電主軸的軸承

具有滾動軸承的電主軸

    具有滾動軸承的變頻電主軸，價格較為低廉，是用維護方便，是數控機床設計首選的主軸部件。例如，IBAG公司生產的HF170.4 A20K型變頻電主軸是一種典型的內裝式感應電動機的電主軸，電動機的轉子與主軸連成一體。前后軸承皆采用雙排徑向止推軸承，前軸承是內徑Ф65mm和接觸角25°的高精度滾珠軸承，利用彈簧進行預加載荷。標準配置時，軸承潤滑采用高壓油霧潤滑系統，但在降低最高轉速時，也可以選用油脂潤滑。軸承的密封采用空氣迷宮間隙密封。

    該系列電主軸的結構如下圖所示。從圖中可見，電主軸的后端有兩種配置，標準配置是液壓夾緊缸，選件是附加冷卻液通過主軸中心孔進行刀具冷卻的裝置。

變頻電主軸結構圖

    該型號的變頻電主軸最高轉速為24000r/min，短期峰值功率可達95kW。100%負載時，額定功率為30kW，額定轉矩為29.1Nm；40%負載時，功率為40kW，轉矩為38.7Nm。采用循環水進行冷卻，冷卻功率根據變頻電動機的型號和使用工況選定。

    HF170系列電主軸的無故障工作壽命為2000h/年。系列電主軸的外徑尺寸配合精度為Ф170h6，可以垂直或水平安裝，也可以選用法蘭盤安裝。

    標準配置的刀具于主軸的連接（刀柄錐度）采用DIN標準的HSK-E63，以適合高速加工的需要。當降低主軸轉速時，也可以選用JIS標準的BT-40。在主軸內腔安裝有自動緊固和松開刀具的機構，由后端的液壓缸驅動。

    該系列主軸前端的徑向靜態剛度為302N/μm，軸向靜態剛度為260N/μm。

    具有靜壓軸承的電主軸

    具有靜壓軸承的電主軸結構緊湊，動、靜態剛度較高。特別在采用自動液壓刀具夾緊機構時，可以利用同一能源，是一種值得考慮的方案。它的主要缺點是價格較高，是用維護較為復雜。

    該系列主軸的最高轉速為40000~32000r/min，峰值功率可達162kW，滿負載額定功率為40kW，可以垂直或水平安裝。靜壓軸承具有較大的徑向承載能力，該型號的電主軸的徑向承載能力為3500N，主軸前端徑向靜態剛度為400N/μm，軸向靜態剛度為800N/μm。特別是軸向靜態剛度明顯高于具有滾動軸承的電主軸。

    刀具與主軸的連接（刀柄錐度）采用DIN標準的HSK-E63或HSK-E50兩種規格。

    具有磁浮軸承的電主軸

    磁浮軸承的電主軸具有一系列的優點，例如：

1. 具有較高的轉速和較大的功率
2. 轉動時能夠自動平衡，沒有振動
3. 磁浮軸承不用潤滑，無需維修，壽命無限長
4. 剛度較高，特別是主軸在高速運轉時
5. 具有過程監控和力測量傳感器

    該系列主軸最高轉速可達40000r/min，峰值功率可達99kW，滿負荷額定功率為40kW。磁浮軸承電主軸采用高壓水冷，以保證電動機和磁浮軸承的工作穩定性。

    該電主軸除了磁浮軸承外，前后還有一對輔助的滾珠軸承。它與殼體之間有一定的間隙，主要不是用于承受載荷，而是用作輔助支撐，以增加主軸的工作安全性。

    刀具與主軸的連接采用DIN標準的HSK-E50。主軸前端徑向靜態剛度為1500N/μm，軸向靜態剛度為700N/μm。上述數據表明，其徑向靜態剛度大大超過其它類型的電主軸。

    具有雙電動機的電主軸

    為了縮小高頻電主軸的尺寸，改善它的電功率-轉速特性，可以將高速小轉矩和低速大轉矩的負載特性分別由兩個電動機來承擔。
  
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