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电主轴的选用原则都有哪些?

发布时间:2019-02-16    点击次数:次   

  电主轴根据应用场合的不同大致可以分为8大类:磨削用、铣削用、车削用、拉碾用、钻削用、加工中心用、机械式主轴(不含内置电机)皮带传动主轴、特种旋转试验主轴等。
  在选择电主轴时,首先工况一定要准确,一定要弄清楚工况的功率要求,以及在此功率下对应的转速,这一点很关键。因为同样是1kW,在1000转和10000转的要求下电主轴的外形尺寸是相差很大的,对于电主轴设计的难度也不同。其次刀具的接口一定要正确,不同刀具接口适用于不同的速度范围,一般情况下BT50的接口转速只能在8000RPM以下的电主轴中使用,BT40的接口可以在18000RPM以下的电主轴中使用。如果要更高的转速,刀具接口需要选择相应的HSK等高速刀具接口,数控铣削电主轴上配用的ER弹簧夹头或者SD弹簧夹头也是有一定的允许使用高转速的。用途要明确,不同用途的电主轴在电气性能上会各有差异,根据电机功率与扭矩的差异,工作时合适的速度区间也不尽相同。
  磨削用电主轴一般都是恒扭矩设计的电机,电机的高转速和功率以及电压的关系是等比关系,电压和功率随电主轴转速的增加线性增加,电流维持基本恒定不变。由于转矩和电流的关系是线性关系,所以称这种制式的电主轴为恒转矩制电机。磨用电主轴的设计一般兼顾的转速范围比较小,通常是高转速的80%~100%,同时还要兼顾砂轮的许用线速度,因此一般在使用时不能既用高速小砂轮又用低速大砂轮,否则会因为低速功率不够大而导致大砂轮磨削的效果比较差,效率比较低。
  另外由于大砂轮本身的自重,电主轴轴承通常为了适应高速旋转,设计时轴承以满足高转速要求为主,兼顾一定程度的承载能力,在低速使用大砂轮磨削时,因轴承本身的承载能力不能满足其要求会导致主轴轴承寿命的急剧降低,精度寿命大大缩短。磨用电主轴由于转速分档比较接近,用户完全可以分开选择不同的产品来满足不同的磨削要求,以更大更好的发挥电主轴的工作能力和效率潜力。
  磨用电主轴的电机参数制式通常标注S6制工作制,有S6-40%、S6-60%等几种,这是与磨削的工作特性所分不开的,磨削时一个工件的磨削环节通常包括,快速进刀、磨削、退刀、修砂轮等几个步骤,电机功率的消耗不是恒定的负载,而且在磨用电主轴电机的设计上我们通常要提高其过载能力,因此,在看磨削电主轴的参数时会看到S1和S6两组参数,S6通常比S1高出较多,一是与电机工作制有关,二是与电机的过载能力有关,标注S6制功率表明电机可以在30s~120s内短时过载到该功率制,长期使用只能按S1制使用,这一点是与其他电主轴不太相似的地方。某磨削用电主轴特性曲线图如下:

  其他类型的电主轴比如车削、铣削等,和磨用电主轴不一样,往往需要在一个转速段内实现恒功率调速,这类电主轴用户往往觉得它的功率小,这是不对的,因为它的功率对应的转速相对较低,根据M=9550P/n1的扭矩计算公式,它能够输出的扭矩是相对较高的,这样设计电主轴的目的是为了满足用户在一定的常用转速范围内均可以较好的使电主轴工作。
  比较复杂的类型是加工中心用电主轴,通常是恒扭矩、恒功率混合设计,以满足宽速度范围内的切削需要,低速需要大扭矩重切削,高速需要一定功率的精切削,所以电机制式与磨削用电主轴等有较大不同。这也是和加工中心类电主轴的工作方式分不开的,在低速段,通常指1500转以下,加工中心需要大进刀量的切削,扭矩输出要很大,并具备很强的短时过载能力,通常要求能达到2.2倍以上。而在高转速段,需要有足够的功率实现恒功率的精铣工作,需要使功率能随着转速的升高恒定保持。配合能够在低速段实现数倍额定扭矩输出的伺服控制器,加工中心电主轴在低速大扭矩输出的能力可以更好的得到提高。
  综上,关键是看用户的需求,指标提的过高会使电主轴的设计难度和成本增加很高,造成不必要的浪费。只要是适合自己的需要的,就是好的。


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