有精度要求的零件和设备都需要机床加工。机床主轴的旋转由电机驱动。传统机床是通过皮带轮驱动齿轮箱输入轴的异步电机,通过齿轮箱齿轮啮合的转换实现电机主轴的调速。电主轴是高精度机床的核心功能部件。刀具直接安装在电机转子上,节省了中间皮带轮和齿轮箱的传动环节。其功能是驱动刀具或工件旋转,实现高速、精细的加工。机床主轴的性能在很大程度上决定了机床的加工效率和质量,对机床的性能有着至关重要的影响。


    5、如何选择电主轴?

    根据现场需要选择电主轴,找到合适的电主轴产品。

    一定要注意电主轴的应用场所。不同应用场合的接口不同。此外,还需要了解工况的功率要求和本功率下相应的转速;

    刀具接口需要清晰,一般固定接口转速只能用于规定的电主轴。

    如果需要更高速度的电主轴,刀具接口需要选择相应的等高速刀具接口,数控铣削电主轴上的弹簧夹头也有一定的较高速度;

    磨削电主轴一般为水平扭矩设计电机,电机较高速度、功率和电压等比关系,电压和功率随电主轴速度线性增加,表示电流基本恒定,因为扭矩和电流之间的关系是线性关系,所以称为恒转矩电机。

    

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