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超高轉(zhuǎn)速條件下主軸軸承內(nèi)部的潤(rùn)滑特性,是制約電主軸所能夠達(dá)到的高轉(zhuǎn)速和影響其動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的主要因素之一。在油氣潤(rùn)滑條件下,利用超高轉(zhuǎn)速電主軸結(jié)構(gòu),通過(guò)改變供油量、轉(zhuǎn)速、軸向預(yù)載荷等狀態(tài)參數(shù),測(cè)試反映主軸軸承潤(rùn)滑性能的油膜電阻和軸承部位的溫度,對(duì)軸承內(nèi)部的潤(rùn)滑狀態(tài)性能進(jìn)行試驗(yàn)研究。
結(jié)果表明,轉(zhuǎn)速和供油量是影響軸承內(nèi)部潤(rùn)滑油膜電阻和軸承溫升的主要因素,對(duì)應(yīng)于某一轉(zhuǎn)速等特定工況,總存在一個(gè)佳供油量,使軸承能夠處于佳潤(rùn)滑狀態(tài);在超高轉(zhuǎn)速條件下,軸承內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的"乏油"現(xiàn)象,易導(dǎo)致潤(rùn)滑性能變差、軸承工況條件惡化等。
潤(rùn)滑:電主軸的潤(rùn)滑一般采用定時(shí)定量油氣潤(rùn)滑;也可以采用脂潤(rùn)滑,但相應(yīng)的速度要打折扣。所謂定時(shí),就是每隔一定的時(shí)間間隔注一次油。所謂定量,就是通過(guò)一個(gè)叫定量閥的器件,地控制每次潤(rùn)滑油的油量。而油氣潤(rùn)滑,指的是潤(rùn)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(rùn)滑作用;太多,在軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)因油的阻力而發(fā)熱。
自動(dòng)換刀裝置:為了應(yīng)用于加工中心,電主軸配備了自動(dòng)換刀裝置,包括碟形簧、拉刀油缸等;
高速刀具的裝卡方式:廣為熟悉的BT、ISO刀具,已被實(shí)踐證明不適合于高速加工。這種情況下出現(xiàn)了HSK、SKI等高速刀具。
高頻變頻裝置:要實(shí)現(xiàn)電主軸每分鐘幾萬(wàn)甚至十幾萬(wàn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速,必須用一高頻變頻裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)電主軸的內(nèi)置高速電動(dòng)機(jī),變頻器的輸出頻率必須達(dá)到上千或幾千赫茲。
我國(guó)機(jī)床電主軸需求量大增
伴隨著數(shù)控機(jī)床的高速發(fā)展,正在改變著以磨用軸為主的電主軸市場(chǎng)。目前我國(guó)各類電主軸年需求量約6000根,其中數(shù)控機(jī)床用電主軸僅有約1000根,而且大部分為進(jìn)口電主軸。 伴隨著數(shù)控機(jī)床的高速發(fā)展,正在改變著以磨用軸為主的電主軸市場(chǎng)。目前我國(guó)各類電主軸年需求量約6000根,其中數(shù)控機(jī)床用電主軸僅有約1000根,而且大部分為進(jìn)口電主軸。
根據(jù)機(jī)床行業(yè)“十五”發(fā)展規(guī)劃,到2005年我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量將從2000年的1.5萬(wàn)臺(tái)增加到3.5萬(wàn)臺(tái)(目前預(yù)測(cè)會(huì)超過(guò)5萬(wàn)臺(tái)),數(shù)控機(jī)床使用電主軸的比例也將由6.7%增加到40%左右。
一般情況下滾珠絲杠軸承的絲杠驅(qū)動(dòng)兩端選擇固定支撐結(jié)構(gòu)可以減少或消除絲杠和驅(qū)動(dòng)元件之間的不對(duì)中軸向不對(duì)中、角度不對(duì)中、平行不對(duì)中)對(duì)絲杠定位精度的影響。下面列舉幾種支撐方式的影響:
1、固定-自由支撐方式:這種結(jié)構(gòu),適用于定位精度要求不高,絲杠轉(zhuǎn)速較低且滾珠螺母不受或受很小的徑向力的工況下。
2、固定-簡(jiǎn)支支撐方式:這種結(jié)構(gòu),適用于定位精度要求太高,承受徑向力較小的工況,由于另一端有簡(jiǎn)支支撐,臨界轉(zhuǎn)速高于固定--自由支撐方式。由于簡(jiǎn)支支撐可以沿軸向方向在小范圍內(nèi)滑動(dòng),因此這種支撐方式對(duì)軸向剛度的影響和固定--自由支撐方式一樣。
3、固定支撐方式:這種支撐方式軸向剛度大,重復(fù)定位精度高,可以承受較大的徑向載荷,通常情況下這種結(jié)構(gòu)還要對(duì)絲杠施加一定的預(yù)拉力,這樣絲杠承受徑向載荷的能力大大提高,并且在溫度升高的情況下,絲杠還能保持一定的預(yù)拉力,這樣即使有溫度變化,溫度的變化也不會(huì)對(duì)絲杠長(zhǎng)度產(chǎn)生影響,只是會(huì)改變絲杠內(nèi)部應(yīng)力的大小,具體定位誤差如下表: