电主轴的冷却与动平衡螺线管

电主轴的冷却与动平衡

电主轴的冷却与动平衡 2012年08月08日 来源： 由结构简图1可见，主轴电机的两侧就是轴承，如果电机的温升不加以控制，就会使得轴承温度升高直接影响轴承的使用寿命，还会引起主轴的热变形。另外轴承在高速运转时也会发热，作为电主轴的两个主要的内部热源，应当将其加以控制，否则不但会影响数控机床的加工精度，还会降低主轴的使用寿命以及各种附件的使用寿命。 主轴电机在高速运转的过程中，内部产生功率损耗(包括机械损耗、电损耗等)，从而使电机发热。由于电主轴电机装在主轴单元壳体内，所以主轴电机不能直接采用风扇散热，自然散热条件也比较差。调查结果表明，主轴高速运转时，转子的温度可高达140 160℃，定子温度也可达45～85℃。在这样的一种温度条件下，转子产生的绝大部分热量，都通过转子与定子问的气隙传入定子中，而只有少部分热量传入主轴和端盖。由此可见，大部分热量在电机定子中，所以主轴电机的冷却部件主要在于电机定子的冷却，只要将定子的温度控制在较低的范围之内，就能将电机的温度加以控制。其冷却方式是对电机定子采用外循环水式冷却液实行强制冷却，来控制主轴电机温升。 主轴轴承的发热，主要是因为滚动体与滚道接触区间的滚动摩擦、高速下所受陀螺力矩产生的滑动摩擦以及润滑油的粘性摩擦等生的。根据Palmgren公式，滚动体与滚道接触区间的滚动摩擦为 Q=Mw (1) 上式中，Q为轴承摩擦发热量：M为轴承摩擦总力矩：m为轴承内圈的旋转速度。由式(1)可见，控制主轴轴承的温度主要是在保证一定转速的前提下降低摩擦总力矩，减小轴承的摩擦发热量来保证轴承正常运转进而保证数控机床的加工精度以及稳定性。其主要措施包括：通过适当减小滚动体的直径来减小摩擦，从而减少轴承发热量：采用较合理的油气润滑方式，此种方式不但对轴承具有润滑作用，还具有一定的冷却作用，而且轴承产生的热量会被其大量的压缩宇气带走，达到降低温度和散热的目的，以减小轴承热量。 电主轴的动平衡 电主轴的微小不平衡量(包括结构不对称，轴承振动等)在其转速越高的情况下，引起的主轴振动会越严重，从而影响加工精度和表而品质问题。因此，在设计制造工艺上，尽量减小不平衡量，轴上连接不用键连接和螺纹连接，而应采用过盈连接，另外，电主轴结还应严格遵守结构对称原则，以此来实现转矩的传递。研究结果表明，通常高速电主轴的动平衡精度要求达到Gl～G 0．4级，对于这种高等级的动平衡精度，不但要求在装配前进行常规的动平衡试验，即对每个零件进行动平衡，而且在装配后必须进行整体的动平衡，有时，甚至要求实现更高水平的主轴在线动平衡，即自动平衡系统。

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