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電主軸具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、噪聲低、響應快等優(yōu)點,而且轉(zhuǎn)速高、功率大,簡化機床設計,易于實現(xiàn)主軸定位,是高速主軸單元中的一種理想結(jié)構(gòu)。電主軸軸承采用高速軸承技術,耐磨耐熱,壽命是傳統(tǒng)軸承的幾倍。電主軸通常采用動靜承、復合陶瓷軸承或電磁懸浮軸承。動靜承具有很高的剛度和阻尼,能大幅度提高加工效率、加工質(zhì)量、延長刀具壽命、降低加工成本,這種軸承壽命多半無限長。
復合陶瓷軸承目前在電主軸單元中應用較多,這種軸承滾動體使用熱壓Si3N4陶瓷球,軸承套圈仍為鋼圈,標準化程度高,對機床結(jié)構(gòu)改動小,易于維護。電磁懸浮軸承高速性能好,精度高,容易實現(xiàn)診斷和在線監(jiān)控,但是由于電磁測控系統(tǒng)復雜,這種軸承價格十分昂貴,而且長期居高不下,至今沒有得到廣泛應用。
由于消費者多樣化的需求和生產(chǎn)者降低成本的需要,各種具有高生產(chǎn)率和高靈活性的生產(chǎn)體系逐漸建立起來,其中自動換刀數(shù)控機床承擔著核心任務,近來,對提高機床加工效率有了更進一步的高速、高精度、的要求,人們不斷地對主軸、進給、刀具交換等各個系統(tǒng)進行技術開發(fā),因此,相應地出現(xiàn)了如電主軸驅(qū)動單元、滾珠絲杠、直線導軌等功能部件。
電主軸(是“高頻主軸”High Frequency Spindle的簡稱),又稱內(nèi)裝式電機主軸單元,其主要特征是將電機內(nèi)置于主軸內(nèi)部直接驅(qū)動主軸,實現(xiàn)電機、主軸一體化的功能。是省略齒輪傳動、變速裝置(如皮帶、聯(lián)軸節(jié))等中間傳動件的直接驅(qū)動方式。?
電主軸是電動機與主軸融合在一起的產(chǎn)物,電動機的轉(zhuǎn)子即為主軸的旋轉(zhuǎn)部分,理論上可以把電主軸看作一臺高速電動機。關鍵技術是高速度下的動平衡;
電主軸是一個高精度的執(zhí)行元件,而影響電主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素有:
主軸誤差主要包括主軸支承軸頸的圓度誤差、同軸度誤差(使主軸軸心線發(fā)生偏斜)和主軸軸頸軸向承載面與軸線的垂直度誤差(影響主軸軸向竄動量)
軸承誤差包括滑動軸承內(nèi)孔或滾動軸承滾道的圓度誤差,滑動軸承內(nèi)孔或滾動軸承滾道的波度,滾動軸承滾子的形狀與尺寸誤差,軸承定位端面與軸心線垂直度誤差,軸承端面之間的平行度誤差,軸承間隙以及切削中的受力變形等。
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