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CNC電主軸技術未來的發展趨勢是怎樣的?

發布時間2018-11-17 09:58:32

  高速數控機床的工作性能,首先取決于高速主軸的性能。數控機床高速電主軸單元影響加工系統的精度、穩定性及應用范圍,其動力性能及穩定性對高速加工起著關鍵的作用。

 
  隨著高速切削、超高速切削技術以及切削刀具的發展,越來越多的機械制造裝備都不斷地向高速、高精、高效以及高智能化轉變,各行業對高速數控機床的需求與日俱增。其中高速電主軸是數控機床高新技術之一,其內置電主軸直驅單元已經成為最適宜高性能工況的數控機床產品核心功能部件之一。高速數控機床設計制造中,高速電主軸最為關鍵。
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  國外公司生產的電主軸較之國內生產的有以下幾個特點:功率大、轉速高;采用高速、高剛度軸承,國外高速精密主軸上采用高速、高剛度軸承,主要有陶瓷軸承和液體動靜壓軸承,特殊場合采用空氣潤滑軸承和磁懸浮軸承;精密加工與精密裝配工藝水平高;配套控制系統水平高,這些控制系統包括轉子自動平衡系統、軸承油氣潤滑與精密控制系統、定轉子冷卻溫度精密控制系統和主軸變形溫度補償精密控制系統等。在此基礎之上,這些外國廠家如美國、日本、德國、意大利和瑞士等工業發達國家已生產了多種商品化高速機床。
 
  CNC電主軸技術的發展趨勢:
 
  1、軸承及其預載荷施加方式、潤滑方式多樣化。除了常規的鋼制滾動軸承外,近年來陶瓷球混合軸承越來越得到廣泛的應用,潤滑方式有油脂、油霧和油氣等,尤其是油氣潤滑方法(又稱Oil-air),由于具有適應高速、環保節能的特點,得到越來越廣泛的推廣和應用;滾動軸承的預負荷施加方式除了剛性預負荷(又稱定位預負荷)、彈性預負荷(又稱定壓預負荷)之外,又發展了一種智能預負荷方式,即利用液壓油缸對軸承施加預負荷,并且可以根據主軸的轉速、負載等具體工況控制預負荷的大小,使軸承的支承性能更加優良。
 
  2、進一步向高精度、高可靠性和延長工作壽命方向發展用戶對數控機床的精度和使用可靠性提出了越來越高的要求,作為數控機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越高。如主軸徑向跳動在0.001 mm以內、軸向定位精度在0.5 ?m以下。同時,由于采用了特殊的精密主軸軸承、先進的潤滑方法以及特殊的預負荷施加方式,電主軸的壽命相應得到了延長,其使用可靠性越來越高。
 
  3、繼續向高速度、高剛度方向發展。由于高速切削和實際應用的需要,隨著主軸軸承及其潤滑技術、精密加工技術、精密動平衡技術、高速刀具及其接口技術等相關技術的發展,數控機床用電主軸高速化已成為目前發展的普遍趨勢。在電主軸的系統剛度方面,由于軸承及其潤滑技術的發展,電主軸的系統剛度越來越大,滿足了數控機床高速、高效和精密加工發展的需要。
 
  4、電主軸內裝電動機性能和形式多樣化。為滿足實際應用的需要,電主軸電動機的性能得到了改善。此外,出現了永磁同步電動機電主軸,與相同功率的異步電動機電主軸相比,同步電動機電主軸的外形尺寸小,有利于提高功率密度,實現小尺寸、大功率。
 
  5、快速啟動、停止響應速度加快。為縮短輔助時間,提高效率,要求數控機床電主軸的啟、停時間越短越好,因此需要很高的啟動和停機加(減)速度。目前,國外機床電主軸的啟、停加速度可達到lg以上,全速啟、停時間在l s以內。
 
  6、向高速大功率、低速大轉矩方向發展。根據實際使用的需要,多數數控機床需要同時能夠滿足低速粗加工時的重切削、高速切削時精加工的要求。因此,機床電主軸應該具備低速大轉矩、高速大功率的性能。
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