電主軸的分類及性能對(duì)比分析
電主軸是將機(jī)床主軸功能與電機(jī)功能從結(jié)構(gòu)上融為一體的新型主軸部件,即將高速電機(jī)置于主軸部件內(nèi)部,通過(guò)控制系統(tǒng),使主軸獲得所需的工作速度和扭矩,因而也被稱為內(nèi)裝式電主軸;它省去了皮帶、齒輪或聯(lián)軸器的傳動(dòng)環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)了機(jī)床主軸系統(tǒng)的“零傳動(dòng)”,是數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的重大變革;它克服了傳統(tǒng)機(jī)械主軸在高速下打滑、振動(dòng)和噪聲大、慣量大等缺點(diǎn),有效改善了主軸高速情況下的整體性能,具有機(jī)械主軸不可替代的優(yōu)越性:
第一,由于電主軸由內(nèi)裝式電機(jī)直接驅(qū)動(dòng),省去了中間變速和傳動(dòng)裝置,具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、噪聲低、振動(dòng)小和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小等特點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)很高的速度、加速度及定角度的快速啟停,且動(dòng)態(tài)精度和穩(wěn)定性更好,可滿足數(shù)控機(jī)床進(jìn)行高速切削和精密加工的需要;由于沒(méi)有中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)的外力作用,電主軸工作時(shí)運(yùn)行更加平穩(wěn),主軸軸承所承受的動(dòng)負(fù)荷較小,延長(zhǎng)了其精度壽命;利用交流變頻和矢量控制技術(shù),電主軸可在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)極變速,以適應(yīng)機(jī)床工作時(shí)各種工況和負(fù)載變化的需要。
第二,電主軸的電機(jī)內(nèi)藏式結(jié)構(gòu)使其從機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)中相對(duì)獨(dú)立出來(lái),形成一個(gè)功能相對(duì)完整的“主軸單元”,從而促進(jìn)了機(jī)床結(jié)構(gòu)的模塊化。電主軸廠商根據(jù)機(jī)床的用途、結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)等特征形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的產(chǎn)品,供機(jī)床制造商選用,改變了傳統(tǒng)機(jī)床廠商“大而全”的生產(chǎn)模式,縮短了機(jī)床的研發(fā)和生產(chǎn)周期,更加適應(yīng)快速多變的市場(chǎng)環(huán)境。此外,標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的電主軸產(chǎn)品易于形成專業(yè)化、規(guī)?;纳a(chǎn)能力,從而促進(jìn)制造成本的降低。
第三,某些高檔數(shù)控機(jī)床,如并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床、五面體加工中心、小孔和微孔加工機(jī)床等,由于加工工藝和加工對(duì)象的特殊性,其對(duì)主軸的轉(zhuǎn)速、精度以及機(jī)床的結(jié)構(gòu)都有特殊要求。電主軸憑借一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和高轉(zhuǎn)速、高精度的優(yōu)異性能,有效地實(shí)現(xiàn)了某些高檔數(shù)控機(jī)床的特殊要求。
電主軸是數(shù)控機(jī)床三大高新技術(shù)之一(高速電主軸、數(shù)控系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng))。隨著數(shù)控技術(shù)及切削刀具的快速發(fā)展,越來(lái)越多的機(jī)械裝備都在向高速、高精、高效、高智能化發(fā)展,電主軸已成為最適宜高性能數(shù)控機(jī)床的核心功能部件之一,電主軸技術(shù)水平的高低和質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定和影響著機(jī)床的品質(zhì)、性能、工作效率及運(yùn)行穩(wěn)定性。在部分領(lǐng)域用電主軸取代傳統(tǒng)機(jī)械主軸是機(jī)床工業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)。
電主軸按采用的軸承類型可分為滾動(dòng)軸承、氣浮軸承、液體滑動(dòng)軸承和磁懸浮軸承等支承的電主軸,其中滾動(dòng)軸承、氣浮軸承、液體滑動(dòng)軸承是目前電主軸應(yīng)用最廣泛的軸承類型。其各自的優(yōu)缺點(diǎn)、技術(shù)難點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ρ热缦拢?/span>