Електрическият шпиндел е нова технология, която се появи в областта на машинната обработка с ЦПУ през последните години, интегрирайки шпиндел и шпиндел мотор Заедно с линейната технология на двигателя и технологията на високоскоростните инструменти, тя ще тласне високоскоростната обработка в нова ера. Електрическият шпиндел за обработка с ЦПУ е набор от компоненти, който включва самия електрически шпиндел и неговите аксесоари: електрически шпиндел, високочестотен честотен конвертор, смазочен уред за маслена мъгла, охлаждащо устройство, вграден кодер и смяна на инструменти.

Високоскоростният шпиндел е най-важната ключова технология в технологията за високоскоростно рязане и също така най-важният компонент на високоскоростните режещи машини. Необходими са висок динамичен баланс, добра твърдост, висока точност на въртене, добра термична стабилност, достатъчен въртящ момент и предаване на мощността, висока толерантност на центробежната сила, точно устройство за измерване на температурата и ефективно охлаждащо устройство. Високоскоростното рязане обикновено изисква възможност за скорост на шпиндела не по-малка от 40000 р/min и мощност на шпиндела по-голяма от 15 кВт. Обикновено електрическите компоненти на шпиндела с вградени шпинделни двигатели се използват за постигане на директно предаване без междинни връзки.Индукционните интегрирани шпинделни двигатели се използват предимно за двигатели. Понастоящем често се използват горещо пресовани силициев нитрид (керамични лагери, динамични и статични лагери под налягане и въздушни лагери. Смазването често използва техники като маслено въздушно смазване и струйно смазване. Охлаждането на шпиндела обикновено се постига чрез вътрешно водно охлаждане или въздушно охлаждане на шпиндела.

1. Диаграма на принципа на работа на керамични лагери с високоскоростен шпиндел

Горната диаграма показва принципа на работа на керамичен лагер с високоскоростен шпиндел, използвайки прецизни ъглови контактни сачмени лагери с клас С или В, подреждането на лагерите е подобно на традиционната структура на шпиндела за шлайфане; Приемайки структура "малка топка плътна топка", материалът на топката е Си3Н4; Приемане на електрически шпиндел (мотор и шпиндел интегрирани); Характерната стойност на скоростта на лагера (=? диаметър на вала (мм), скорост (р / мин)) се увеличава с 1,2 ° в сравнение с обикновените стоманени лагери Два пъти, може да достигне 0.5-1106. висока точност на въртене, с грешка при въртене по-малка от 0,2 μm за течни хидростатични лагери и по-малка от 0,05 μm за въздушни хидростатични лагери; Ниска загуба на мощност; Характерната скорост на течните хидростатични лагери може да достигне 1106, а характерната скорост на въздушните хидростатични лагери може да достигне 3106. Носещият капацитет на въздушните статични лагери под налягане е сравнително малък.

В сравнение с стоманените топки предимствата на керамичните лагери са:

(1) Плътността на керамичните топки се намалява с 60%, което може значително да намали центробежната сила;

(2) Еластичният модул на керамиката е 50% по-висок от този на стоманата, което дава на лагерите по-висока твърдост;

(3) Керамиката има нисък коефициент на триене, което може да намали нагряването на лагерите, износването и загубата на мощност;

(4) Керамиката има добра устойчивост на износване и дълъг живот на лагера.

2. Маглев лагер високоскоростен шпиндел

Горната диаграма показва принципа на работа на високоскоростния шпиндел с магнитни левитационни лагери. Шпинделът се поддържа от два радиални и два аксиални магнитни левитационни лагера, а разликата между статора и ротора на магнитните левитационни лагери е около 0,1 мм.? Висока скованост, около 10 пъти по-скованост от шпиндела на сачмени лагери. Характерната стойност на скоростта на въртене може да достигне 4106.? Точността на въртене зависи главно от точността и чувствителността на сензора, както и производителността на контролната верига, и понастоящем може да достигне 0,2 μm.? Механичната структура и системата на веригите са относително сложни; Поради високото производство на топлина има голямо търсене на производителността на охладителната система.