高速電主軸在工作時,內(nèi)裝電機和滾動軸承在轉(zhuǎn)動的過程中將產(chǎn)生大量的熱,由于電主軸結構緊湊、空隙較小、自發(fā)散熱效果較弱,如果熱量得不到及時的散發(fā),會導致電主軸內(nèi)部零件之間產(chǎn)生不同程度的熱膨脹,從而影響電主軸剛度和加工精度等性能參數(shù),更會嚴重影響主軸的使用壽命。下面介紹兩種高速電主軸常見的冷卻方式。
對于電主軸的整體冷卻,通常有液體冷卻和空氣強制冷卻兩種方式。
(1)液體冷卻是指在電主軸的內(nèi)部設計冷卻水循環(huán),在外部配備相應的冷卻機,使冷卻液體在主軸內(nèi)部循環(huán)帶走內(nèi)部熱量。這種冷卻方式的優(yōu)點設計簡單可靠,冷卻效果較為明顯,缺點是對主軸軸芯的冷卻效果比較差,冷卻機的成本比較高。
(2)空氣強制冷卻是指在電主軸的殼體與電機定子之間設計一個強制對流的通道,電機的發(fā)熱量通過熱傳導進入到強制對流區(qū),zui后把熱量帶入空氣中,實現(xiàn)電主軸的恒溫工作。空氣強制冷卻具有無污染的特點。如果使用靜壓氣體軸承,可以利用靜壓氣體軸承的氣體在主軸內(nèi)部循環(huán)帶走一部分電機的熱量。
對電主軸進行冷卻散熱很有必要,尤其是進入高溫天氣內(nèi),如果大家在應用過程中發(fā)現(xiàn)電主軸出現(xiàn)過熱情況,這時就要考慮是不是要采取散熱措施了,不要讓電主軸過熱情況下運轉(zhuǎn),進而影響使用壽命。
高速軸承技術:電主軸通常采用復合陶瓷軸承,耐磨耐熱,壽命是傳統(tǒng)軸承的幾倍;有時也采用電磁懸浮軸承,或靜承,內(nèi)外圈不接觸,理論上壽命無限長。
高速電機技術:電主軸是電機與主軸融合在一起的產(chǎn)物,電機的轉(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機,其關鍵技術是高速度下的動平衡。
潤滑:電主軸的潤滑一般采用定時定量油氣潤滑;也可以采用脂潤滑,但相應的速度要打折扣。
所謂定時,就是每隔一定的時間間隔注一次油,所謂定量,就是通過一個叫做定量閥的器件,地控制每次潤滑油的注油量。
而油氣潤滑,指的是潤滑油在壓縮空氣的攜帶下,被吹入陶瓷軸承。油量控制很重要,太少,起不到潤滑作用;太多,在軸承高速旋轉(zhuǎn)時會因油的阻力而發(fā)熱。
冷卻裝置:為了盡快給高速運行的電主軸散熱,通常對電主軸的外壁通以循環(huán)冷卻劑,冷卻裝置的作用是保持冷卻劑的溫度。
內(nèi)置脈沖編碼器:為了實現(xiàn)自動換刀以及剛性攻絲,電主軸內(nèi)置一脈沖編碼器,以實現(xiàn)準確的相位控制以及與進給的配合。
自動換刀裝置:為了適用于加工中心,電主軸配備了能進行自動換刀的裝置,包括碟形簧、拉刀油缸。