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探讨高速电主轴轴承主要热源的解决

发布时间:2020-11-16   点击次数:7034次
   高速电主轴轴承早前是用于磨削机床加工,逐步发展到加工中心电主轴及其他各行业机床主轴。传统主轴一般是通过传动带、齿轮来进行传动驱动,而电主轴的驱动是将异步电机直接装入主轴内部,通过驱动电源直接驱动主轴进行工作,以实现机床主轴系统的零传动,形成“直接传动主轴”。从而减少中间皮带或者齿轮机械传动等环节,实现了机械与电机一体的主轴单元。电主轴不但减少了中间环节存在的打滑、振动和噪音的因素,也加速了主轴在高速领域的快速发展,成为满足高速切削,实现高速加工的理想方案,其高转速、高精度、高刚性、低噪音、低温升、结构紧凑、易于平衡、安装方便、传动效率高等优点,使它在超高速切削机床上得到广泛的应用。
  高速电主轴轴承的主要热源及解决分析:
  用于铣镗类高速加工中心的电主轴运转中的发热问题始终是人们关注的焦点。电主轴的内部有两个主要热源,一是内藏式主电动机,另一个是主轴轴承。与一般的主轴部件不同,电主轴突出的问题之一是内藏式高速主电动机的发热。由于主电动机旁边就是主轴轴承,电动机的发热会直接降低轴承的工作精度,如果主电动机的散热问题解决不好,还会影响机床工作的可靠性。
  高速电主轴的外循环油水冷却系统在主电动机定子的外面加一带螺旋槽的铝质外套,机床工作时,冷却油不断在该螺旋槽中流动,从而把主电动机的热量及时、迅速地带走。冷却油的流量可按主电动机的发热量进行计算。
  由于电主轴的运转速度高,dm·n值大(dm—主轴前轴颈直径,mm:n—主轴高转速,r/min),因此对主轴轴承的动态、热态性能有十分严格的要求。除个别超高速电主轴采用磁悬浮轴承或液体动-静压轴承以外,目前国内外绝大多数高速电主轴都采用角接触陶瓷球轴承,其滚球用Si3N4材料制成,直径比同规格球轴承小1/3。这种材料具有密度小、硬度高、热膨胀系数小、弹性模量大等优点,使用这种轴承可使电主轴获得运转速度高、温升小、刚度大、寿命长等一系列优良特性。虽然这种轴承的价格比同规格同精度等级的钢质球轴承高2-2.5倍,但其使用寿命要高3-6倍,因此其性价比并不差,容易被机床设计师接受。

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