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電主軸是在數(shù)控機床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術(shù),它與直線電機技術(shù)、高速刀具技術(shù)一起,把高速加工推向一個-。電主軸是一套組件,它包括電主軸本身及其附件:電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置、內(nèi)置編碼器、換刀裝置等。電動機的轉(zhuǎn)子直接作為機床的主軸,主軸單元的殼體就是電動機機座,并且配合其他零部件,實現(xiàn)電動機與機床主軸的一體化。隨著電氣傳動技術(shù)(變頻調(diào)速技術(shù)、電動機矢量控制技術(shù)等)的迅速發(fā)展和日趨完善,高速數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)已得到-的簡化,基本上取消了帶輪傳動和齒輪傳動。機床主軸由內(nèi)裝式電動機直接驅(qū)動,高速主軸,從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零,實現(xiàn)了機床的“零傳動”。這種主軸電動機與機床主軸“合二為一”的傳動結(jié)構(gòu)形式,使主軸部件從機床的傳動系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)中相對獨立出來,因此可做成“主軸單元”,俗稱“電主軸”(electricspindle,motor spindle)。由于當(dāng)前電主軸主要采用的是交流高頻電動機,故也稱為“高頻主軸”(high frequen-dle)。由于沒有中間傳動環(huán)節(jié),有時又稱它為“直接傳動主軸”(direct drive spindle)。
采用滑動軸承作支承時,主軸以其軸頸在軸承孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。對于車床類機床,在加工過程中,主軸的受力方向是一定的,主軸軸頸被切削-向軸承孔表面的固定地方。這時主軸軸頸的不同部位和軸承孔內(nèi)的某一固定部位相接觸,所以軸頸的圓度誤差會使主軸回轉(zhuǎn)產(chǎn)生純徑向跳動,而軸承孔的形狀誤差對主軸回轉(zhuǎn)精度的影響很小。對于鏜床類機床,作用在主軸上的切削力是隨鏜刀的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動的,軸頸上的某一固定部位與軸承孔表面的不同部位相接觸,因此軸承孔的圓度誤差會引起鏜床主軸的純徑向跳動,而鏜床主軸軸頸形狀誤差對主軸回轉(zhuǎn)精度的影響不大。
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;有時也采用電磁懸浮軸承或靜-承,內(nèi)外圈不接觸,理論上壽命-;高速電機技術(shù):主軸是電動機與主軸融合在一起的產(chǎn)物,-高速主軸,動機的轉(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高速電動機。關(guān)鍵技術(shù)是高速度下的動平衡;潤滑:主軸的潤滑一般采用定時定量油氣潤滑;也可以采用脂潤滑,但相應(yīng)的速度要打折扣。所謂定時,就是每隔一定的時間間隔注一次油。所謂定量,高速主軸加工廠,就是通過一個叫定量閥的器件,-地控制每次潤滑油的油量。而油氣潤滑,指的是潤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,高速主軸生產(chǎn)廠家,起不到潤滑作用;太多,在軸承高速旋轉(zhuǎn)時會因油的阻力而-。冷卻裝置:為了盡快給高速運行的電主軸散熱,通常對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:為了實現(xiàn)自動換刀以及剛性攻螺紋,主軸內(nèi)置一脈沖編碼器,以實現(xiàn)準(zhǔn)確的相角控制以及與進給的配合。自動換刀裝置:為了應(yīng)用于加工中心主軸配備了自動換刀裝置,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:要實現(xiàn)電主軸每分鐘幾萬甚至十幾萬轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速,必須用一高頻變頻裝置來驅(qū)動電主軸的內(nèi)置高速電動機,變頻器的輸出頻率必須達到上千或幾千赫茲。
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