Wrzeciono elektryczne to nowa technologia, która pojawiła się w dziedzinie obróbki CNC w ostatnich latach, integrująca wrzeciono obrabiarki i silnik wrzeciona.Wraz z technologią silnika liniowego i technologią szybkich narzędzi, wprowadzi szybką obróbkę do nowej ery. Wrzeciono elektryczne obróbki CNC to zestaw komponentów, który obejmuje samo wrzeciono elektryczne i jego akcesoria: wrzeciono elektryczne, przetwornik częstotliwości wysokiej częstotliwości, smar mgły olejowej, urządzenie chłodzące, wbudowany enkoder i zmiennik narzędzi.

Szybkie wrzeciono jest najważniejszą kluczową technologią w technologii szybkiego cięcia, a także najważniejszym komponentem szybkich obrabiarek cięcia. Wymagane są wysoka równowaga dynamiczna, dobra sztywność, wysoka dokładność obrotu, dobra stabilność termiczna, wystarczający moment obrotowy i transmisja mocy, wysoka tolerancja siły odśrodkowej, dokładne urządzenie pomiaru temperatury i wydajne urządzenie chłodzące. Cięcie o dużej prędkości generalnie wymaga prędkości wrzeciona nie mniejszej niż 40000 r/min oraz mocy wrzeciona większej niż 15 kW. Zazwyczaj elementy wrzeciona elektryczne ze zintegrowanymi silnikami wrzecionowymi są używane do osiągnięcia bezpośredniej transmisji bez połączeń pośrednich.Indukcyjne zintegrowane silniki wrzecionowe są głównie stosowane do silników. Obecnie powszechnie stosowane są łożyska ceramiczne tłoczone na gorąco azotkiem krzemu (Si3N4), łożyska dynamiczne i statyczne ciśnieniowe cieczy oraz łożyska powietrzne. Smarowanie często wykorzystuje techniki takie jak smarowanie powietrzem olejowym i smarowanie strumieniem. Chłodzenie wrzeciona jest generalnie osiągane poprzez wewnętrzne chłodzenie wodą lub chłodzenie powietrzem wrzeciona.

1. Schemat zasady działania wrzeciona ceramicznego łożyska o dużej prędkości

Powyższy schemat przedstawia zasadę działania wrzeciona ceramicznego łożyska o dużej prędkości, przy użyciu precyzyjnych łożysk kulkowych klasy C lub B. Układ łożyska jest podobny do tradycyjnej konstrukcji wrzeciona szlifierki; Przyjmując strukturę "małej kulki gęstej koralików", materiałem kulki jest Si3N4; Przyjęcie wrzeciona elektrycznego (silnik i wrzeciono zintegrowane); Wartość charakterystyczna prędkości łożyska (=? Średnica wału (mm), prędkość (r/min)) zwiększa się o 1,2° C w porównaniu do zwykłych łożysk stalowych Dwa razy może osiągnąć 0,5-1106. Wysoka dokładność obrotu, z błędem obrotowym mniejszym niż 0,2 μ m dla łożysk hydrostatycznych ciekłych i mniejszym niż 0,05 μ m dla łożysk hydrostatycznych powietrznych; Niskie straty mocy; Charakterystyczna prędkość łożysk hydrostatycznych ciekłych może osiągnąć 1106, a charakterystyczna prędkość łożysk hydrostatycznych powietrza może osiągnąć 3106. Nośność łożysk ciśnieniowych powietrza statycznego jest stosunkowo mała.

W porównaniu z kulkami stalowymi zaletami łożysk ceramicznych są:

(1) Gęstość kulek ceramicznych jest zmniejszona o 60%, co może znacznie zmniejszyć siłę odśrodkową;

(2) Moduł sprężystości ceramiki jest 50% wyższy niż moduł stali, co daje łożyska większą sztywność;

(3) Ceramika ma niski współczynnik tarcia, co może zmniejszyć ogrzewanie łożyska, zużycie i straty mocy;

(4) Ceramika ma dobrą odporność na zużycie i długą żywotność łożyska.

2. Szybkie wrzeciono łożyskowe Maglev

Powyższy schemat przedstawia zasadę działania wrzeciona szybkiej prędkości z łożyskami lewitacyjnymi magnetycznymi. Wrzeciono jest wspierane przez dwa promieniowe i dwa osiowe łożyska lewitacyjne, a szczelina między stojnikiem a wirnikiem łożysk lewitacyjnych magnetycznych wynosi około 0,1mm.? Wysoka sztywność, około 10-krotnie większa sztywność wrzeciona łożyska kulkowego.? Wartość charakterystyczna prędkości obrotowej może osiągnąć 4106.? Dokładność obrotu zależy głównie od dokładności i czułości czujnika, a także wydajności obwodu sterującego i może obecnie osiągnąć 0,2 μ m.? Konstrukcja mechaniczna i system obwodów są stosunkowo złożone; Ze względu na wysokie wytwarzanie ciepła istnieje duże zapotrzebowanie na wydajność układu chłodzenia.