高速電機(jī)角接觸球軸承的應(yīng)用特點(diǎn)（上）

正如其名稱所示，高速主軸系具有高的旋轉(zhuǎn)速度，但這沒有嚴(yán)格的界限。對(duì)于切割馬達(dá)主軸馬達(dá)所代表的加工設(shè)備和切削雕銑工藝，一般是指主軸系統(tǒng)的最高轉(zhuǎn)速≥10,000r/min，并相應(yīng)具有較高的角加速度，以實(shí)現(xiàn)主軸的瞬時(shí)升降和起停。為了更好地適應(yīng)制造業(yè)對(duì)機(jī)床加工精度越來越高的要求，高速雕刻機(jī)主軸切割時(shí)，主軸電機(jī)還應(yīng)具有更高的旋轉(zhuǎn)精度，一般要求主軸徑向跳動(dòng)小于1微米，軸向竄動(dòng)小于1微米。另外，主軸還應(yīng)具有足夠的靜、動(dòng)剛度，能承受一定的切削負(fù)荷，并能保持較高的旋轉(zhuǎn)精度。

常規(guī)的主軸系統(tǒng)，包括皮帶、齒輪等中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，不僅轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，難以實(shí)現(xiàn)高的角加(減)速度，而且在高速下，其振動(dòng)和噪聲問題也難以得到解決。所以現(xiàn)在的高速主軸系統(tǒng)多是電主軸單元，它把電機(jī)和主軸“合二而一”，把傳動(dòng)鏈縮短為零，結(jié)構(gòu)上基本上是把主軸和軸承之間的主軸連接起來。馬達(dá)、電主軸任意切下，軸向尺寸較短，結(jié)構(gòu)緊湊，主軸剛度高，出力大。加工中心和數(shù)控銑床使用的德國GMN公司的電主軸是這種結(jié)構(gòu)，其軸承是精密角接觸球軸承，適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)(通常相當(dāng)于國際標(biāo)準(zhǔn)P2和P4級(jí))，所有關(guān)鍵部件都必須進(jìn)行精密加工和精密裝配，并且主電機(jī)的定子和前后軸承都要用恒溫冷卻水冷卻(GMN為23±0.7甚至±0.3℃)。加工中心和數(shù)控銑床使用GMN電主軸有20種型號(hào)，最高轉(zhuǎn)速從8000r/min到60000r/min，功率從5.5kW到76kW，扭矩從0.9Nm到306Nm。

目前，也有極少數(shù)高速輕切削銑床，采用電主軸，將主電機(jī)置于主軸后軸承后面。該結(jié)構(gòu)的電軸軸向尺寸較大，但散熱條件可以改善。另外，一些加工中心和銑床，其最大轉(zhuǎn)速在10000r/min到15000r/min之間，不是用電主軸，而是用薄膜等聯(lián)軸器，使主軸和主軸直接相連，從而省去主軸冷卻系統(tǒng)。然而，這種方式既增加了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，影響角加(減)速度，又使兩軸直連后的非直線性產(chǎn)生振動(dòng)(轉(zhuǎn)速越高，對(duì)直線的調(diào)準(zhǔn)要求越高)，因此不適合于主軸轉(zhuǎn)速越高的機(jī)床。