電主軸高速旋轉(zhuǎn)散熱問題引關(guān)注

 電主軸的軸承在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量而引起主軸溫度的升高，而安裝在電主軸端部的切削刀具在高速切削時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，因此對(duì)于運(yùn)作過程中電主軸的散熱問題引起廣泛關(guān)注，認(rèn)為必須在電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮散熱問題。

   電主軸電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，內(nèi)部產(chǎn)生功率損耗(包括機(jī)械損耗、電損耗等)雙頭永磁電主軸，從而使電機(jī)發(fā)熱永磁電主軸。由于電主軸電機(jī)裝在主軸單元?dú)んw內(nèi)，所以主軸電機(jī)不能直接采用風(fēng)扇散熱，自然散熱條件也比較差。調(diào)查結(jié)果表明，電動(dòng)機(jī)在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的工作溫度達(dá)140～160℃，定子的溫度也在45～85℃。電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量會(huì)直接傳遞給主軸，引起主軸熱變形而產(chǎn)生加工誤差。

那么，生產(chǎn)電主軸的技術(shù)難度大嗎？對(duì)此永磁同步電主軸，有關(guān)的回答是否定的。電主軸周延佑指出，由于電主軸的生產(chǎn)是幾種技術(shù)的綜合，因此只具備單種技術(shù)的企業(yè)并不能生產(chǎn)這一產(chǎn)品，比如一般的軸承廠或是電機(jī)廠就不具備生產(chǎn)電主軸的能力。但這并不等于說，電主軸的生產(chǎn)所要求的技術(shù)就很高，國內(nèi)的廠家就不能實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)永磁電主軸廠家。周延佑的看法是：“電主軸國產(chǎn)化率低，產(chǎn)品大量從國外進(jìn)口，出現(xiàn)這種狀況，從技術(shù)層面來看是一點(diǎn)道理也沒有?！?周延佑分析說，電主軸的確需要的是綜合技術(shù)，但是只要一家企業(yè)擁有了其中一種技術(shù)，就可以生產(chǎn)電主軸這種產(chǎn)品。

冷卻裝置。我們都知道在電主軸工作的時(shí)候，它的工作速度和旋轉(zhuǎn)速度是非?？斓?，這樣當(dāng)電主軸在高度運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，它表面的溫度就會(huì)大大的，因此為了確保電主軸能夠正常的工作并且避免因溫度過高而產(chǎn)生一定的損害，我們需要做到在電主軸工作的時(shí)候能夠有效的進(jìn)行散熱操作，這樣我們就可以在電主軸的外壁上接通一些可以進(jìn)行循環(huán)操作的冷卻劑，而冷卻裝置的作用就是保持這些冷卻劑的溫度時(shí)刻保持在很低的溫度狀態(tài)。

內(nèi)置的脈沖編碼器。一般來講，在建肯電主軸工作的時(shí)候，為了確?？梢詫?shí)現(xiàn)不需要任何外力的幫助就可以進(jìn)行自動(dòng)的換刀操作或者是自動(dòng)進(jìn)行一些剛性攻螺紋的生產(chǎn)，我們就需要在電主軸的內(nèi)部安裝一個(gè)內(nèi)置的脈沖編碼器，這樣在電主軸工作的時(shí)候，脈沖編碼器就可以非常準(zhǔn)確的控制器電主軸的相角并且實(shí)現(xiàn)進(jìn)給的有效配合。

在電主軸系統(tǒng)中，主軸軸承技術(shù)是關(guān)鍵，主要包括三種，即動(dòng)靜承、角接觸球軸承和磁懸浮軸承。其中，動(dòng)靜承是將靜承與動(dòng)承結(jié)合起來，集合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，其具備良好的高速性能，速度調(diào)節(jié)的范圍大。精密數(shù)控機(jī)床比較常用角接觸球軸承，其發(fā)揮主軸支撐作用，對(duì)高速性能有一定的影響。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是由于滾珠為氮化硅材料制作，滾珠在高速作用下會(huì)增加離心力，增大陀螺力矩，軸承的高速性能得以充分發(fā)揮，減小滾動(dòng)體的直徑。由于軸承的制造成本高，具有非常復(fù)雜的控制系統(tǒng)，不容易解決軸承運(yùn)行中產(chǎn)生的發(fā)熱問題，所以，只有特殊場(chǎng)合中才會(huì)使用。

為了提高主軸的平衡性，在電主軸的設(shè)計(jì)中，需要采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，加工裝配的時(shí)候要提高度。當(dāng)主軸出廠的回收，調(diào)整好初始動(dòng)平衡，提高主軸的平衡性，但是，主軸刀具依然會(huì)存在細(xì)微的不對(duì)稱問題，甚至?xí)霈F(xiàn)刀具磨損的問題，或者切屑粘刀的問題，原有的動(dòng)平衡依然會(huì)被打破。由于工況復(fù)雜，主軸刀具系統(tǒng)會(huì)受到干擾，諸如切削力激勵(lì)、離心力以及熱變形等都是重要的影響因素，并因此破壞主軸系統(tǒng)，使其無法保持穩(wěn)定的穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。要使電主軸處于高速運(yùn)行狀態(tài)，確保數(shù)控機(jī)床運(yùn)行且持續(xù)穩(wěn)定，就需要將在線運(yùn)行且自動(dòng)化操作的動(dòng)平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來，并根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要不斷完善，更好地發(fā)揮其價(jià)值。