雅力士高速加工中心在高速主軸技術(shù)的認(rèn)知與技術(shù)積累

        作為高速加工中心最核心的高速主軸技術(shù)一直是雅力士精機(jī)研究的重中之重。要實(shí)際功能，高速主軸應(yīng)該具有以下具體要求：

 可以在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，以適應(yīng)機(jī)床工作時(shí)各種工況和負(fù)載變化的需要。

   具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、效率高、噪聲低、振動(dòng)小和精度高等特點(diǎn)。

   高速度、高精度、高可靠性。

   高速主軸設(shè)計(jì)理論

         雅力士高速主軸技術(shù)與傳統(tǒng)主軸單元的區(qū)別

   高速主軸單元結(jié)構(gòu)

         傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)通常有三種方式：電機(jī)經(jīng)過(guò)有限級(jí)齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)主軸的方式，電機(jī)經(jīng)過(guò)同步帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)主軸的方式，電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸的方式。它們分別適用于大、中、小轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合。

　     這幾種傳動(dòng)方式如果用于高速場(chǎng)合，會(huì)出現(xiàn)皮帶打滑，振動(dòng)和噪聲加大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的缺點(diǎn)，從而影響零件的表面加工質(zhì)量。

       與以上幾種傳統(tǒng)形式的主軸相比，電主軸更易于實(shí)現(xiàn)高速化，其動(dòng)態(tài)精度和穩(wěn)定性更好，可以滿足數(shù)控機(jī)床進(jìn)行高速切削HSC（High-speed cutting）和精密加工的需要。由于沒(méi)有中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)的外力作用，電主軸工作時(shí)運(yùn)行更加平穩(wěn)，沒(méi)有外來(lái)沖擊，主軸軸承承受的動(dòng)負(fù)荷較小，延長(zhǎng)了其精度壽命。

雅力士高速加工中心在電主軸關(guān)鍵技術(shù)上有自己的核心內(nèi)容。具體是：

          一，軸承技術(shù)（公司所用的陶瓷軸承有以下特點(diǎn)：陶瓷軸承的重量輕，陶瓷軸承的穩(wěn)定性好，陶瓷軸承的熱膨脹系數(shù)小，陶瓷的彈性模量高，電主軸的前端采用氣封，保證灰塵、冷卻液等不進(jìn)入主軸軸承。）

         二、動(dòng)平衡技術(shù)

        1、高轉(zhuǎn)速→微小不平衡量巨大的離心力→機(jī)床的振動(dòng)→刀具壽命↓→加工質(zhì)量↓

        2、動(dòng)平衡精度達(dá)到ISO標(biāo)準(zhǔn)G0.4級(jí)，（在最高轉(zhuǎn)速時(shí)，由于殘余動(dòng)不平衡引起振動(dòng)的速度最大允許值為0.4mm/s）。

        3、頻譜分析：一倍頻→固定不平衡；二倍頻→裝配不對(duì)稱；0.4倍頻→軸承保持架；

      三、潤(rùn)滑技術(shù)

        油氣潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)：

       （1）可以用在d n 值高達(dá)2200000 mm·r/min的滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑；

        （2）一直有新鮮的潤(rùn)滑油；

        （3）潤(rùn)滑油消耗量小，約為油霧潤(rùn)滑的10％；

        （4）適用潤(rùn)滑油的粘性范圍廣；

        （5）不存在象油脂潤(rùn)滑那樣的使用期限問(wèn)題；

        （6）簡(jiǎn)化軸承密封的要求；

        （7）由于在軸承具有壓縮空氣帶來(lái)的壓力，所以防止了外部侵入的污染；

        （8）沒(méi)有油霧；

        （9）軸承溫升小，溫度低；

        （10）能量損耗??；

        （11）對(duì)每個(gè)軸承，可單獨(dú)供給它所需的油量。

        溫度控制（冷卻）

  溫度控制

        發(fā)熱源： 定子繞組的銅耗發(fā)熱及轉(zhuǎn)子的鐵損發(fā)熱，其中定子繞組的發(fā)熱占電機(jī)總發(fā)熱量的三分之二以上。電機(jī)轉(zhuǎn)子在主軸殼體內(nèi)的高速攪動(dòng)，使內(nèi)腔中的空氣也會(huì)發(fā)熱。

        主軸軸承的發(fā)熱也不容忽視，引起軸承發(fā)熱的因素很多，也很復(fù)雜，主要有滾子與滾道的滾動(dòng)摩擦、高速下所受陀螺力矩產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦、潤(rùn)滑油的粘性摩擦等。

        上述各種摩擦?xí)S著主軸轉(zhuǎn)速的升高而加劇，發(fā)熱量也隨之增大，溫升增加，軸承的預(yù)緊量增大，這樣反過(guò)來(lái)又加劇了軸承的發(fā)熱，再加上主軸電機(jī)的熱輻射和熱傳導(dǎo)，所以主軸軸承必須合理潤(rùn)滑和冷卻，否則，無(wú)法保證電主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

       自動(dòng)拉刀裝置 

       已被DIN標(biāo)準(zhǔn)化的HSK短錐刀柄結(jié)構(gòu)比較適合高速主軸。這種刀柄采用1∶10的錐度，比標(biāo)準(zhǔn)的7/24錐度短，錐柄部分采用薄壁結(jié)構(gòu)，刀柄利用短錐和端面同時(shí)實(shí)現(xiàn)軸向定位。

        由于短錐嚴(yán)格的公差和具有彈性的薄壁，在拉桿軸向拉力的作用下，短錐會(huì)產(chǎn)生一定的收縮，所以刀柄的短錐和法蘭端面較容易與主軸相應(yīng)的結(jié)合面緊密接觸，實(shí)現(xiàn)錐面與端面同時(shí)定位，因而具有很高的連接精度和剛度。

         當(dāng)主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，盡管主軸軸端會(huì)產(chǎn)生一定程度的擴(kuò)張，使短錐的收縮得到部分伸張，但是短錐與主軸錐孔仍保持較好的接觸，主軸轉(zhuǎn)速對(duì)連接性能影響很小。分伸張，但是短錐與主軸錐孔仍保持較好的接觸，主軸轉(zhuǎn)速對(duì)連接性能影響很小。 　

         正因?yàn)檠帕κ烤珯C(jī)在電主軸方面的技術(shù)積累與改進(jìn)，使雅力士高速加工中心電主軸運(yùn)行穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。下一節(jié)我們還將繼續(xù)介紹雅力士生產(chǎn)的高速加工中心進(jìn)給系統(tǒng)方面的技術(shù)。