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高速電主軸技術的現狀與發展趨勢

作者: 發布時間:2015-11-26 瀏覽次數:1134
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  高速電主軸對數控機床的發展以及金屬切削技術的影響

  對于數控機床模塊化設計、簡化機床結構、提高機床性能方面的作用

  (1)簡化結構,促進機床結構模塊化

  電主軸可以根據用途、結構、性能參數等特征形成標準化、系列化產品,供主機選用,從而促進機床結構模塊化。

  (2)降低機床成本,縮短機床研制周期

  一方面,標準化、系列化的電主軸產品易于形成專業化、規模化生產,實現功能部件的低成本制造;另一方面,采用電主軸后,機床結構的簡單化和模塊化,也有利于降低機床成本。此外,還可以縮短機床研制周期,適應目前快速多變的市場趨勢。

  (3)改善機床性能,提高可靠性

  采用電主軸結構的數控機床,由于結構簡化,傳動、連接環節減少,因此提高了機床的可靠性;技術成熟、功能完善、性能優良、質量可靠的電主軸功能部件使機床的性能更加完善,可靠性得以進一步提高。

  (4)實現某些高檔數控機床的特殊要求

  有些高檔數控機床,如并聯運動機床、五面體加工中心、小孔和超小孔加工機床等,必須采用電主軸,方能滿足完善的功能要求。

  促進了高速切削技術在機械加工領域的廣泛應用

  電主軸系由內裝式電機直接驅動,以滿足高速切削對機床“高速度、高精度、高可靠性及小振動”的要求,與機床高速進給系統、高速刀具系統一起組成高速切削所需要的必備條件。電主軸技術與電機變頻、閉環矢量控制、交流伺服控制等技術相結合,可以滿足車削、銑削、鏜削、鉆削、磨削等金屬切削加工的需要。采用高速加工技術可以解決機械產品制造中的諸多難題,取得特殊的加工精度和表面質量,因此這項技術在各類裝備制造業中得到越來越廣泛的應用,正在成為當今金切加工的主流技術。高精度、高轉速數控機床主軸單元是承載高速切削技術的主體之一,是高精度、高效率高檔數控機床的核心功能部件,是航空航天、汽車、船舶、精密模具、精密機械等尖端產品制造領域所需高檔加工母機的核心部件。目前國內外電主軸技術的發展十分迅速,各生產廠商都在高可靠性、節能性、高精度、高加工效率、環保性、智能化等方面進行持續的科技攻關,以期形成自身的特色,占領電主軸技術發展的制高點。

  國外電主軸技術的發展趨勢

  國外電主軸最早用于內圓磨床,上世紀80年代,隨著數控機床和高速切削技術的發展和需要,逐漸將電主軸技術應用于加工中心、數控銑床等高檔數控機床,成為近年來機床技術所取得的重大成就之一。隨著機床技術、高速切削技術的發展和實際應用的需要,對機床電主軸的性能也提出了越來越高的要求,目前國外從事高速數控機床電主軸研發與生產的企業主要有如下幾家:德國GMN、西門子、瑞士IBAG、美國Setco、意大利Omlet、Faemat、Gamfior、日本大隈等,其中尤以GMN、IBAG、Omlet、Setco、Gammfier等幾家的技術水平代表了這個領域的世界先進水平。這些公司生產的電主軸較之國內生產的有以下幾個特點 :①功率大、轉速高。②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。③精密加工與精密裝配工藝水平高。④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、主軸變形溫度補償精密控制系統等。并在此基礎之上,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。如瑞士米克朗公司,就是世界上著名的精密機床制造商。它生產的機床配備最高達 60000r/min的高速電主軸,可以滿足不同的切削要求,所有的電主軸均裝有恒溫冷卻水套對主軸電機和軸承進行冷卻,并通過高壓油霧對復合陶瓷軸承進行潤滑。所有的電主軸均采用矢量控制技術,可以在低轉速時輸出大扭矩。


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