Электрический шпиндель - это новая технология, которая в последние годы появилась в области станков с ЧПУ, чтобы объединить шпиндель станка с двигателем шпинделя. Вместе с технологией линейного двигателя и технологией высокоскоростных ножей высокоскоростная обработка будет перенесена в новую эру. Электрический шпиндель для обработки с ЧПУ представляет собой набор компонентов, который включает в себя сам электрический шпиндель и его аксессуары: электрический шпиндель, высокочастотный преобразователь частоты, смазку масляного тумана, охлаждающее устройство, встроенный кодер, устройство для смены ножей.

Высокоскоростная шпиндель является самой важной ключевой технологией для высокоскоростной режущей технологии и самой важной частью высокоскоростного режущего станка. Требуется высокое динамическое равновесие, хорошая жесткость, высокая точность вращения, хорошая тепловая стабильность, может передавать достаточный момент и мощность, может выдерживать высокую центробежную силу, с точным термометрическим устройством и эффективным охлаждающим устройством. Высокоскоростное резание обычно требует скорости вращения шпинделя не менее 40000 р / мин, мощность шпинделя более 15 кВт. Обычно используются интегрированные компоненты электрического шпинделя двигателя шпинделя для достижения прямой передачи без промежуточного звена, большинство двигателей используют индукционный интегрированный двигатель шпинделя. В настоящее время широко используются керамические и жидкие, статические и воздушные подшипники из нитрида кремния горячего давления (Si3N4). Смазка в основном использует масляно - газовую смазку, струйную смазку и другие технологии. Охлаждение шпинделя обычно осуществляется с водяным или газовым охлаждением внутри шпинделя.

Принцип работы высокоскоростного шпинделя керамических подшипников

На рисунке выше показан принцип работы высокоскоростного шпинделя керамического подшипника, с использованием углового контактного шарикоподшипника точности C или B, расположение подшипника аналогично структуре шпинделя традиционного шлифовального станка; Использовать структуру « Маленькие шариковые шарики», шариковый материал Si3N4; Использование электрического шпинделя (двигатель и шпиндель в одном); Характерное значение скорости вращения подшипника (=? диаметр вала (mm) скорость вращения (r / min)) на 1,2 больше, чем обычный стальной подшипник? В 2 раза, до 0,5 - 1106. Высокая точность вращения, ошибка вращения жидкого подшипника статического давления менее 0,2 мкм, ошибка вращения подшипника статического давления менее 0,05 мкм; Небольшие потери мощности; Характеристики скорости жидкостного подшипника статического давления могут достигать 1106, а воздушного подшипника статического давления - 3106. Подшипники воздушного статического давления имеют меньшую пропускную способность.

Преимуществами керамических подшипников по сравнению со стальными шариками являются:

(1) Плотность керамических сфер уменьшается на 60%, что позволяет значительно снизить центробежную силу;

(2) Модуль упругости керамики на 50% выше, чем сталь, так что подшипники имеют более высокую жесткость;

(3) Низкий коэффициент трения керамики может уменьшить нагрев, износ и потерю мощности подшипника;

(4) Керамическая прочность хорошая, срок службы подшипников длинный.

2, магнитный подшипник высокоскоростной шпиндель

На рисунке выше показан принцип работы высокоскоростного шпинделя магнитного подшипника, который поддерживается двумя радиальными и двумя осевыми магнитными подшипниками, а разрыв между статором магнитного подшипника и ротором составляет около 0,1 мм. Жесткость высокая, примерно в 10 раз жёсткость шпинделя шарикоподшипника. Значение скорости может достигать 4106. Точность вращения в основном зависит от точности и чувствительности датчика, а также от характеристик схемы управления, которая в настоящее время достигает 0,2 мкм. Механические конструкции и системы цепей более сложные; И из - за большого количества тепла, требования к производительности системы охлаждения выше.