外驱动主轴用在什么情况合适

  自从点主轴问世以来,其优越的控制性能、高转速、结构紧凑、传动链短等优点很快得到机械制造业界的青睐,国外机床制造厂商应用电主轴已经比较普遍,一些高性能数控机床都以配电主轴为卖点。目前,我国电主轴技术尚处于起步阶段,国产的高速、高精度数控机床也都有配用进口电主轴的倾向。电主轴确实有它的优点,但电主轴价格昂贵,维修困难日常维护复杂等缺点也不容忽视。德国主轴制造商Weiss Spindeltechnologie公司作过对比分析,认为对中小功率的机床来说,用传统的外驱动主轴常常比用电主轴更好。虽然这是为了推销他们的机械主轴产品所做的工作,可是他们的一些观点值得我们思考,现摘译如下,工业界参考。
  目前在德国,就数量而言,电主轴已经超过了外驱动的主轴单元。但是,中小功率的机床很自然还是用外驱动主轴居多,并在亚洲市场上还有很多用户,而且与加工方式无关,车、铣、镗孔,甚至磨削都可以。机床制造商应用哪种主轴方案,首要的决定因素是机床的功率、转速、转矩和加工质量;其次是售价、操作和经济性。就价格而言,外驱动主轴有明显的价格优势,结构相对简单,使用价格便宜的主轴电机,这种电机做的特别细长,并位于主轴外面,可以毫无问题地集成于任何机床方案上。由于外驱动主轴不复杂,比电主轴好维护得多,需要维修时,更换快而且简单。当然,只有在主轴制造商的维修内容能够达到的地方,这些优点才更明显。不过,用户自己也会更换。主轴制造商应针对各个最终用户的需求供货。按连接接头和机床型号的不同主轴配置各种不同的部件,其中轴承起着重要作用。工作主轴除了回转功率高以外,还要求刚性好,导向精度高。因为滚动轴承通用性好,所以最常用的是滚动轴承。德国Weiss公司是把精密向心推力球轴承与滚柱轴承组合使用的。然而,在需要的时候也采用其它轴承方案,如装流体动压轴承的主轴已经在外圆磨床和平面磨床上得到应用,加工零件的表面质量符合要求。此外,流体动力轴承很适合精密镗孔,例如镗活塞小孔时,用流体动力轴承是必要的。反之,用流体静压轴承的空心主轴特别适合内孔磨削。

 

Weiss公司采取了一些技术措施、提高了性能的外驱动主轴示图

  用外驱动主轴可以切削钢铁、轻金属以及塑料、木材、石墨等等很多非铁材料,是否单件加工,或大批量生产都无关紧要。但是,大多数制造商生产的外驱动主轴所能达到的最高转速在10000r/min至12000r/min之间。图示为一个Weiss公司采取了一些高技术措施的外驱动铣削主轴,带SK40刀套。这个主轴的轴承、润滑系统和驱动皮带等都是经过周密考虑的。这样的主轴转速可达15000r/min,传动功率30kW和转矩150Nm。这个功率和转矩并不是Weiss公司提供的最大值。根据电机的不同,功率可达50kW以上,可带SK50刀套,扭矩甚至可达400Nm,运行精度达2μm,大致和电主轴相当。
  所以,在电主轴盛行的今天,我们对传统的外驱动式的机械主轴要科学地对待,任何技术都有它最适用的地方。制造业追求的最终目标是制造效率和经济性。应用新技术改进外驱动机械式主轴也能改善和提高其性能。目前,我国大部分机床仍应用外驱动主轴,因此,改进传统的外驱动主轴,提高其性能,也很有现实意义。

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