转子散热条件差,又直接安装在主轴上,设计中应尽量减小电动机径向传热热阻,使转子的发热量尽可能多地通过气隙传到定子和壳体中去,并由冷却液带走。为了提高散热效果,保证电动机的绝缘安全,高速电主轴采用油一水热交换循环冷却系统如图3 所示。系统采用连续、大流量、冷却油对定子进行循环冷却,冷却油从主轴壳体上的入油口输入,通过定子冷却套上的螺旋槽,与电动机定子进行充分的热交换,将电动机产生的绝大部分热量转移到油中,从壳体的出油口输出,然后流经逆流式冷却交换器,与冷却水进行再一次热交换,将热油温度降到接近室温后,流回油箱,再经过压力泵增压输到入油口,从而实现循环冷却。主轴套筒螺旋槽冷却剂热交换系统在加工中心中应用,应考虑以下内容:①冷却剂的选择:常用的冷却剂有制冷剂、水、油及油水混合物,因产品具体情况选取,其中水冷降热比高、价格低廉、维护方便,深受广大用户青睐。根据主轴电动机的要求,冷却油的入口温度T 在10 ~ 40 ℃之间,温升不得超过10 ℃。
滚动体的形状误差和尺寸的不一致会造成主轴的纯径向跳动。当直径较大的滚动体位于左边时,会使内圈右移,即主轴位置右移:相反,当直径较大的滚动体位于右边时,会使内圈位置左移,即主轴位置左移。由于滚动体保持架的转速低于内圈的转速,因此,它所引起的纯径向跳动频率较低。滚动轴承的间隙对主轴的纯径向跳动也是有影响的。主轴电机操作规范:任何一种设备的操作都有其操作规范,如果操作员能按规范来操作,设备故障就少,寿命就长。设轴承的承载区在右边,这时内圈右移,当一个滚动体位于水平位置时,内圈的右移量比滚动体不在水平位置时的要小,使主轴产生纯径向跳动,这种纯径向跳动的频率比内圈的转速要高得多。
单列、双列圆柱滚子轴承在高速性能方面均劣于角接触球轴承。角接触轴承是具有接触角的轴承,可以看出圆锥滚子轴承。接触角越大轴向刚度越好,但因为球与滚道之间的陀螺滑动和自旋滑动也大,因此发热也会增加。为了提高速度性能,方法是减小球的大小(或质量)改变沟道的曲率系数,以减小球的离心力,降低高速运转时产生的内部载荷,同时增加球的数量以提高刚性。作为高速主轴轴承材料,陶瓷(Si3N4)有以下优点:高速旋转时滚动体产生的离心力小,重量轻。由于密度比轴承钢小。旋转力矩可以减小,因此可以降低温升,提高寿命。良好的导热性使陶瓷材料的滚动体在高速运转时不易与金属产生粘着。热膨胀小,滚动体与内圈接触时不易发生预紧力增加而导致游隙减小。(6)每天开始工作时,主轴电机要按从低速到高速运行的原则,逐步升速预热,当电机达到所需转速且空载运转平稳、温度冷却后再进行加工,这样才能保证较好的加工精度。轴承的变形小,由于硬度高、刚性好。主轴的刚性也得到提高。综上所述,因此,采用陶瓷资料(Si3N4)作为滚动体,与轴承钢滚动体相比速度可提高约25%35%寿命可提高约3倍。
电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快等优点,而且转速高、功率大,简化机床设计,易于实现主轴定位,是高速主轴单元中的一种理想结构。电主轴轴承采用高速轴承技术耐磨耐热,寿命是传统轴承的几倍。电主轴是近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术,它与直线电机技术、高速刀具技术一起,将会把高速加工推向一个新时代。关掉主轴电源,通过手动旋转主轴,再用示波器测量光电编码器的辨向脉冲信号,发现光短编码器的辨向信号是正常的。电主轴是一套组件,它包括电主轴本身及其附件:电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置。
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