cnc加工センターのモータ主軸構造の紹介

電気主軸はここ数年、数値制御加工工作機械の分野で出現した工作機械主軸と主軸電機を一体化させる新技術であり、直線電機技術、高速工具技術とともに、高速加工を新しい時代に推し進めるだろう。デジタル制御加工電気主軸は電気主軸自体とその付属品を含むアセンブリであり、電気主軸、高周波周波周波変換装置、オイルミスト潤滑器、冷却装置、内蔵エンコーダ、ナイフ交換装置である。

高速主軸は高速切削技術の最も重要なキー技術であり、高速切削工作機械の最も重要な部品でもある。動平衡性が高く、剛性がよく、回転精度が高く、良好な熱安定性があり、十分なモーメントと電力を伝達でき、高い遠心力に耐えられ、正確な温度測定装置と効率的な冷却装置を備えていることが要求されている。高速切削は一般に主軸回転速度能力が40000 r/min以上、主軸出力が15 kW以上であることが要求されている。通常、主軸モータを一体化した電気主軸部品を採用し、中間リンクのない直接伝動を実現し、モータの多くは誘導式集積主軸モータを採用している。現在一般的に使用されているのは、熱圧窒化ケイ素（Si 3 N 4）セラミック軸受と液体動、静圧軸受及び空気軸受である。潤滑多採用油−ガス潤滑、噴射潤滑などの技術。主軸冷却は一般に主軸内部の水冷または空冷方式を採用する。

1、セラミックス軸受の高速主軸の動作原理図

上図はセラミックス軸受の高速主軸の動作原理図であり、CまたはB級精度角接触玉軸受を採用し、軸受配置は従来の研削盤主軸構造と類似している、「小球密球」構造を採用し、ボール材料Si 3 N 4、電動主軸（モータと主軸を一体にする）を採用する、軸受回転数特徴値（＝？軸径（mm）回転数（r/min））は一般鋼軸受より1.2？〜2倍、0.5〜1106に達することができる。回転精度が高く、液体静圧軸受の回転誤差は0.2μm以下、空気静圧軸受の回転誤差は0.05μm以下、電力損失が小さい、液体静圧軸受の回転速度特徴値は1106に達することができ、空気静圧軸受の回転速度特徴値は3106に達することができる。空気静圧軸受の支持能力は小さい。

鋼球と比べて、セラミック軸受の利点は、

（1）セラミックボールの密度が60%減少し、遠心力を大幅に低下させることができる、

（2）セラミックスの弾性率は鋼より50%高く、軸受により高い剛性を持たせ、

（3）セラミックスの摩擦係数が低く、軸受の発熱、摩耗と電力損失を減少することができる、

（4）セラミックスは耐摩耗性がよく、軸受寿命が長い。

2、磁気浮上軸受高速主軸

上図は磁気浮上軸受の高速主軸の動作原理図で、主軸は2つの径方向と2つの軸方向磁気浮上軸受に支持され、磁気浮上軸受固定子と回転子の間の空隙は約0.1 mmである。？剛性が高く、ボールベアリング主軸の剛性の約10倍。？回転速度特性値は4106に達することができる。？回転精度は主にセンサの精度と感度、および制御回路の性能に依存し、現在0.2μmに達することができる。？機械構造及び回路システムはいずれも複雑である、また発熱が多いため、冷却システムの性能に対する要求が高い。