一、電気主軸の構造構成

電気主軸は、近年のデジタル制御工作機械分野で工作機械主軸と主軸モータを統合した新しい技術である。高速NC工作機械の主伝動システムはプーリ伝動と歯車伝動をキャンセルした。工作機械の主軸は内蔵電動機によって直接駆動され、工作機械の主伝動チェーン長をゼロに短縮し、工作機械の「ゼロ駆動」を実現した。このスピンドルモータと工作機械のスピンドルとが「一つになる」伝動構造形式は、スピンドル部分を工作機械の伝動システムと全体構造とは相対的に独立させるため、「スピンドルユニット」、通称「電気スピンドル」とすることができる。

電気主軸はデジタル制御工作機械の分野で工作機械主軸と主軸モータを一体化した新技術であり、電気主軸はリニアモータ技術、高速切削工具技術とともに、高速加工を新時代に推進する。電気主軸は電気主軸自体とその付属品を含む部品である：電気主軸、高周波周波インバータ、オイルミスト潤滑器、冷却装置、内蔵エンコーダ、ナイフ交換装置など。モータのロータは直接工作機械の主軸として使用され、主軸ユニットのハウジングはモータベースであり、他の部品とともにモータと工作機械の主軸との一体化を実現する。

二、駆動モード

電気主軸の電動機はいずれも交流非同期誘導電動機であり、高速加工工作機械に用いられるため、起動速度は静止から毎分数万回転から数十万回転に急速に向上し、しかも起動トルクが大きいため、起動電流は普通の電動機の定格電流より5 ~ 7倍高い。インバータ駆動とベクトル制御駆動の2つの駆動方式がある。インバータの駆動制御特性は定トルク駆動であり、出力電力はトルクに比例する。工作機械の[敏感词]インバータは先進的なトランジスタ技術を採用し、主軸の無段変速を実現することができる。工作機械ベクトル制御ドライバの駆動制御は低速端の定トルク駆動であり、中、高速端では定電力駆動である。

電気主軸は構造がコンパクトで、軽量で、慣性が小さく、騒音が低く、応答が速いなどの利点があり、しかも回転速度が高く、電力が大きく、工作機械の設計を簡略化し、主軸の位置決めを容易に実現し、それは高速主軸ユニットの中の理想的な構造である。電気主軸軸受は高速軸受技術を採用し、耐摩耗耐熱性があり、使用寿命は伝統的な軸受の数倍である。

三、高速電気主軸の工作機械業界における応用

構造を簡略化し、工作機械の構造モジュール化を促進する

電気主軸は応用、構造、性能パラメータなどの特徴に基づいて標準化、シリーズ化製品を形成することができ、ホストコンピュータによって選択することができ、それによって工作機械構造のモジュール化を促進する。

工作機械のコストを削減し、工作機械の開発周期を短縮する

一方、標準化、シリーズ化された電気主軸製品は専門化、量産が容易であり、工作機械の開発周期を短縮することもでき、現在の目まぐるしい市場動向に適応することができる。

工作機械の性能と信頼性を高める

電気主軸構造のデジタル制御工作機械は構造を簡略化したため、伝動、接続環節を減少し、工作機械の信頼性を高めた、技術が成熟し、機能が完備し、性能が卓越し、品質が信頼できる電気主軸部品は工作機械の性能をさらに完備させ、信頼性をさらに高める。

いくつかの高級デジタル制御工作機械の特殊な要求を実現する

並列運動工作機械、五面体加工センター、小孔及び超小孔加工工作機械などの高級NC工作機械は、完全な機能要求を満たすために電気主軸を採用する必要がある。機械加工分野における高速切削技術の広範な応用を推進し、電気主軸システムは内蔵モーターによって直接駆動され、工作機械の「高速、高精度、高信頼性、小振動」の高速切削要求を満たし、工作機械の高速送りシステム、高速工具システムとともに高速切削の必要条件である。電気主軸技術とモータ周波数変換、閉ループベクトル制御、交流サーボ制御などの技術を結合し、旋削、ミリング、ボーリング、ドリル、研削などの金属切削加工の需要を満たすことができる。

四、ロボットにおける高速電気主軸の応用

コンピュータ技術のインテリジェント化方向への継続的な発展に伴い、ロボット応用分野の継続的な拡大と深化、及びFMS、CIMSシステムにおけるロボットの集団応用、工業ロボットも絶えずインテリジェント化方向へ発展し、敏捷な製造、多様化、個性化の需要に適応する。現在、産業用ロボットは自動車及び自動車部品製造業、機械加工工業、電子電気工業、ゴム及びプラスチック工業、食品工業、木材及び家具製造業などの分野に広く応用されている。工業生産では、アーク溶接ロボット、スポット溶接ロボット、配送ロボット、組立ロボット、塗装ロボット、運搬ロボットなどの産業ロボットが広く応用されている。

主軸とロボットアームは完璧に結合し、合金材料、自動車トランクSMC材料の切断、バリ取り、穴あけと研磨に応用し、主軸業界と工業自動化を密接に結びつけている。

主軸の先端ははさみに取り付けられ、ミリングドリルに使用され、主軸の大トルクは比較的厚い合金板材を容易に切断することができ、通気シール機能は切削過程で大量の粉塵が主軸に入る問題を解決し、切削過程で切削液は刃物を冷却するためによく用いられ、IP 57の防護レベルは液体が主軸に入る心配を完全に回避し、同時に気圧冷却主軸を密封し、主軸の長期加工に有利である。

先端が40ミリ伸び、ロボットアームが回転する時に治具を避けることができ、製品を切断するのに便利である、熱収縮コレットの使用に合わせて、工具を交換するたびに工具を探し直す時間を節約し、作業効率を向上させた。主軸の[敏感词]出力は5000ワットに達し、出力が強く、加工可能な材料の範囲が拡大し、自身の重量は3.5 KGで、軽量で、HSKチャックを採用し、精度が高く、[敏感词]クランプ範囲は10 mmに達することができ、工具は通気によって自動的に交換でき、作業効率を高めた。

五、主軸部分のよくある故障まとめ

1、故障現象：主軸の異音が深刻である、回転数が高いと騒音が発生する、温度上昇が比較的高い。

原因分析：

①スピンドルベアリングが摩耗または損傷する可能性がある、

②主軸が潤滑不良で油不足になる可能性がある、あるいは潤滑油の汚れや不純物がある、

③リテーナ端面に汚れがある可能性がある、

④スピンドル軸受の予圧力が大きすぎる可能性がある、

⑤ベルトの位置と張力が合わない可能性がある、

⑥主軸部品の動平衡差、

ソリューション：

①スピンドルベアリングの交換、

②適切な主軸油を加える、新しい油を交換して、主軸の清潔を確保する、

③スピンドルを取り外した後、リテーナリングを清掃する。

④予圧力を再調整する、

⑤ベルトの位置と張力を再調整する、

⑥動平衡を再調整する、

2、故障現象：主軸に異音があり、手で回転するには力がかかり、明らかな渋み感がある。

原因分析：シリンダドライバのロックブロックのボルト緩みによるロックブロックの緩みにより、ロック蝶バネナットと衝突ブロックの間に隙間がなく、摩擦が発生する可能性がある。

解決方法：緩んだナットを締めて、隙間を適切にする。

3、故障現象：切断過程で振動が大きい。

原因分析：

①スピンドル軸受は毛羽立ったり破損したりする可能性がある、

②ベアリング予備締付ナットの緩みによる主軸の変動、

③軸受の予締力が不足し、隙間が大きすぎる、

④その他の要因、

ソリューション：

①ベアリング交換、

②ナットを締め、主軸精度の合格を確保する。

③軸受隙間を再調整するが、予締力は過大ではない、

④工具を点検するか、切削パラメータを変更する。

六、主要な類別と共通性

1、電気主軸の分類：

a、旋削主軸、b、ミリング主軸c、研削主軸

2、一般的な構造点：

ブローチ機構は（引張力センサ、ブローチセンサ、ブローチセンサ、ブローチロッド、ジョー、皿ばね）を含む。

潤滑機構（6000回転以内のグリース潤滑、20000回転以内のオイルミスト潤滑、20000回転以上のオイルガス潤滑）。

冷却機構（空冷、自冷、油冷）。

機能機構、回転ユニット（ジャンプしやすく衝撃を低減）。

軸受（陶磁球軸受、組み合わせ方式：前四後一、前二後二、前三後一等、軸受と軸受の間にスペーサリングがあり、組み立て時軸受位置は軸受に位置させる）。

3、構造差異：

エンコーダ（歯車磁気グリッド式）、中央出水（OTT）。