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電主軸具有結構緊湊、重量輕、慣性小、噪音低、響應速度快等優(yōu)點,并且由于其高轉速、大功率,簡化了機床設計,易于實現主軸定位,是高速主軸單元中的一種理想結構。電主軸軸承采用高速軸承技術,耐磨耐熱,使用壽命是傳統(tǒng)軸承的數倍。靜壓軸承和動力軸承、復合陶瓷軸承或電磁懸浮軸承通常用于電主軸。動靜壓軸承具有較高的剛度和阻尼,可以大大提高加工效率、加工質量、延長了刀具壽命和減小了加工成本,這些軸承大多有無限長的壽命。
目前,復合陶瓷軸承廣泛應用于電主軸單元,這種軸承滾動體采用熱壓Si3N4陶瓷球,軸承圈還是鋼圈,標準化程度高,對機床結構改動小,維修方便。電磁懸浮軸承高速性能好,精度高,易于實現診斷和在線監(jiān)測,但是由于電磁測控系統(tǒng)的復雜性,這種軸承價格很昂貴,并且長期居高不下,至今沒有得到廣泛應用。
由于消費者的多樣化需求和生產者減小成本的需要,各種具有高生產率和高柔性的生產體系逐漸建立起來,其中自動換刀數控機床承擔了核心任務。近年來,在提高機床的加工效率方面,對高速、高精度和高效有了更進一步的要求,人們不斷開發(fā)主軸、進給、換刀等系統(tǒng)的技術開發(fā)。因此,電主軸驅動單元、滾珠絲杠、直線導軌等功能部件也相應出現。
電主軸又稱內置式電機主軸單元,其主要特點是電機內置在主軸中直接驅動主軸,從而實現電機和主軸一體化的功能。是省略了齒輪傳動、變速裝置(如皮帶、聯軸器)等中間傳動部件的直接驅動方式。
電主軸是電動機和主軸融合的產物,電動機的轉子是主軸的旋轉部分。理論上,電主軸可以看作是一個高速電動機。關鍵技術是高速下的動平衡:
電主軸是高精度的一個執(zhí)行機構,影響電主軸旋轉精度的主要因素有:
主軸誤差主要有主軸軸承軸頸的圓度誤差、同軸度誤差(導致主軸軸心線發(fā)生偏移)和主軸軸頸軸向承載面與軸線的垂直度誤差(影響主軸軸向位移)。
軸承誤差包括滑動軸承內孔或滾動軸承滾道的圓度誤差、滑動軸承內孔或滾動軸承滾道的波紋度、滾動軸承滾子的形狀和尺寸誤差、軸承定位端面與軸心線的垂直度誤差、軸承端面之間的平行度誤差、軸承間隙和切削時的受力變形等。