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CNC电主轴技术未来的发展趋势是怎样的?

发布时间2018-11-17 09:58:32

  高速数控机床的工作性能,首先取决于高速主轴的性能。数控机床高速电主轴单元影响加工系统的精度、稳定性及应用范围,其动力性能及稳定性对高速加工起着关键的作用。

 
  随着高速切削、超高速切削技术以及切削刀具的发展,越来越多的机械制造装备都不断地向高速、高精、高效以及高智能化转变,各行业对高速数控机床的需求与日俱增。其中高速电主轴是数控机床高新技术之一,其内置电主轴直驱单元已经成为最适宜高性能工况的数控机床产品核心功能部件之一。高速数控机床设计制造中,高速电主轴最为关键。
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  国外公司生产的电主轴较之国内生产的有以下几个特点:功率大、转速高;采用高速、高刚度轴承,国外高速精密主轴上采用高速、高刚度轴承,主要有陶瓷轴承和液体动静压轴承,特殊场合采用空气润滑轴承和磁悬浮轴承;精密加工与精密装配工艺水平高;配套控制系统水平高,这些控制系统包括转子自动平衡系统、轴承油气润滑与精密控制系统、定转子冷却温度精密控制系统和主轴变形温度补偿精密控制系统等。在此基础之上,这些外国厂家如美国、日本、德国、意大利和瑞士等工业发达国家已生产了多种商品化高速机床。
 
  CNC电主轴技术的发展趋势:
 
  1、轴承及其预载荷施加方式、润滑方式多样化。除了常规的钢制滚动轴承外,近年来陶瓷球混合轴承越来越得到广泛的应用,润滑方式有油脂、油雾和油气等,尤其是油气润滑方法(又称Oil-air),由于具有适应高速、环保节能的特点,得到越来越广泛的推广和应用;滚动轴承的预负荷施加方式除了刚性预负荷(又称定位预负荷)、弹性预负荷(又称定压预负荷)之外,又发展了一种智能预负荷方式,即利用液压油缸对轴承施加预负荷,并且可以根据主轴的转速、负载等具体工况控制预负荷的大小,使轴承的支承性能更加优良。
 
  2、进一步向高精度、高可靠性和延长工作寿命方向发展用户对数控机床的精度和使用可靠性提出了越来越高的要求,作为数控机床核心功能部件之一的电主轴,要求其本身的精度和可靠性随之越来越高。如主轴径向跳动在0.001 mm以内、轴向定位精度在0.5 ?m以下。同时,由于采用了特殊的精密主轴轴承、先进的润滑方法以及特殊的预负荷施加方式,电主轴的寿命相应得到了延长,其使用可靠性越来越高。
 
  3、继续向高速度、高刚度方向发展。由于高速切削和实际应用的需要,随着主轴轴承及其润滑技术、精密加工技术、精密动平衡技术、高速刀具及其接口技术等相关技术的发展,数控机床用电主轴高速化已成为目前发展的普遍趋势。在电主轴的系统刚度方面,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、高效和精密加工发展的需要。
 
  4、电主轴内装电动机性能和形式多样化。为满足实际应用的需要,电主轴电动机的性能得到了改善。此外,出现了永磁同步电动机电主轴,与相同功率的异步电动机电主轴相比,同步电动机电主轴的外形尺寸小,有利于提高功率密度,实现小尺寸、大功率。
 
  5、快速启动、停止响应速度加快。为缩短辅助时间,提高效率,要求数控机床电主轴的启、停时间越短越好,因此需要很高的启动和停机加(减)速度。目前,国外机床电主轴的启、停加速度可达到lg以上,全速启、停时间在l s以内。
 
  6、向高速大功率、低速大转矩方向发展。根据实际使用的需要,多数数控机床需要同时能够满足低速粗加工时的重切削、高速切削时精加工的要求。因此,机床电主轴应该具备低速大转矩、高速大功率的性能。
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