【主轴轴承专家】数控机床高速电主轴技术及应用分析
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【主轴轴承专家】数控机床高速电主轴技术及应用分析

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文章出处:www.fbquizzy.com/?liwen0112网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2016-07-24 16:00:00

   济南市鸿慷机电设备有限公司位于交通便利的泉城济南,是全球生产滚动轴承和直线运动产品的领导企业---德国舍弗勒集团在山东的授权代理商。公司专营舍弗勒集团旗下两大品牌INA轴承和FAG轴承,是一家顺应经济发展需要而诞生的专业化新型高端轴承公司。多年来一直从事轴承的销售和售后技术支持,在机械行业技术方面有着非常丰富的经验,今天济南鸿慷机电进口轴承专家为大家介绍一下数控机床高速电主轴技术及应用分析。

FAG|济南鸿慷



张开洪 张景源

  摘 要:众所周知高速机床最重要的部分是高速电主轴部件,它对数控机床的进步有比较大的影响,数控机床的改进首先要从高速电主轴的研发开始。这篇论文主要介绍了高速电主轴结构方面的构成以及其逐步发展的过程,同时着重强调了高速电主轴对数控机床技术进步不可忽视的作用。为此我们应该着大力发展高速电主轴技术。

  关键词:数控机床;高速电主轴;进步;技术

  1 高速电主轴的发展过程

  在上个世纪50年代左右,已经研制出了真空电子管作为变频器的高频电主轴。它的优点是转速很大,缺点是传递的转矩和功率太小。随着计算机时代的到来,在上个世纪末研制出了用于车削、钻削等工艺的高频电主轴。

  现如今世界上的大部分工业国家都具有生产良好性能高频电主轴的能力。比较出名的有日本的NSK公司和美国的PRECISE等公司。至于超高速机床的的发展则更突显一个国家的科技实力,而日本则是其中的佼佼者。同时我国的超高速机床也开始了飞速发展,取得了令世界震惊的发展,主要表现在数控机床的高速化和种类多样化。在高速化方面,宁江机床公司研发的NJ-5HMC40卧式加工中心的最大主轴转速达到了40000r/min。在上个世纪的高速切削机床的发展中,日本因为自己的民族特色,不断吸收其他国家的先进技术,通过国内的消化吸收达到了国际先进水平,在世界市场上占据了一席之地。我国在这方面的发展起步较晚,导致我国数控机床很大程度依赖国外的技术。但是通过相关技术人才的不断努力,在高速、多轴等方面也取得了巨大的进步。在CIMI2003届展会上,国产的地30多台,这是一个十分巨大的进步。与此同时我们应该继续加大重要部件的研发力度,尤其是资金和人才方面的投入,学习国外的先进经验,少走弯路,为国家数控机床在全世界同类型产品中的崛起努力。

  2 高速电主轴的构成

  现代加工制造业对零件加工方面的要求与日俱增,生产中加工中心拥有的高速切削机床指的是最大转速大于10000r/min的高速电主轴系统。同时高速切削主轴也需要有较大的回转精度以及静和动刚度。

  高速机床最重要的部分高速高速电动主轴部件,它起到将机床的主轴和变频电机合到一起的作用,意思就是将主轴的电机中的转子、定子等部件加到主轴里面。这样的机构连接不易松动,质量方面减低不少,还能快速响应,噪音也很小,十分符合现代生产制造的要求。

  高速主轴的一个单元部分主要包括动力源、轴承、主轴、和机架。这四个重要部件组成了一个十分平稳的体系,基本上满足了加工需要的各种要求。同时它的优异主要由主轴的取材的质量、结构好坏、产生噪声大小等决定。因此市场上电主轴方面的技术更加普遍。

  在生产实践中,在主轴的的静刚度和工作精度两方面都要做的十分好才可以。同时主轴应该具有非常良好的抵抗震动的特性。当处于很大速度的情况时,选择电主轴是十分必要的。电主轴体系的几项要求十分必要。比如它轴承的质量等,如果质量太差,导致使用时间缩短就会影响生产。还有就是电主轴在受到单个径向力时有多大的位移,这对生产时的精度影响十分明显。在以往有关主轴方面的技术中往往缺少必须的计算,导致生产成本的大幅度上升。如今的主轴生产便克服了这一问题,因此适应制造业的发展,为社会的进步提供了技术方面的支持。

  3 国外高速电主轴的一些特性

  只有充分了解国外的电主轴技术,才能为我国的电主轴发展献策献力,贡献力量。其主要的特性有(1)关于如何同时实现大转速和大功率的要求。这在国际上是一个难题,国际的许多科研所都在大力攻关,国内已经有了新的突破,尤其在高速电主轴方面。(2)精密的加工和装配是最重要的。因此数控机床的许多重要零件都需要极小的加工误差,加工误差大了会造成机器工作不稳定,缩短机器的寿命。国外的许多电主轴工厂都有十分精密的设备,为其本国的机械制造业的发展奠定了十分坚实的基础,但是我们国家在一些重要部件方面尚未突破,需要更多的投入。(3)许多发达国家的机械铸造工艺十分发达,因此可以加工出高刚度的轴承。瑞士一个公司的磁悬浮轴承的转速达到了200000r/min。但是国内相关技术的发展尚未满足生产的要求,许多的轴承只能进口。(4)一个技术的成熟同时也体现在其配套体系的成熟与否。国外的自动平衡系统、主轴变形温度补偿精密系统等都比我国的要先进许多,因此我国的竞争还很激烈。比如德国一个公司的在线自动平衡系统可以十分明显的减轻电主轴的振动情况。

  4 高速电主轴对数控机床的作用

  现代社会工业生产的集成度越来越高,人工操作的地方越来越少。因此形成体系的电主轴更具有市场竞争力,降低工业产品的生产成本,可以更好的满足社会的各种要求,为社会的发展服务。当电主轴应用到数控机床时,因为其本身具有的优势使机床的生产活动更加的平稳,很少发生故障,极大地满足了当今快速生产的需求,带来极大地经济效益。电主轴在并联运动机床的生产活动中具有不可或缺的作用,十分重要。为了让“高速度、高可靠性、高精度及小震动性”的要求深入落实,需要电动机安装到电主轴的体系内。它与闭环矢量控制、电机变频等应用到一起,让车削、钻削等技术的精度更加符合要求。现如今的机械产品生产遇到了许多的瓶颈,而高速加工的出现正好解决了这些困难,取得了零件加工的巨大进步。正是由于金属切削加工的巨大优势,让全世界的制造业发展再次上了一个台阶。当今社会的高精尖设备的重要部件都离不开高档数控机床的作用。电主轴技术的发展已经上了一个快车道,哪个国家可以在核心技术方面取得重大突破,都将引领相关产业的潮流。作为当代中国发展的后备力量,我们应该努力学习相关技术,弥补我国在相关技术方面的先天不足,为电主轴技术的发展贡献一份力量。

  参考文献:

  [1]吴玉厚.数控机床电主轴单元技术[J].北京:机械工业出版社,2014:25-28.

  [2]孟杰,陈小安.电主轴动力学分析的传递矩阵法[J].机械设计,2014:30-32.

  [3]虞付进.电主轴技术的应用及发展趋势[J].机电工程,2014(06):68-71.

  [4]卞付国.高速旋转固体火箭发动机测量系统研究[D].哈尔滨工程大学,2013:98-101.

  [5]陈长江,郭丽娟,萧汝峰,朱嫩霞.数控机床用高速电主轴振动原因分析[J].现代零部件,2015(10):64-67.


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