① 数控电主轴怎么判断
电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术。主轴是一套组件,它包括电主轴本身及其附件:电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置等。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式,使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来,因此可做成“主轴单元”,俗称“电主轴”,特性为高转速、高精度、低噪音、内圈带锁口的结构更适合喷雾润滑。
电主轴是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术,它与直线电机技术、高速刀具技术一起,把高速加工推向一个新时代。电主轴是一套组件,它包括电主轴本身及其附件:电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置等。电动机的转子直接作为机床的主轴,主轴单元的壳体就是电动机机座,并且配合其他零部件,实现电动机与机床主轴的一体化。
随着电气传动技术(变频调速技术、电动机矢量控制技术等)的迅速发展和日趋完善,高速数控机床主传动系统的机械结构已得到极大的简化,基本上取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动,从而把机床主传动链的长度缩短为零,实现了机床的“零传动”。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式,使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来,因此可做成“主轴单元”,俗称“电主轴”。由于当前电主轴主要采用的是交流高频电动机,故也称为“高频主轴”。由于没有中间传动环节,有时又称它为“直接传动主轴”。
电主轴结构:
电主轴由无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱动模块和冷却装置等组成。电机的转子采用压配方法与主轴做成一体,主轴则由前后轴承支承。电机的定子通过冷却套安装于主轴单元的壳体中。主轴的变速由主轴驱动模块控制,而主轴单元内的温升由冷却装置限制。在主轴的后端装有测速、测角位移传感器,前端的内锥孔和端面用于安装刀具。
电主轴的驱动:
电主轴的电动机均采用交流异步感应电动机,由于是用在高速加工机床上,启动时要从静止迅速升速至每分钟数万转乃至数十万转,启动转矩大,因而启动电流要超出普通电机额定电流5~7倍。其驱动方式有变频器驱动和矢量控制驱动器驱动两种。变频器的驱动控制特性为恒转矩驱动,输出功率与转矩成正比。机床最新的变频器采用先进的晶体管技术,可实现主轴的无级变速。机床矢量控制驱动器的驱动控制为在低速端为恒转矩驱动,在中、高速端为恒功率驱动。
在数控机床中,电主轴通常采用变频调速方法。目前主要有普通变频驱动和控制、矢量控制驱动器的驱动和控制以及直接转矩控制三种控制方式。
普通变频为标量驱动和控制,其驱动控制特性为恒转矩驱动,输出功率和转速成正比。普通变频控制的动态性能不够理想,在低速时控制性能不佳,输出功率不够稳定,也不具备C轴功能。但价格便宜、结构简单,一般用于磨床和普通的高速铣床等。
矢量控制技术模仿直流电动机的控制,以转子磁场定向,用矢量变换的方法来实现驱动和控制,具有良好的动态性能。矢量控制驱动器在刚启动时具有很大的转矩值,加之电主轴本身结构简单,惯性很小,故启动加速度大,可以实现启动后瞬时达到允许极限速度。这种驱动器又有开环和闭环两种,后者可以实现位置和速度的反馈,不仅具有更好的动态性能,还可以实现C轴功能;而前者动态性能稍差,也不具备C轴功能,但价格较为便宜。
直接转矩控制是继矢量控制技术之后发展起来的又一种新型的高性能交流调速技术,其控制思想新颖,系统结构简洁明了,更适合于高速电主轴的驱动,更能满足高速电主轴高转速、宽调速范围、高速瞬间准停的动态特性和静态特性的要求,已成为交流传动领域的一个热点技术。
电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、噪声低、响应快等优点,而且转速高、功率大,简化机床设计,易于实现主轴定位,是高速主轴单元中的一种理想结构。电主轴轴承采用高速轴承技术,耐磨耐热,寿命是传统轴承的几倍。
数控机床主轴传动的方式:
1、带有变速齿轮的主传动,大、中型数控机床采用这种变速方式。通过少数几对齿轮降速,扩大输出转矩,以满足主轴低速时对输出转矩特性的要求。
2、通过带传动的主传动,主要应用于转速较高、变速范围不大的机床。电动机本身的调速就能满足要求,可以避免齿轮传动引起的振动与噪音。
3、用两个电机分别驱动主轴,上述两种方式的混合传动,高速时带轮直接驱动主轴,低速时另一个电机通过齿轮减速后驱动主轴。
4、内装电动机主轴传动结构,大大简化主轴箱体与主轴的结构,有效提高主轴部件的刚度,但主轴输出转矩小,电动机发热对主轴影响较大。
② 现在数控机床电主轴的主流品牌是什么
补充一下,应该是 Fischer 不是 Fisher, 瑞士生产,在高端进口机床上常见到
③ 数控车床主轴加工哪家实力强
车床电主轴是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术,与直线电机技术、高速刀具技术一起,把高速加工推向一个新时代。电主轴是一套组件,包括电主轴本身及其附件:电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置等。电动机的转子直接作为机床的主轴,主轴单元的壳体就是电动机机座,并且配合其零部件,实现电动机与机床主轴的一体化。
目前,随着电气传动技术(变频调速技术、电动机矢量控制技术等)的迅速发展和日趋完善,高速数控机床主传动系统的机械结构已得到极大的简化,基本上取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动,从而把机床主传动链的长度缩短为零,实现了机床的“零传动”。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式,使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来,因此可做成“主轴单元”,俗称“电主轴”。由于当前电主轴主要采用的是交流高频电动机,故也称为“高频主轴”。由于没有中间传动环节,有时又称为“直接传动主轴”。
制定机床主轴加工工艺过程的要求如下:
一、加工阶段的划分
主轴加工通常划分为三个阶段,即粗加工、半精加工和精加工。各阶段的划分大致以热处理为界。划分阶段和合理安排工序是为了保证加工质量,达到较高的生产效率和花费最少的生产成本。
一般精度的主轴,精磨可作为最终工序。对于精密机床的主轴,还应有光整加工阶段,以获得较小的表面粗糙度值,有时也是为了达到更高的尺寸精度和配合要求。
二、定位基准的选择
轴类零件一般能以本身中心孔作为统一基准,但带中心通孔的主轴则不能做到这一点,因而必须交替使用中心孔和外圆表面作为定位基准。例如外圆粗加工时可以中心孔为定位基准,但中心孔随着深孔加工而消失,因此必须重新建立外圆加工的基面。一般有以下三种方法:
(1)当中心通孔直径较小时,可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的60度锥面来代替中心孔。若中心通孔直径较大,则可视具体情况采用其他方法。C6140型机床主轴属于一般要求的主轴,为了简化工艺装备,半精加工外圆和车螺纹工序就可采用小端孔口锥面和大端外圆作为定位基准,同事采取一定的工序措施来保证定位精度。例如热处理后的工序半精车小端面、内孔及倒角,就是为了纠正主轴调质后发生的变形,使工序的小端孔口锥面与尾座顶尖接触良好。又如热处理后的工序精车小端莫氏锥孔、端面及倒角,是为了保证工序车螺纹时的定位精度。同时,工艺上还规定工件装夹后应找正100mm、80mm外圆的径向圆跳动小于0.03mm,如果超差,则需重新修整小端孔口锥面。
(2)采用锥形堵塞或锥套心轴。是一种锥堵的形式,其锥度与工件端部定位孔的锥度相同。当工件孔为圆柱通孔时,锥堵锥度为1:500。当工件孔的锥度较大时,可采用锥套心轴。
使用锥堵火锥套心轴时,在加工中途一般不能更换或拆卸,要到精磨完各档外圆,不需使用中心孔时才能拆卸,否则,会造成工件各加工表面对锥堵中心孔的同轴度误差而影响各工序已加工表面的相互位置精度。采用锥堵或锥套心轴可使主轴各外圆和轴肩的加工具有统一基准,减少了定位误差。但它的缺点是要配备许多锥堵或锥套心轴,而且会引起主轴变形。
(3)精加工主轴外圆时也可用外圆本身来定位,即装夹工件时以支承轴颈表面本身找正。
此时可采用可拆卸式锥套心轴,心轴与工件锥孔间有很小的间隙,用螺母和垫圈将心轴压紧在主轴两端面上以后,将心轴连同主轴一起装夹到机床前后顶尖上,然后找正工件支承轴颈以实现外圆本身定位。此时只需备几套心轴,从而简化了工艺装备及其管理工作。
主轴大端锥孔精磨时也可以主轴颈外圆为定位基准。主轴颈是主轴的装配基准,也是测量基准,这样,三种基准重和,就不会产生基准不符误差,从而可靠地保证了大端锥孔相对主轴颈的同轴度要求。
三、热处理工序的安排热处理工序是主轴加工的重要工序,它包括:
(1)毛坯热处理。主轴锻造后要进行正火或退火处理,以消除锻造内应力,改善金相组织、细化晶粒、降低硬度、改善切削加工性。
(2)预备热处理。通常采用调质火正火处理,安排在粗加工之后进行,以得到均匀细密的回火索氏体组织,使主轴既获得一定的硬度和强度,又有良好的冲击韧性,同时也可以消除粗加工应力。精密主轴经调质处理后,需要切割式样作金相组织检查。
(3)最终热处理。一般安排在粗磨前进行,目的是提高主轴表面硬度,并在保持心部韧性的同时,使主轴颈或工作表面获得高的耐磨性和抗疲劳性,以保证主轴的工作精度和使用寿命。最终热处理的方法有局部加热淬火后回火、渗碳渗火和渗氮等,具体应视主轴材料而定。渗碳淬火后还需要进行低温回火处理,对不需要渗碳的不玩可以镀铜保护或预放加工余量后再去碳层。
(4)定性处理对于精度要求很高的主轴,在淬火、回火后或粗磨工序后,还需要定性处理。定性处理的方法有低温人工时效和冰冷处理等,目的是消除淬火应力或加工应力,促使参与奥氏体转变为马氏体,稳定金相组织,从而提高主轴的尺寸稳定性,使之长期保持精度。普通精度的CA6140不需要进行定性处理。
四、加工顺序的安排安排的加工顺序应能使各工序和整个工艺过程最经济合理
按照粗精分开、先粗后精的原则,各表面的加工应按由粗到精的顺序按加工阶段进行安排,逐步提高各表面的精度和减小其表面粗糙度值。同时还应考虑以下各点:
(1)主轴深孔加工应安排在外圆粗车之后。这样可以有一个较精确的外圆来定位加工深孔,有利于保证深孔加工的壁厚均匀;而外圆粗加工时又能以深孔钻出前的中心孔为统一基准。
(2)各次要表面如螺纹、键槽及螺孔的加工应安排在热处理后、粗磨前或粗磨后。这样可以较好地保证其相互位置精度,又不致碰伤重要的精加工表面。
(3)外圆精磨加工应安排在内锥孔精磨之前。这是因为以外圆定位来精磨内锥孔更容易保证它们之间的相互位置精度。
(4)各工序定位基准面的加工应安排在该工序之前。这样可以保证各工序的定位精度,使各工序的加工达到规定的技术要求。
(5)对于精密主轴更要严格按照粗精分开、先粗后精的原则,而且,各阶段的工序还要细分。
④ 请高人指教一下数控机床中电主轴的应用前景
对于数控机床模块化设计、简化机床结构、提高机床性能方面的作用
(1)简化结构,促进机床结构模块化
电主轴可以根据用途、结构、性能参数等特征形成标准化、系列化产品,供主机选用,从而促进机床结构模块化。
(2)降低机床成本,缩短机床研制周期
一方面,标准化、系列化的电主轴产品易于形成专业化、规模化生产,还可以缩短机床研制周期,适应目前快速多变的市场趋势。
(3)改善机床性能,提高可靠性
采用电主轴结构的数控机床,由于结构简化,传动、连接环节减少,因此提高了机床的可靠性;技术成熟、功能完善、性能优良、质量可靠的电主轴功能部件使机床的性能更加完善,可靠性得以进一步提高。
(4)实现某些高档数控机床的特殊要求
有些高档数控机床,如并联运动机床、五面体加工中心、小孔和超小孔加工机床等,必须采用电主轴,方能满足完善的功能要求。
促进了高速切削技术在机械加工领域的广泛应用
电主轴系由内装式电机直接驱动,以满足高速切削对机床“高速度、高精度、高可靠性及小振动”的要求,与机床高速进给系统、高速刀具系统一起组成高速切削所需要的必备条件。电主轴技术与电机变频、闭环矢量控制、交流伺服控制等技术相结合,可以满足车削、铣削、镗削、钻削、磨削等金属切削加工的需要。
采用高速加工技术可以解决机械产品制造中的诸多难题,取得特殊的加工精度和表面质量,因此这项技术在各类装备制造业中得到越来越广泛的应用,正在成为当今金切加工的主流技术。高精度、高转速数控机床主轴单元是承载高速切削技术的主体之一工业自动化网版权所有,是高精度、高效率高档数控机床的核心功能部件,是航空航天、汽车、船舶、精密模具、精密机械等尖端产品制造领域所需高档加工母机的核心部件。目前国内外电主轴技术的发展十分迅速,各生产厂商都在高可靠性、节能性、高精度、高加工效率、环保性、智能化等方面进行持续的科技攻关,以期形成自身的特色搜企网版权所有,占领电主轴技术发展的制高点。
国外电主轴技术的发展趋势
国外电主轴最早用于内圆磨床,上世纪80年代,随着数控机床和高速切削技术的发展和需要,逐渐将电主轴技术应用于加工中心、数控铣床等高档数控机床,成为近年来机床技术所取得的重大成就之一。随着机床技术、高速切削技术的发展和实际应用的需要,对机床电主轴的性能也提出了越来越高的要求。
⑤ 德国数控机床的老牌厂家,他们的高端数控电主轴技术转让,或者授权生产。国内有厂家感兴趣的吗
这个技术也只有具有一定规模和研发能力的企业才能接受了。推荐你试着联系宁波海天,他们引进日本新泻技术,电主轴技术应该是他们比较需要的。而且这个公司是私人老板,比国企的灵活性要大。
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⑦ 北京数控车床主轴哪个厂家实力强
机床主轴指的是机床上带动工件或刀具旋转的轴。通常由主轴、轴承和传动件(齿轮或带轮)等组成主轴部件。主轴是机器中最常见的一种零件,主要由内外圆柱面螺纹花键和横向孔组成,主轴的作用是车床的执行件,它主要起支撑传动件和传动转矩的作用,在工作时由它带动工件直接参加表面成形运动,同时主轴还保证工件对车床其他部件有正确的相对位置。因此,主轴部件的工作性能对加工质量和车床的生产率有重要的影响主轴的传动方式是皮带传动和齿轮传动结合的,各种车床主轴部件的结果是有差别的,但是他们的用途基本是一致的,在结构的要求方面也是相同的,在工作性能上都要求与本车床使用性能相适应选择精度刚度等,车床的类型不同主轴工作条件也是不同的。
随着数控技术的快速发展,“复合、高速、智能、精密、环保”已成为当今机床工业技术发展的主要趋势。其中,高速加工可以有效地提高机床的加工效率、缩短工件的加工周期。这就要求机床主轴及其相关部件要适应高速加工的需求。
电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术,它与直线电机技术、高速刀具技术一起,将会把高速加工推向一个新时代。电主轴是一套组件,它包括电主轴本身及其附件:电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置。
电主轴所融合的技术:
高速轴承技术:电主轴通常采用复合陶瓷轴承,耐磨耐热,寿命是传统轴承的几倍;有时也采用电磁悬浮轴承或静压轴承,内外圈不接触,理论上寿命无限;
高速电机技术:电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物,电动机的转子即为主轴的旋转部分,理论上可以把电主轴看作一台高速电动机。关键技术是高速度下的动平衡;
润滑:电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑;也可以采用脂润滑,但相应的速度要打折扣。所谓定时,就是每隔一定的时间间隔注一次油。所谓定量,就是通过一个叫定量阀的器件,精确地控制每次润滑油的油量。而油气润滑,指的是润滑油在压缩空气的携带下,被吹入陶瓷轴承。油量控制很重要,太少,起不到润滑作用;太多,在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。
冷却装置:为了尽快给高速运行的电主轴散热,通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂,冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。
内置脉冲编码器:为了实现自动换刀以及刚性攻螺纹,电主轴内置一脉冲编码器,以实现准确的相角控制以及与进给的配合。
自动换刀装置:为了应用于加工中心,电主轴配备了自动换刀装置,包括碟形簧、拉刀油缸等;
高速刀具的装卡方式:广为熟悉的BT、ISO刀具,已被实践证明不适合于高速加工。这种情况下出现了HSK、SKI等高速刀具。
高频变频装置:要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速,必须用一高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动机,变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹。
数控车床是目前使用较为广泛的数控机床之一。它主要用于轴类零件或盘类零件的内外圆柱面、任意锥角的内外圆锥面、复杂回转内外曲面和圆柱、圆锥螺纹等切削加工,并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔及镗孔等。数控机床是按照事先编制好的加工程序,自动地对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助功能,按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单,再把这程序单中的内容记录在控制介质上,然后输入到数控机床的数控装置中,从而指挥机床加工零件。
随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,它对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。总体而言,数控车床呈现以下三个发展趋势:
1、高速、高精密化
高速、精密是机床发展永恒的目标。随着科学技术突飞猛进的发展,机电产品更新换代速度加快,对零件加工的精度和表面质量的要求也愈来愈高。为满足这个复杂多变市场的需求,当前机床正向高速切削、干切削和准干切削方向发展,加工精度也在不断地提高。另一方面,电主轴和直线电机的成功应用,陶瓷滚珠轴承、高精度大导程空心内冷和滚珠螺母强冷的低温高速滚珠丝杠副及带滚珠保持器的直线导轨副等机床功能部件的面市,也为机床向高速、精密发展创造了条件。
数控车床采用电主轴,取消了皮带、带轮和齿轮等环节,大大减少了主传动的转动惯量,提高了主轴动态响应速度和工作精度,彻底解决了主轴高速运转时皮带和带轮等传动的振动和噪声问题。采用电主轴结构可使主轴转速达到10000r/min以上。
直线电机驱动速度高,加减速特性好,有优越的响应特性和跟随精度。用直线电机作伺服驱动,省去了滚珠丝杠这一中间传动环节,消除了传动间隙(包括反向间隙),运动惯量小,系统刚性好,在高速下能精密定位,从而极大地提高了伺服精度。
直线滚动导轨副,由于其具有各向间隙为零和非常小的滚动摩擦,磨损小,发热可忽略不计,有非常好的热稳定性,提高了全程的定位精度和重复定位精度。通过直线电机和直线滚动导轨副的应用,可使机床的快速移动速度由10~20m/mim提高到60~80m/min,最高高达120m/min。
2、高可靠性
数控机床的可靠性是数控机床产品质量的一项关键性指标。数控机床能否发挥其高性能、高精度和高效率,并获得良好的效益,关键取决于其可靠性的高低。
3、数控车床设计CAD化、结构设计模块化
随着计算机应用的普及及软件技术的发展,CAD技术得到了广泛发展。CAD不仅可以替代人工完成繁琐的绘图工作,更重要的是可以进行设计方案选择和大件整机的静、动态特性分析、计算、预测及优化设计,可以对整机各工作部件进行动态模拟仿真。在模块化的基础上在设计阶段就可以看出产品的三维几何模型和逼真的色彩。采用CAD,还可以大大提高工作效率,提高设计的一次成功率,从而缩短试制周期,降低设计成本,提高市场竞争能力。
数控机床的变速方式:
1、无级变速
数控机床一般采用直流或交流主轴伺服电动机实现主轴无级变速。
交流主轴电动机及交流变频驱动装置(笼型感应交流电动机配置矢量变换变频调速系统),由于没有电刷,不产生火花,所以使用寿命长,且性能已达到直流驱动系统的水平,甚至在噪声方面还有所降低。因此,目前应用较为广泛。
主轴传递的功率或转矩与转速之间的关系。当机床处在连续运转状态下,主轴的转速在437~3500r/min范围内,主轴传递电动机的全部功率11kW,为主轴的恒功率区域Ⅱ(实线)。在这个区域内,主轴的最大输出扭矩(245N.m)随着主轴转速的增高而变小。主轴转速在35~437r/min范围内,主轴的输出转矩不变,称为主轴的恒转矩区域Ⅰ(实线)。在这个区域内,主轴所能传递的功率随着主轴转速的降低而减小。图中虚线所示为电动机超载(允许超载30min)时,恒功率区域和恒转矩区域。电动机的超载功率为15kW,超载的最大输出转矩为334N.m。
2、分段无级变速
数控机床在实际生产中,并不需要在整个变速范围内均为恒功率。一般要求在中、高速段为恒功率传动,在低速段为恒转矩传动。为了确保数控机床主轴低速时有较大的转矩和主轴的变速范围尽可能大,有的数控机床在交流或直流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速,使之成为分段无级变速。