数控机床电主轴系统结构特性浅析唐凌志

2024年1月11日发(作者：日产370z哪里有卖的)

数控机床电主轴系统结构特性浅析 唐凌志发布时间：2021-10-28T07:34:29.951Z 来源：《科技新时代》2021年8期 作者： 唐凌志[导读] 近年来，我国的工业化生产技术发展迅速，数控机床的高速切削技术也不断发展，与之相关的高速电轴技术也成为了业内发展的主要趋势。广东鼎泰机器人科技有限公司 广东东莞 523000 摘要：近年来，我国的工业化生产技术发展迅速，数控机床的高速切削技术也不断发展，与之相关的高速电轴技术也成为了业内发展的主要趋势。整体来看，发展高速电轴的关键在于提升主轴的轴承技术、冷却技术以及润滑技术，通过加强技术保障最终可以让电主轴技术朝着更加稳定、可靠以及全面的方向发展。 关键词：数控机床；电主轴系统结构；特性

主轴轴承技术、冷却技术、动平衡技术都是数控高速切削技术的关键技术之一。为了进一步促进电主轴技术的更新，需要从以上技术要点予以突破，最终让数控技术朝着更加先进的水平发展。目前高速电主轴的切削技术具有高速性，可有效解决产品制造中存在的技术加工问题，同时也能够提升零件的加工精度和表面控制总量。高速电主轴系统是高性能数控机床的主要部件，也是提升切削功能的技术核心，因此高电主轴技术也是制造行业各个生产单位关注的技术要点。本文针对数控机床的电主轴系统、结构特点进行研究分析，相关内容如下所述。 1.简述电主轴的结构特点 电主轴属于数控机床加速加工的核心零部件之一，其属于高效智能部件可实现主轴旋转和电机融合化。传统的电主轴组成包括电机驱动系统、前后轴承以及主轴箱体、冷却装置；主轴前后由轴承支撑可联合电机转子配合成一个整体，而电机的定子都可以通过冷却安全套安装在主轴的单元壳体内，主轴变速可以通过启动模块来控制，升温操作可以采用冷却装置来显示，主轴的前后端需要安装刀具的内锥孔和端面来测试角位移速度。 从结构的构成和连接情况来看，电主轴间距功率大、转速快、效率高等工业化特点；通过优化设计，更换零部件可以实现轻便操作、紧凑安全、低噪低振等优势。系统还能够调节振动情况和温度，操作安全，灵活，因此也被广泛运用于多个制造行业。 2.对电主轴的关键技术研究分析 以上结构可知，电主轴的机械结构整体不太复杂，而这种复杂结构的制造工艺也可能带来一些技术性的问题。如操作时候的主轴冷却技术、高速主轴的动平衡技术、主轴支撑和润滑方式都会影响高速转动的精度、效率和加工质量，相关单位需要结合运转的需求积极控制关键技术，进而保证操作稳定性、正确性，现对系统操作的影响分析如下。 2.1电主轴冷却研究 电主轴的温升控制系统对整个系统的运行寿命、运行精度有影响。如主轴电机的两端都为轴承，若电机温升控制不合理可能导致主轴受到温度影响变形，而轴承在高速运转时候会发热，温度超过一定限制会影响数控加工精度，甚至还会降低主轴和各个附件的使用寿命。 电主轴电机在运转中的热量不可避免，如机械损耗核电损耗都诱发电机发热，而且电主轴电机被限制在主轴的单元壳体内，不能够采用风扇散热方式，自然散热的条件不理想。有研究表示，电主轴在高速运转的时候，定制的温度可以达到65摄氏度以上；而转子的温度甚至会超过150摄氏度。这种温度环境下，转子少部分热量会传入主轴和端盖，大部分会留在电机的定子中。 因此控制定子的散热量即为减少电动机产热的关键途径。目前多采用外循环水式冷却液进行冷却来减少主轴温升问题。 主轴的轴承滚动体和滚道接触区间会产生滚动摩擦，而高速运转下脱落力矩也会产生滑动摩擦，因也会生产一定的热量。为了降低发热量，可采用科学的处理措施来控制机床的加工精度和稳定性，主要的方式为减少滚动体的直径来减少摩擦和发热量，同时也能够采用合理的油气润滑方式来处理，该方式对轴承的润滑作用理想还能够具有一定的冷却作用，轴承产生的热量可能会被大量地压缩空气带走来达到降低温度和散热的主要目的。 2.2电主轴的动平衡研究 电主轴的不平衡量控制参数较多，其中包括结构不对称，轴承振动不合理等，一般转速越高主轴振动的效果就严重，对整个加工的精度和主轴的品质都带来影响。设计制造工艺来看，减少不平衡量可利用螺纹连接作为轴上连接方式；螺纹连接可以采用过盈连接方式；为了保证动平衡主轴结构要严格遵循结构对称的操作原则，研究表示常规的高速电主轴的动平衡精度可以按照要求达到G1-G4，这些高等级的平衡精度实现需要建立在零件平衡装配合理的基础，即自动平衡系统实现。 2.3电主轴的轴承选择研究

电主轴的高速化需求和其高精度轴承技术有必然关系。在加强精度、提升运转效率的同时，相关单位需要按照主轴高刚度、低温升的各个要求来增大主轴承的支撑跨距和刚度。为了全面提升电主轴的综合优越性能，可针对结构构建需求选择氮化硅陶瓷球作为滚动体，同时轴承套圈也需要采用高氮化合金，以实现降低价格，保证质量，延长寿命的多项需求。而要实现高速运转也需要在控制速度的同时减少摩擦总力矩、控制温升，同时提升主轴的高速性能，混合陶瓷轴承即为首选。 2.4电主轴的润滑研究 电主轴的高速性贯穿于整个主轴，也是相关单位需要解决的核心问题。从主轴的运行来看，主轴的轴承润滑油类型包括雾化、油气、油脂几大类，不同的成分运行操作的功能和效能不易。其中油气润滑的供油量多少也决定了润滑的效果，需要相关的单位针对轴承的转速和寿命进行针对性研究；而时下最流行的油气润滑的综合可靠性高而且供油量可靠性能好，整体节能环保，操作安全性高。 通过增大空气流量和油气的压力可提升冷却效果，达到润滑的区分目标，最终提升主轴轴承的转速和寿命。但是这种压力法的性能要求高，整体的轴承转速提速效果还是十分理想。 3.结语 综上所述，高速电主轴属于数控机床的重要组成，采用高速电机主轴技术可以缩短数控机床的加工周期同时提升产品的综合性能。整体来看，我国现代的工业化技术发展迅速，国外技术较为先进，受到生产环境等发面的影响，我国电主轴技术在很多环节还是比较落后,如在高转速方面，温升控制方面。对此，建议相关单位针对机床数控的高速电主轴进行结构分析，积极研发技术要点，最终为数控机床的宏观发展奠定基础。 参考文献 [1]杨传启. 数控机床电主轴系统结构特性分析[J]. 现代制造技术与装备,2020,56(08):158-159. [2]Yuying Zhang,Yi Lu,Jing Zhao. Research on numerical control machine fault diagnosis based on distribution adaptive one-dimensionalconvolutional neural network[J]. Journal of Physics: Conference Series,2021,1948(1):126-128. [3]熊万里,李芳芳,纪宗辉,吕浪. 滚动轴承电主轴系统动力学研究综述[J]. 制造技术与机床,2010(03):25-31. [4]谭峰,殷国富,方辉,姬坤海,王亮. 基于ANSYS Workbench的微型数控车床主轴动静态性能分析[J]. 组合机床与自动化加工技术,2015(04):29-32+36. [5]郭维祺,刘桂萍,毛文贵. 高速静压内置式电主轴系统稳定性分析及优化[J]. 振动与冲击,2015,34(06):101-105.