浅谈CNC电主轴技术的发展趋势
公司新闻

    浅谈CNC电主轴技术的发展趋势

    日期:2019-06-24 09:36
    高速数控机床的作业功能,首先取决于高速电主轴的功能。数控机床高速电主轴单元影响加工体系的精度、稳定性及使用规模,其动力功能及稳定性对高速加工起着要害的效果。  
    跟着高速切削、超高速切削技能以及切削刀具的开展,越来越多的机械制作配备都不断地向高速、高精、高效以及高智能化转变,各职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能之一,其内置电主轴直驱单元现已成为最适合高功能工况的数控机床产品中心功能部件之一。高速数控机床设计制作中,高速电主轴最为要害。 
    电主轴 
    现在国外从事高速数控机床电主轴研发与生产的企业首要包括德国GMN、西门子、瑞士IBAG、美国Setco、意大利Omlet、Faemat、Gamfior以等公司的技能代表了这个领域的最高水平,国内的部分企业昊志瑞德沃斯品牌也渐渐做起来,有了必定商场。  
    这些公司生产的电主轴较之国内生产的有以下几个特色:功率大、转速高;选用高速、高刚度轴承,国外高速精细主轴上选用高速、高刚度轴承,首要有陶瓷轴承和液体动静压轴承,特别场合选用空气光滑轴承和磁悬浮轴承;精细加工与精细装配工艺水平高;配套操控体系水平高,这些操控体系包括转子主动平衡体系、轴承油气光滑与精细操控体系、定转子冷却温度精细操控体系和主轴变形温度补偿精细操控体系等。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产品化高速机床。  
    电主轴技能的开展趋势  
    1  
    继续向高速度、高刚度方向开展  
    因为高速切削和实际使用的需求,跟着主轴轴承及其光滑技能、精细加工技能、精细动平衡技能、高速刀具及其接口技能等相关技能的开展,数控机床用电主轴高速化已成为现在开展的普遍趋势,如钻、铣用电主轴,瑞士IBAG的HF42的转速到达140000r/min、英国WestWind公司的PCB钻孔机电主轴D1733更是到达了250000r/min;加工中心用电主轴,瑞士FISCHER最高转速到达42000r/min,意大利CAMFIOR到达了75000r/min。在电主轴的体系刚度方面,因为轴承及其光滑技能的开展,电主轴的体系刚度越来越大,满意了数控机床高速、高效和精细加工开展的需求。  
    2  
    电主轴
    向高速大功率、低速大转矩方向开展  
    根据实际使用的需求,大都数控机床需求同时可以满意低速粗加工时的重切削、高速切削时精加工的要求。因而,机床电主轴应该具有低速大转矩、高速大功率的功能。如意大利CAMFIOR、瑞士Step—Tec以及德国GMN等制作商生产的加工中心用电主轴,低速段输出转矩到200N·m以上的现已不是难事,德国CYTEC的数控铣床和车床用电主轴的最大转矩更是到达了630N·m;在高速段大功率方面,一般在l0~50kW;CYTEC电主轴的最大输出功率为50kW;瑞士Step—Tec电主轴的最大功率更是到达65kW(S1),用于航空器制作和模具加工;更有电主轴功率到达80kW的报导。  
    3  
    进一步向高精度、高可靠性和延伸作业寿数方向开展  
    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,作为数控机床中心功能部件之一的电主轴,要求其自身的精度和可靠性随之越来越高。如主轴径向跳动在0.001mm以内、轴向定位精度在0.5µm以下。同时,因为选用了特别的精细主轴轴承、先进的光滑办法以及特别的预负荷施加办法,电主轴的寿数相应得到了延伸,其使用可靠性越来越高。Step—Tec的电主轴还加装了加速度传感器,降低轴承振荡加速度水平,为了监视和限制轴承上的振荡,安装了振荡监测模块,以延伸电主轴作业寿数。  
    4  
    电主轴内装电动机功能和办法多样化  
    为满意实际使用的需求,电主轴电动机的功能得到了改进,如瑞士FISCHER主轴电动机输出的恒转矩高转速与恒功率高转速之比(即恒功率调速规模)到达了l:14。此外,呈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度小,有利于进步功率密度,实现小尺度、大功率。  
    5  
    快速发动、中止响应速度加快  
    为缩短辅助时刻,进步效率,要求数控机床电主轴的启、停时刻越短越好,因而需求很高的发动和停机加(减)速度。现在,国外机床电主轴的启、停加速度可到达lg以上,全速启、停时刻在ls以内。  
    6  
    轴承及其预载荷施加办法、光滑办法多样化  
    除了惯例的钢制滚动轴承外,近年来陶瓷球混合轴承越来越得到广泛的使用,光滑办法有油脂、油雾和油气等,尤其是油气光滑办法(又称Oil-air),因为具有适应高速、环保节能的特色,得到越来越广泛的推广和使用;滚动轴承的预负荷施加办法除了刚性预负荷(又称定位预负荷)、弹性预负荷(又称定压预负荷)之外,又开展了一种智能预负荷办法,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、负载等具体工况操控预负荷的巨细,使轴承的支承功能更加优秀。在非接触办法轴承支承的电主轴方面,如磁浮轴承、气浮轴承电主轴(瑞士IBAG等)、液浮轴承电主轴(美国Ingersoll等)等现已有系列产品供应商场。  
    7  
    刀具接口逐渐趋于HSK、Capto刀柄技能  
    电主轴
    机床电主轴高速化后,因为离心力效果,传统的CAT(7:24)刀柄结构现已不能满意使用要求,需求选用HSK(1:10)等其它契合高速要求的刀柄接口办法。HSK刀柄具有杰出的静态和动态联接刚性、大的传递转矩能力、高的刀具重复定位精度和联接可靠性,特别适合在高速、高精度情况下使用。因而,HSK刀柄接口现已广泛为高速电主轴所选用(如瑞士的IBAG、德国的CYTEC和意大利CAMFIOR等)。近年来由SANDVIK公司提出的Capto刀具接口也开始在机床职业得到使用,其基本原理与HSK接口相似,但传递转矩的能力稍大一些,缺陷是主轴轴端内孔加工困难较大,工艺比较复杂。  
    8  
    向多功能、智能化方向开展  
    在多功能方面,有角向停机准确定位(准停)、C轴传动、换刀中空吹气、中空通冷却液、轴端气体密封、低速转矩放大、轴向定位精细补偿以及换刀主动动平衡技能等。在智能化方面,首要表现在各种安全维护和毛病监测诊断办法,如换刀联锁维护、轴承温度监控、电机过载和过热维护、松刀时轴承卸荷维护、主轴振荡信号监测和毛病异常诊断、轴向位置变化主动补偿、砂轮修整进程信号监测和主动操控以及刀具磨损和损坏信号监控等,如Step-Tec电主轴安装有诊断模块,修理人员可通过红外接口读取数据,辨认过载,计算电主轴作业寿数。