Elektrické vřeteno je nová technologie, která se v posledních letech objevila v oblasti CNC obrábění, integrující vřeteno obráběcích strojů a vřetenový motor. Spolu s technologií lineárního motoru a technologií vysokorychlostních nástrojů posune vysokorychlostní obrábění do nové éry. CNC obráběcí elektrické vřeteno je sada komponent, která zahrnuje samotné elektrické vřeteno a jeho příslušenství: elektrické vřeteno, vysokofrekvenční měnič, mazač olejové mlhy, chladicí zařízení, vestavěný snímač a měnič nástrojů.

Vysokorychlostní vřeteno je nejdůležitější klíčovou technologií vysokorychlostní řezací techniky a také nejdůležitější součástí vysokorychlostních řezacích obráběcích strojů. Vysoká dynamická rovnováha, dobrá tuhost, vysoká rotační přesnost, dobrá tepelná stabilita, dostatečný točivý moment a přenos výkonu, vysoká tolerance odstředivých sil, přesné měřicí zařízení teploty a účinné chladicí zařízení jsou vyžadovány. Vysokorychlostní řezání obecně vyžaduje schopnost otáček vřetena nejméně 40000 r/min a výkon vřetena větší než 15 kW. Pro dosažení přímého převodu bez mezičlenů se obvykle používají součásti elektrického vřetena s integrovanými vřetenovými motory, u motorů se většinou používají indukční integrované vřetenové motory. V současné době se běžně používají keramická ložiska lisovaná za tepla nitridem křemíku (Si3N4), kapalná dynamická a statická tlaková ložiska a vzduchová ložiska. Mazání často používá techniky, jako je mazání olejovým vzduchem a mazání tryskem. Chlazení vřetena je obecně dosaženo vnitřním vodním chlazením nebo vzduchovým chlazením vřetena.

1. Schéma pracovního principu keramického ložiska vysokorychlostního vřetena

Výše uvedený diagram ukazuje pracovní princip keramického ložiska vysokorychlostního vřetena s využitím přesných úhlových kuličkových ložisek třídy C nebo B.Uspořádání ložiska je podobné tradiční struktuře vřetena brusky; Přijetím struktury "malé korálkové husté kuličky" je materiál kuličky Si3N4; Přijetí elektrického vřetena (motor a vřeteno integrované); Charakteristická hodnota otáček ložiska (=? Průměr hřídele (mm), otáčky (r/min)) se ve srovnání s běžnými ocelovými ložisky zvyšuje o 1,2° C Dvakrát může dosáhnout 0,5-1106. vysoká rotační přesnost s rotační chybou menší než 0,2 μ m pro kapalná hydrostatická ložiska a menší než 0,05 μ m pro vzduchová hydrostatická ložiska; Nízké ztráty výkonu; Charakteristická rychlost kapalných hydrostatických ložisek může dosáhnout 1106 a charakteristická rychlost vzduchových hydrostatických ložisek může dosáhnout 3106. Nosnost vzduchových statických tlakových ložisek je relativně malá.

Ve srovnání s ocelovými kuličkami jsou výhody keramických ložisek:

(1) Hustota keramických kuliček je snížena o 60%, což může výrazně snížit odstředivou sílu;

(2) Modul pružnosti keramiky je 50% vyšší než modul oceli, což dává ložiskům vyšší tuhost;

(3) Keramika má nízký koeficient tření, který může snížit ohřev ložisek, opotřebení a ztráty výkonu;

(4) Keramika má dobrou odolnost proti opotřebení a dlouhou životnost ložisek.

2. Vysokorychlostní vřeteno ložiska Maglev

Výše uvedený diagram ukazuje pracovní princip vysokorychlostního vřetena s magnetickými levitačními ložisky. Vřeteno je podporováno dvěma radiálními a dvěma axiálními magnetickými levitačními ložisky a mezera mezi statorem a rotorem magnetických levitačních ložisek je asi 0,1mm.? Vysoká tuhost, asi desetkrát tuhost vřetena kuličkového ložiska.? Charakteristická hodnota otáček může dosáhnout 4106.? Přesnost otáčení závisí hlavně na přesnosti a citlivosti snímače, stejně jako na výkonu řídicího obvodu a může v současné době dosáhnout 0,2 μ m.? Mechanická konstrukce a obvodový systém jsou oba relativně složité; Vzhledem k vysoké výrobě tepla existuje vysoká poptávka na výkon chladicího systému.