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磁力轴承在机床高速主轴上的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-11-05  浏览次数:0 选择视力保护色:

[摘要]轴承信息港网民提供:机床主轴是机床的核心功能部件,传统机床主轴是通过中间的传动装置,如皮带、齿轮等带动主轴旋转而进行工作的

 轴承信息港网民提供:机床主轴是机床的核心功能部件,传统机床主轴是通过中间的传动装置,如皮带、齿轮等带动主轴旋转而进行工作的。  磁力轴承应用在高速主轴上可以获得100000rpm的转速,一方面可以提高表面加工效果,另一方面它的使用寿命远远大于传统的轴承。虽然这一技术仍处于原型试验阶段,但很多优越性已经充分的体现出来。它的性能不受热效应的影响,没有磨损,在过载的情况下可自动关机。
  
  传统的轴承为主轴提供径向或轴向的支撑,允许内圈和外圈之间的相对运动。内圈和外圈之间由滚珠或滚柱相连,支撑力也在这三者之间传递。油膜轴承没有滚珠或滚柱,它利用压力油进行润滑或散热。以上两种轴承已经有数百年的应用历史。磁力轴承对旋转部件的支撑方式却不同于以上两种产品。
  
  磁力轴承是一种非接触轴承,它通过电磁力使转动部件悬浮于固定部件之间。也就意味着没有摩擦,没有磨损,以及更高的稳定性,并且可以获得更高的速度。电磁力主要与电流以及气体间隙的大小有关,传感器收集间隙大小的数据,控制系统根据输入信号调节电流输出。
  
  磁力轴承主要由三部分构成:
  
  轴承及传感器:轴承对主轴提供支撑力,传感器负责收集位置信号。
  
  控制系统:负责提供电力,以及根据反馈信号计算出正确的矫正力,以驱动不同方向的控制器。
  
  软件系统:负责对反馈信号进行计算及输出。
  
  轴承信息港网民提供:磁力轴承主要的缺点在于:体积庞大,需要电源,以及复杂的结构及算法。其主要特征是电机置于主轴内部,通过驱动电源直接驱动主轴进行工作。由于电主轴将机床主轴的高精度与高速电机的电磁功能有机地结合在一起,省去复杂的中间传动环节,具有调速范围广、振动噪声小,便于控制,能实现准停、准速、准位等功能,不仅拥有极高的生产效率,而且能显着地提高零件的表面质量和加工精度。在机械制造业不断向高速、高精度、高智能化发展的今天,高速高精度电主轴已经得到了广泛的应用。
  
  高速电主轴 起源于内表面磨削行业,在以内表面磨加工为主导的轴承和汽车零部件制造业得到了广泛的使用。多年来,国内有关工程技术人员一直在坚持不懈地努力攻克技术难关,先后开发出多代一系列用于内表面磨削的电主轴,转速从3000~240000r/min,功率从0.2kW~20kW。目前,国产电主轴已经大量装备了我国全自动轴承内表面磨床,使零件内表面磨削线速度由35M/S提升到75M/S,大大提高了生产效率,降低了产品成本,使我国成为普通轴承和汽车零部件的生产大国。近年来,随着油气润滑技术、恒温冷却和陶瓷球轴承等新技术的发展,为高速电主轴技术水平的提高创造了有利条件,新一代电主轴朝着具有更大的功率、更高的速度和更高的刚性的方向快速发展。
  
  随着我国制造业的快速发展,机床市场极为火爆。从2002年起,我国已连续3年保持了世界第一机床消费大国的地位,特别是数控机床,年增长率在30%以上。高速加工中心主轴作为数控机床的核心功能部件,也得到了长足的应用和发展。由于加工中心用电主轴 涉及电主轴高速旋转、润滑技术、驱动控制、准停、准速、准位等机械与电气多方面技术,因此具有较大的技术难度,目前国内高档的高速加工中心主轴多为进口国外产品。我国也非常重视加工中心电主轴的发展,国家在“九五”和“十五”中,设立了科技攻关重点项目来开发研制加工中心用内装式电主轴。目前我国已开发生产了转速从3000-120000r/min,最高转速到24000r/min,最大扭矩达到200N·m的加工中心电主轴,已经小批量装备国产机床。现在,加工中心电主轴正向低速大扭矩等方向发展,使电主轴在能够实现较高转速的同时,满足低速段有尽可能大的输出扭矩;以满足在同一台机床上进行低速重切削和高速精加工的要求。另外向快速起、停方向发展,以缩短辅助时间,提高效率。
  
  轴承信息港网民提供:国内电主轴目前还广泛用于小型模具加工和印制电路板加工行业。电主轴与数控铣、雕刻机、切割机及并联机床相配套,进行高速铣削和雕刻加工,适用于常规零件、工模具、木工件的加工。特别是用于印制电路板(PCB)、油泵油嘴等行业的小孔进行高速钻削、铣削,能够钻削印刷电路板0.1~0.7mm小孔和铣削2~6mm长槽,已满足小孔和微孔的加工需要。目前,国内钻、铣电主轴最高转速已达到80000r/min ,支承方式有滚动轴承支承和滑动支承、并且具有自动松拉刀机构,可以实现快速换刀功能。由于国产电主轴具有价格便宜、维护方便和维护费用低等优点,已经广泛替代进口产品,大量装备国内机床,同时也促进了中国电路板制造业的发展。

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