高速電主軸的兩種冷卻方式
對于電主軸的整體冷卻,通常有液體冷卻和空氣強制冷卻兩種方式。
(1)液體冷卻是指在電主軸的內部設計冷卻水循環,在外部配備相應的冷卻機,使冷卻液體在主軸內部循環帶走內部熱量。這種冷卻方式的優點設計簡單可靠,冷卻效果較為明顯,缺點是對主軸軸芯的冷卻效果比較差,冷卻機的成本比較高。
(2)空氣強制冷卻是指在電主軸的殼體與電機定子之間設計一個強制對流的通道,電機的發熱量通過熱傳導進入到強制對流區,把熱量帶入空氣中,實現電主軸的恒溫工作??諝鈴娭评鋮s具有無污染的特點。如果使用靜壓氣體軸承,可以利用靜壓氣體軸承的氣體在主軸內部循環帶走一部分電機的熱量。
高速主軸是高速切削機床的部件,隨著對主軸轉速要求的不斷提高,傳統的齒輪——皮帶變速傳動系統由于本身的振動、噪音等原因已不能適應要求,取而代之的是一種新穎的功能部件——電主軸,它將主軸電機與機床主軸合二為一,實現了主軸電機與機床主軸的一體化。電主軸采用了電子傳感器來控制溫度,自帶水冷或油冷循環系統,使主軸在高速旋轉時保持恒溫,一般可控制在20°~25°范圍內某一設定溫度,精度為± 0.7°,同時使用油霧潤滑、混合陶瓷軸承等新技術,使主軸免維護、長壽命、高精度。
電主軸的價位從幾萬元到幾十萬元不等,在機床成本構成中占有一定比例。電主軸的質量、性能和水平在很大程度上決定了整機的質量、性能和水平,為此,日本學者將包括電主軸在內的功能部件產業統稱為“中場”產業,取其足球“中場”術語的寓意,一是表明它在從原材料到整機的產業鏈中,處于“中場”位置,另一含義是取勝的關鍵在于它能否能夠控制“中場”。
電主軸有兩個首要熱源:一是主軸軸承,二是內藏式主電動機。電主軸單元凸出的問題是內藏式主電動機的發熱。因為主電動機這邊是便是主軸軸承,假如主電動機的散熱問題解決不好,還會影響機床作業的可靠性。 首要的解決方法是選用循環冷卻結構,分外循環和內循環兩種,冷卻介質可以是水或油,使電動機與前后軸承都能得到充沛冷卻。 主軸軸承是電主軸的支承,也是電主軸的首要熱源之一。當時調整電主軸,大多數選用角接觸陶瓷球軸承。