當前位置： 首頁 / 高速立式加工中心高速主軸的關(guān)鍵技術(shù)分析
高速立式加工中心高速主軸的關(guān)鍵技術(shù)分析
高速加工中心的高速主軸應具有精密度高、剛性好、運行平穩(wěn)和熱變形小等特點。
眾所周知,軸承是主軸設計中最重要的零部件,對高速主軸來說更是如此。低速運行的主軸常使用鋼球軸承,油脂潤滑,但是,隨著轉(zhuǎn)速的提高,這種設計方法已不再合適。現(xiàn)在,人們希望主軸既能輸出大的功率又有高的轉(zhuǎn)速。目前解決該問題的方法是利用混合陶瓷軸承并輔之以油潤滑,這種方法能適合于150000r/min以上的轉(zhuǎn)速。已運用此項技術(shù)制成200000r/min/75hp和3000000r/min/50hp的主軸。這種主軸中使用的軸承的內(nèi)、外滾道仍然是用鋼制成的。但其滾動部件是由硬度高且耐磨性好的陶瓷材料制成。由于陶瓷材料比鋼輕,加上其制造工藝可以保證其制成的滾珠比鋼制成的更圓,且工作中不易變形,熱穩(wěn)定性好,所以這種混合陶瓷軸承的運行性能良好。
任何一種軸承運行過程中產(chǎn)生的熱量都會對其精度和壽命產(chǎn)生負面影響,因此在高速主軸中,必須采取措施來處理這個問題。轉(zhuǎn)速在100000r/min以上的主軸,典型的方法是采用氣油混合潤滑系統(tǒng)。這種系統(tǒng)給軸承提供最少的(但卻是足夠)潤滑以使軸承產(chǎn)生較少的熱量,其中氣流不僅起潤滑作用,還可以帶走熱量,除此之外,高速主軸還使用軸承冷卻系統(tǒng)來散熱,這種冷卻系統(tǒng)有時也被稱為“冷卻器”。
還有一些其他的減少摩擦的設計方法,其功率為50hp,轉(zhuǎn)速達200000r/min的主軸使用的是靜動承,這樣,主軸在“液體”中而非在剛性件上轉(zhuǎn)動。當轉(zhuǎn)速需要很高時可以使用空氣軸承,但它一般用于直徑較小且轉(zhuǎn)速要求超過1000000r/min的主軸。幾乎無摩擦的磁力軸承也在某些場合得到運用。
在今天的高速立式加工中心高速主軸設計中,混合陶瓷軸承發(fā)揮了巨大的作用,而且在將來的一段的時間里還繼續(xù)發(fā)揮這種作用。下一代軸承將是純陶瓷軸承(包括滾道)。現(xiàn)在人們已經(jīng)掌握了純陶瓷軸承的制造技術(shù),但是一套高速加工主軸使用的純陶瓷軸承的價格在300000～400000美元左右,如此昂貴的價格阻礙了它的推廣應用。
另外,在主軸的運動轉(zhuǎn)速下對主軸、刀具及其刀具夾具進行充分的平衡也是非常重要的。否則,過量的振動將導致徑向跳動問題,從而縮短刀具壽命,降低加工表面質(zhì)量和加工精度。
