电主轴详细参数及安装

电主轴参数详解 1 主轴产品名称由组成为 安装尺寸 类别代号 主参数 设计序列号 安装尺寸 指主轴与机床或主机的配合尺寸 一般指外径 类别代号反映产品的用途和特点 由 2 4 位英文字母组成 从前往后分别代表主轴驱动方 式 应用领域 外形代号等含义 2 应用方式说明 E 内装电机驱动主轴 即电主轴 M 皮带或连轴器驱动主轴 即机械主轴 3 应用领域说明 C 车床用主轴 X 铣床用主轴 Z 钻床用主轴 N 拉辗用主轴 M 磨床用主轴 S 试验机用驱动主轴 L 离心机用主轴 T 特殊用图主轴 4 外形代号说明 F 外形带法兰的主轴 H 电机后置式主轴 Y 其它异形主轴 5 主参数说明 主参数段由数字和一小写英文字母组成 总位数为 3 4 位 表示电主轴额定转速和润滑方 式 转速以 kr min 表示 字母有 g m a 等 分别代表油脂 油雾 油气等润滑方式 6 设计序列号说明 主轴代号最后一段为设计序号 可以没有 设计序号有 1 个英文字母或字母 数字组成 以 A B C 后述特殊字母除外 顺序英文字母表示 举例说明 180MCF05g A 安装尺寸 180 MCF 车削机械主轴 带法兰结构 最高转速 5000 r min 润滑 油脂 A 批量衍生产品 电主轴刀具的常见问题电主轴刀具的常见问题 1 刀具无法夹紧 1 碟形弹簧位移量太小 使主轴抓刀 夹紧装置无法到达正确位置 刀具无 法夹紧 通过调整碟形弹簧行程长度加以排除 2 弹簧夹头损坏 使主轴夹紧装置无法夹紧刀具 通过更换新弹簧夹头加 以排除 3 碟形弹簧失效 使主轴抓刀 夹紧装置无法运动到达正确位置 刀具无法 夹紧 通过更换新碟形弹簧加以排除 4 刀柄上拉钉过长 顶撞到主轴抓刀 夹紧装置 使其无法运动到达正确位 置 刀具无法夹紧 通过调整或更换拉钉 并正确安装加以排除 2 刀具夹紧后不能松开 1 松刀液压缸压力和行程不够 通过调整液压力和行程开关位置加以排除 2 碟形弹簧压合过紧 使主轴夹紧装置无法完全运动到达正确位置 刀具无 法松开 通过调整碟形弹簧上的螺母 减小弹簧压合量加以排除 为什么电主轴强力切削时会停转 为什么电主轴强力切削时会停转 1 主轴电动机与主轴连接的传动带过松 造成主轴传动转矩过小 强力切 削时主轴转矩不足 产生报警 数控机床自动停机 通过重新调整主轴传动 带的张紧力 加以排除 2 主轴电动机与主轴连接的传动带表面有油 造成主轴传动时传动带打滑 强力切削时主轴转矩不足 产生报警 数控机床自动停机 通过用汽油或酒 精清洗后擦干净加以排除 3 主轴电动机与主轴连接的传动带使用过久而失效 造成主轴电动机转矩 无法传动 强力切削时主轴转矩不足 产生报警 数控机床自动停机 通过 更换新的主轴传动带加以排除 4 主轴传动机构中的离合器 联轴器连接 调整过松或磨损 造成主轴电 动机转矩传动误差过大 强力切削时主轴振动强烈 产生报警 数控机床自动 停机 通过调整 更换离合器或联轴器加以排除 高速电主轴高速电主轴 3 3 种常见故障种常见故障 故障一 主轴发热故障一 主轴发热 1 主轴轴承预紧力过大 造成主轴回转时摩擦过大 引起主轴温度急剧升高 可以通过重新调整主轴轴承预紧力加以排除 2 主轴轴承研伤或损坏 造成主轴回转时摩擦过大 引起主轴温度急剧升高 可以通过更换新轴承加以排除 3 主轴润滑油脏或有杂质 也会造成主轴回转时阻力过大 引起主轴温度升高 可以通过清洗主轴箱 重新换油加以排除 4 主轴轴承润滑油脂耗尽或润滑油脂过多 也会造成主轴回转时阻力 摩擦过 大 引起主轴温度升高 可以通过重新涂抹润滑脂加以排除 故障二 主轴强力切削时停转故障二 主轴强力切削时停转 1 主轴电动机与主轴连接的传动带过松 造成主轴传动转矩过小 强力切削时 主轴转矩不足 产生报警 数控机床自动停机 可以通过重新调整主轴传动带 的张紧力 加以排除 2 主轴电动机与主轴连接的传动带表面有油 造成主轴传动时传动带打滑 强 力切削时主轴转矩不足 产生报警 数控机床自动停机 可以通过用汽油或酒 精清洗后擦干净加以排除 3 主轴电动机与主轴连接的传动带使用过久而失效 造成主轴电动机转矩无法 传动 强力切削时主轴转矩不足 产生报警 数控机床自动停机 可以通过通 过更换新的主轴传动带加以排除 4 主轴传动机构中的离合器 联轴器连接 调整过松或磨损 造成主轴电动机 转矩传动误差过大 强力切削时主轴振动强烈 产生报警 数控机床自动停机 可以通过调整 更换离合器或联轴器加以排除 故障三 刀具无法夹紧故障三 刀具无法夹紧 1 碟形弹簧位移量太小 使主轴抓刀 夹紧装置无法到达正确位置 刀具无法 夹紧 可以通过调整碟形弹簧行程长度加以排除 2 弹簧夹头损坏 使主轴夹紧装置无法夹紧刀具 可以通过更换新弹簧夹头加 以排除 3 碟形弹簧失效 使主轴抓刀 夹紧装置无法运动到达正确位置 刀具无法夹 紧 可以通过更换新碟形弹簧加以排除 4 刀柄上拉钉过长 顶撞到主轴抓刀 夹紧装置 使其无法运动到达正确位置 刀具无法夹紧 可以通过调整或更换拉钉 并正确安装加以排除 高速电主轴两种布局方式高速电主轴两种布局方式 高速电主轴在设计时 不同布局方式的电主轴会有不一样的特点 其适用 范围也有所不同 在此 星轮公司根据主电动机和主轴轴承相对位置的不同 向您介绍两种布局方式 1 1 主电动机置于主轴前 后轴承之间 如图 主电动机置于主轴前 后轴承之间 如图 1 1 所示 所示 优点 主轴单元的轴向尺寸较短 主轴刚度高 出力大 较适用于中 大型高速加工中心 目前大多数电主轴都采用这种结构形 式 图 1 1 编码盘 2 电主轴壳体 3 冷却水套 4 电动机定子 5 油气喷嘴 6 电动机转子 7 阶梯过盈套 8 平衡盘 9 角接触陶瓷球轴承 2 2 主电动机置于主轴后轴承之后 如图 主电动机置于主轴后轴承之后 如图 2 2 所示 所示 即主轴箱和主电动机作轴向的 同轴布置 有的用联轴节 优点 减小电主轴前端的径向尺寸 电动机的散热条件较好 常用于小型高速数控机床 尤其适合于模具型腔的高速精密加工 图 2 1 液压缸 2 拉杆 3 主轴轴承 4 碟形弹簧 5 夹头 6 主轴 7 内置电动 解决高速电主轴发热严重问题解决高速电主轴发热严重问题 电主轴运转中由于高速旋转造成的发热和温度升高问题是一直困扰着人们 的问题 一般来说电主轴内部有两个热源 一是主轴轴承 另一个是内藏式主 电动机 其中最主要的问题在于内藏式主电动机的发热 如果电动机的散热问题不 处理好了 一方面影响工作效率 另一方面也缩短使用寿命 主要的解决方法 是采用循环冷却结构 分外循环和内循环两种 冷却介质可以是水或油 使电 动机与前后轴承都能得到充分冷却 至于主轴轴承是电主轴的核心支承 也是电主轴的主要热源之一 良好而 充分的润滑是保证主轴正常运转的必要条件 采用油雾润滑 雾化发生器进气 压为 0 25 0 3MPa 选用 20 透平油 油滴速度控制在 80 100 滴 min 润滑油 雾在充分润滑轴承的同时 还带走了大量的热量 前后轴承的润滑油分配是非 常重要的问题 必须加以严格控制 进气口截面大于前后喷油口截面的总和 排气应顺畅 各喷油小孔的喷射角与轴线呈 15o 夹角 使油雾直接喷入轴承工 作区 电主轴冷却和润滑介绍电主轴冷却和润滑介绍 电主轴使用过后如何冷却 日常使用时的润滑工作要如何进行 下面星轮 就和您一起探讨一下电主轴的冷却和润滑 电主轴最常使用的冷却式是水冷 立式使用的电主轴较为简单 对于水平使 用的电主轴 一般应使进水口尽量置于最下方的位置 而出水口则尽量靠近最上 方 一般来说自冷或风冷式主轴外壳体都会设计有散热片或开设散热窗口 电机 水冷式主轴留有成对出现的冷却水接嘴 油雾润滑的主轴留有油雾接口和排气 接口 油气润滑的主轴多有两个以上的润滑油接口 而油脂润滑的电主轴则没有 任何的进油接嘴 润滑方面星轮提醒油雾或油气润滑的主轴使用时需特别的注意 应使主轴在 运转过程中始终有新鲜的润滑油供应 做到润滑系统先于主轴启动而后于主轴停 止运行 由于油雾或油气直接通人轴承滚动体部位 在使用该类主轴时需注意压 缩空气的干燥及洁净程度 电主轴的转定子设计和装配电主轴的转定子设计和装配 电主轴要获得好的性能和使用寿命 必须对电主轴各个部分进行精心设计 和制造 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 定子内腔 带有冲制嵌线槽 转子由转子铁芯 鼠笼和转轴三部分组成 主轴箱的尺寸精 度和位置精度也将直接影响主轴的综合精度 通常将轴承座孔直接设计在主轴 箱上 为加装电机定子 必须至少开放一端 高速电机主轴高速旋转时 任何小的不平衡质量即可引起电主轴大的高频 振动 因此精密电主轴的动平衡精度要求达到 G1 G0 4 级 对于这种等级的动 平衡 采用常规的方法即仅在装配前对主轴上的每个零件分别进行动平衡是远 远不够的 还需在装配后进行整体的动平衡 甚至还要设计专门的自动平衡系 统来实现主轴的在线动平衡 另外 在设计电主轴时 必须严格遵守结构对称 原则 键联接和螺纹联接在电主轴上被禁止使用 而普遍采用过盈联接 并以 此来实现转矩的传递 过盈联接与螺纹联接或键联接相比有 不会在主轴上产 生弯曲和扭转应力 对主轴的旋转精度没有影响 主轴的动平衡易得到保证等 优点 转子与转轴之间的过盈联接分为两类 一类是通过套筒实现的 此结构便 于维修拆卸 另一类是没有套筒 转子直接过盈联接在转轴上 此类联接转子 装配后不可拆卸 由于内孔与转轴配合面之间有很大的过盈量 所以转子与转 轴可以采用转轴冷缩和转子热胀法装配 带有套筒的联接拆卸时 需向转子套 筒上预留的油孔中高压注油 迫使转子的过盈套筒涨开 即可顺利拆卸下电机 的转子 电机定子通过一个冷却套固定装在电主轴的箱体中 主轴电机与伺服电机的区别主轴电机与伺服电机的区别 数控机床用电机主要有两种电机 进给伺服电机和主轴电机 一 数控机床对一 数控机床对主轴电机主轴电机和伺服电机的要求不同 和伺服电机的要求不同 数控机床对进给伺服电机的要求主要为 1 机械特性 要求伺服电机的速降小 刚度大 2 快速响应的要求 这在轮廓加工 特别对曲率大的加工对象进行高速加工时 要求较严格 3 调速范围 这可以使数控机床适用于各种不同的刀具 加工材质 适应于各种 不同的加工工艺 4 一定的输出转矩 并要求一定的过载转矩 机床进给机械负载的性质主要是 克服工作台的摩擦力和切削的阻力 因此主要是 恒转矩 的性质 对高速电主轴的要求主要为 1 足够的输出功率 数控机床的主轴负载性质近似于 恒功率 也就是当机床 的电主轴转速高时 输出转矩较小 主轴转速低时 输出转矩大 即要求主轴驱 动装置要具有 恒功率 的性质 2 调速范围 为保证数控机床适用于各种不同的刀具 加工材质 适应于各种不 同的加工工艺 要求主轴电机具有一定的调速范围 但对主轴的要求比进给低 3 速度精度 一般要求静差度小于 5 更高的要求为小于 1 4 快速 主轴驱动装置有时也用在定位功能上 这就要求它也具有一定的快速 性 二 伺服电机和主轴电机的输出指标不同 伺服电机以转矩二 伺服电机和主轴电机的输出指标不同 伺服电机以转矩 N m N m 主轴以功率 主轴以功率 kW kW 为指标 为指标 这是因为 伺服电机和主轴电机在数控机床里作用不同 伺服电机驱动机 床的工作台 工作台的负载阻尼为折合到电机轴上的转矩 所以伺服电机以转 矩 N m 为指标 主轴电机驱动机床的主轴 它的负载必需满足机床的功率 所以主轴电机以功率 kW 为指标 这是习惯的叫法 其实 通过力学公式的换 算 这两个指标可以进行互算 电主轴的使用与养护电主轴的使用与养护 电主轴是最近十年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体 的新技术 它是高速数控机床的 核心 部件 它的性能直接决定了机床的高 速加工性能 电主轴具有结构紧凑 重量轻 惯性小 振动小 噪音低 响应 快等优点 可以减少齿轮传动 简化机床外形设计 易于实现主轴定位 是高 速主轴单元中一种理想结构 电主轴作为高速数控机床最关键部件 其性能好 坏在很大程度上决定了整台高速机床的加工精度和生产效率 因此各工业国家 都十分关注高速电主轴的研究与发展 纷纷投入巨资 装备精良的加工和测试 设备 建立恒温 洁净的装配环境 形成了不少电主轴的专业生产基地 我国 电主轴的设计制造技术刚刚起步 目前尚未形成批量生产规模 电主轴的各项 性能指标和国外尚有较大的差距 为了加快我国高速加工技术的发展与应用 加速数控机床产品的更新换代 建议进一步组织力量进行技术攻关 早日实现 电主轴的专业化批量生产 电主轴的工作不仅转速高 而且要求有很高的角减速度和角加速度 在指 定位置快速准停 这就对其结构设计 制造和控制提出了非常严格的要求并带 来了一系列技术难题 如电主轴的散热 润滑及精密控制等 在设计中 必须 妥善的解决这些问题 才能确保主轴稳定可靠的高速运转 实现高效精密加工 电主轴作为加工中心的核心部件 它将机床主轴与交流伺服电机轴合二为一 即将主轴电机的定子 转子直接装入主轴组件的内部 并经过精确的动平衡校 正 具有良好的回转精度和稳定性 形成一个完美的高速主轴单元 也被称为 内装式电主轴 其间不再使用皮带齿轮传动副 从而实现机床主轴系统的 零 传动 通电后转子直接带动主轴运转 由于电主轴是高速精密元件 定期维护是非常有必要的 电主轴定期维护如下 1 电主轴的轴向跳动一般要求为 0 002mm 2 m 每年检测 2 次 2 电主轴内锥孔的径向跳动一般要求为 0 002mm 2 m 每年检测 2 次 3 电主轴芯棒远端 250mm 径向跳动一般要求为 0 012mm 12 m 每年检测 2 次 4 蝶形弹簧的涨紧力要求为 16 27KN 以 HSK63 为例 每年检测 2 次 5 拉刀杆松刀时伸出的距离为 10 5 0 1mm 以 HSK63 为例 每年检测 4 次 高速精密主轴轴承热特性高速精密主轴轴承热特性 高速电主轴是高速机床的核心部件 电主轴单元各零件的精度通常为 m 级 如跳动一般为 1 3 m 主轴刚度一般为 100 300N m 因此 电主轴各 零件自身的精度误差和变形量很小 然而 高速运转时 轴承发热量很大 导 致轴承温升很高 并引起热变形 热变形引起的误差远大于精度误差和变形量 而且 热变形直接改变了轴承的预紧状况 影响轴承的刚度特性和电主轴的加 工精度 严重时 甚至导致轴承的热咬合 使电主轴毁坏 电主轴的发热问题 降低了其在实际生产应用中的可靠性 故对轴承进行热分析并掌握轴承的热态 特性对提高电主轴加工中的稳定性和可靠性都是极其重要的 高速精密角接触 球轴承是高速电机单元中应用最广泛的一类轴承 电主轴高速旋转发热的故障维修电主轴高速旋转发热的故障维修 故障现象 故障现象 主轴高速旋转时发热严重 分析及处理过程 分析及处理过程 电主轴运转中的发热和温升问题始终是研究的焦点 电主轴 单元的内部有两个主要热源 一是主轴轴承 另一个是内藏式主电动机 电主 轴单元最凸出的问题是内藏式主电动机的发热 由于主电动机旁边就是主轴轴 承 如果主电动机的散热问题解决不好 还会影响机床工作的可靠性 主要的 解决方法是采用循环冷却结构 分外循环和内循环两种 冷却介质可以是水或 油 使电动机与前后轴承都能得到充分冷却 主轴轴承是电主轴的核心支承 也是电主轴的主要热源之一 当前高速电主轴 大多数采用角接触陶瓷球轴承 因为陶瓷球轴承具有以下特点 由于滚珠重量轻 离心力小 动摩擦力矩小 因温升引起的热膨胀小 使轴承的预紧力稳定 弹性变形量小 刚度高 寿命长 由于电主轴的运转速度高 因此对主轴轴 承的动态 热态性能有严格要求 合理的预紧力 良好而充分的润滑是保证主 轴正常运转的必要条件 采用油雾润滑 雾化发生器进气压为 0 25 0 3MPa 选用 20 透平油 油滴速度控制在 80 100 滴 min 润滑油雾在充分润滑轴承的 同时 还带走了大量的热量 前后轴承的润滑油分配是非常重要的问题 必须 加以严格控制 进气口截面大于前后喷油口截面的总和 排气应顺畅 各喷油 小孔的喷射角与轴线呈 15 夹角 使油雾直接喷入轴承工作区 高速电主轴选购原则高速电主轴选购原则 高速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 机械主轴 不含内置电机 皮带传动 主轴 特种旋转试验主轴等 一般用户常用的有磨削用 铣削用 车削用 加 工中心用 机械主轴 不含内置电机 皮带传动主轴几类 在选择电主轴时 一定要关注你的应用场合 不同的应用场合的接口是不 同的 另外一定要弄清楚你的功率要求 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 相差很多的 所以工况一定要准确 另一个提醒 刀具的接口一定要明确 这 也是有原则的 一般情况下 BT50 的接口转速只能在 8000RPM 一下的电主轴中使 用 BT40 的接口可以在 18000RPM 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许用最高转速的 第三 磨用电主轴一般都是恒扭矩设计的电机 电机的最高转速和功率以 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 通常是最 高转速的 80 100 同时还要兼顾砂轮的最高许用线速度 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 轮磨削的效果和效率比较低差 另外由于大砂轮本身的自重 高速电主轴轴承 承载能力不能满足其要求而导致主轴轴承寿命的急剧降低 精度寿命大大缩短 另外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 而铣削和加工中心用电 主轴在设