现代支承技术--电主轴用角接触混合陶瓷球轴承.ppt

-----高速电主轴用陶瓷球轴承
现代支撑理论
目录
高速电主轴简介
动态特性参数分析
轴承技术
角接触混合陶瓷球轴承
陶瓷球轴承几何特性参数分析
相关技术及参考文献
高速电主轴简介
概述机床主轴由内装式电动机直接驱动,从而把机床主传动链的长度缩短为零,实现了机床的“零传动”。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式,使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来,因此可做成“主轴单元”,俗称“电主轴”(ElectricSpindle,Motor Spindle)。
噪声低
振动小
惯性小
结构紧凑
重量轻
响应快
而且电主轴转速高、功率大,简化机床设计,易于实现主轴定位,是高速主轴单元中的一种理想结构。电主轴轴承采用高速轴承技术,耐磨耐热,寿命是传统轴承的几倍。
优点
高速电主轴简介
电主轴的结构及原理
转轴
支撑系统
电机定子
电机转子
轴壳
循环冷却系统
润滑系统
控制系统
高速电主轴简介
1 轴壳
轴壳是高速电主轴的主要部件. 轴壳的尺寸精度和位置精度直接影响主轴的综合精度. 通常将轴承座孔直接设计在轴壳上. 电主轴为加装电机定子,必须开放一端. 大型或特种电主轴,可将轴壳两端均设计成开放型.
2 转轴
转轴是高速电主轴的主要回转主体. 它的制造精度直接影响电主轴的最终精度. 必须对转轴进行严格动平衡测试. 部分安装在转轴上的零件也应随转轴一起进行动平衡测试.
3 轴承
高速电主轴的核心支承部件是高速精密轴承. 因电主轴的最高转速取决于轴承的大小、布置和润滑方法,所以这种轴承必须具有高速性能好、动负荷承载能力高、润滑性能好、发热量小的优点
4定子与转子
高速电主轴的定子由具有高导磁率的优质矽钢片迭压而成. 转子是中频电机的旋转部分,它的功能是将定子的电磁场能量转换成机械能. 转子由转子铁芯、鼠笼、转轴三部分组成.
高速电主轴简介
1、电机的转子采用压配方法与主轴做成一体,主轴则由前后轴承支承。电机的定子通过冷却套安装于主轴单元的壳体中。
2、主轴的变速由主轴驱动模块控制,而主轴单元内的温升由冷却装置限制。
3、在主轴的后端装有测速、测角位移传感器,前端的内锥孔和端面用于安装刀具。
高速电主轴简介
轴承技术
轴承技术是超高速主轴系统的一项关键技术。
采用较多的轴承形式有:
1磁悬浮轴承、
2动静压轴承
3和陶瓷球轴承。
缺点:价格昂贵、控制系统复杂。发热问题不易解决。
磁悬浮轴承
缺点
优点
优点:机械磨损小‘能耗低、噪音小、寿命长、无需润滑、无油污染。而且磁悬浮轴承还是可控轴承,刚度和阻尼可调。
优点:综合了动压轴承和静压轴承的优点的新型多油鍥油膜轴承,既避免了静压轴承告诉下发热严重和供油系统庞大复杂的缺点,与克服了动压轴承启动和静止时可能发生的干摩擦的弱点,很很好的高速性能。且调速范围广。
轴承技术
动静压轴承
缺点
优点
缺点:必须进行专门的设计及单独生产,标准化程度低,维护也困难,目前应用较少。
1、陶瓷的密度比轴承钢的密度低。同等条件下,离心力降低可以延长高速轴承的寿命
2、陶瓷材料在高温条件下。强度和硬度保持不变。因而在高温条件下可取代金属轴承材料。
3、陶瓷轴承的热膨胀系数低。
4、陶瓷材料的热润滑性好,有利于降低滚动体和套圈滚到的摩擦力。
制造困难,造价较高。
优点
缺点
轴承技术
陶瓷球轴承