1、引き続き高速、高剛性へ発展
主軸軸受及びその潤滑技術、精密加工技術、精密動平衡技術、高速工具及びそのインターフェース技術などの関連技術の発展に伴い、NC工作機械用高速電気主軸は現在共通の発展傾向となっている。電気主軸システムの剛性の面では、軸受と潤滑技術の発展により、電気主軸システムの剛性はますます大きくなり、数値制御工作機械の高速、高効率、高精度加工に対する需要を満たした。
2、高速大出力、低速大トルク方向への発展
実際に使用する必要に応じて、多くのNC工作機械は低速粗加工時の再切削、高速切削時の仕上げ加工の要求を満たすことができる必要がある。そのため、工作機械の電気主軸は低速大トルク、高速大電力の性能を備えなければならない。
3、さらに高精度、高信頼性と作業寿命の延長の方向に発展する
ユーザーはデジタル制御工作機械の精度と信頼性に対してますます高い要求を提出した。電気主軸はデジタル制御工作機械の核心機能部品の一つとして、精度と信頼性に対する要求がますます高まっている。主軸の半径方向の振れが0.001 mm未満であれば、軸方向の位置決め精度は0.5µm未満である。同時に特別な精密主軸軸受、先進的な潤滑方式と特別なプリロード印加方式を採用したため、電気主軸の使用寿命もそれに応じて延長され、その使用信頼性はますます高くなっている。step-Tecの電気主軸には、軸受の振動加速度レベルを小さくするための加速度センサも装備されており、軸受上の振動を監視し制限するために、振動監視モジュールを設置し、電気主軸の動作寿命を延長している。
4、電気主軸内蔵電動機の性能が多様化し、形式が多様化する
実際の応用の需要を満たすために、電気スピンドルモータの性能を改善し、スピンドルモータ出力の定トルク高回転速度と定電力高速度の比(すなわち定電力調速範囲)は1:14に達した。また、[敏感词]磁石同期電動機電主軸が出現し、同等電力の非同期電動機電主軸と比べて、同期電動機電主軸の外形寸法はより小さく、電力密度を高め、小寸法、大電力を実現するのに有利である。
5、高速起動、停止応答速度の向上
補助時間を短縮し、効率を高めるためには、NC工作機械の電気主軸の起動停止時間をできるだけ短くする必要があるため、起動と停止速度を高める(減らす)必要がある。現在、国外の工作機械の電気主軸の起動、停止加速度は1 g以上に達することができ、全速起動、停止時間は1 s未満である。
6、軸受及びそのプリロード応用モード、潤滑モードの多様化
近年、伝統的な鋼転がり軸受のほか、セラミックボール混合軸受も広く応用されている。潤滑方式には油脂、オイルミスト、オイルガスなどが含まれ、特にオイルガス潤滑方式(Oil-airとも呼ばれる)は、高速、環境保護、省エネに適応する特徴があり、ますます広範な普及応用を得ている。剛性プリロード(位置決めプリロードとも呼ばれる)、弾性プリロード(定圧プリロードとも呼ばれる)のほか、転がり軸受に対してインテリジェントプリロード方法を開発した。即ち、油圧シリンダを利用して軸受にプリロードを行い、プリロードは主軸回転数、負荷などの具体的な状況に基づいてプリロードの大きさを制御し、軸受支持性能をより良くすることができる。磁気軸受、空気軸受電気主軸、液体軸受電気主軸などの非接触型軸受支持の電気主軸に関する一連の商品が市場に供給されている。
7、工具インタフェースは徐々にHSK、Captoシャンク技術に向かう
高速工作機械の主軸の後、従来のCAT(7:24)シャンク構造は遠心力の作用により使用要求を満たすことができなくなり、HSK(1:10)などの他の高速要求を満たすシャンクインタフェース形式を採用する必要がある。HSKシャンクは突出した静的結合剛性、大きな伝達トルク能力、工具繰り返し位置決め精度と接続信頼性が高く、特に高速、高精度の場合に使用するのに適している。そのため、HSKシャンクインタフェースは高速電気主軸に広く応用されている。近年、会社が提案したCapto工具インタフェースも工作機械業界で応用されており、その基本原理はHSKインタフェースと似ているが、伝達トルク能力はやや大きく、欠点は主軸軸軸端内孔の加工が難しく、技術が複雑であることである。
8、多機能、インテリジェント化の方向へ発展
多機能の面では、角方向停止精密位置決め(準停止)、C軸駆動、メス交換中空ブロー、中空冷却液、軸端ガスシール、低速トルク増幅、軸方向位置決め精密補償とメス交換自動動平衡技術などがある。インテリジェント化の面では、主に各種の安全防護と故障監視診断措置に現れ、例えば、ナイフ交換インターロック保護、軸受温度監視測定、モーター過負荷と過熱保護、ナイフを緩める時の軸受荷重除去保護、主軸振動信号監視測定と故障異常診断、軸方向位置変化自動補償、砥石修理時の信号監視測定と自動制御及び工具摩耗と損傷信号監視測定など、例えばStep-Tec電気主軸に診断モジュールを備え、修理員は赤外線インタフェースを通じてデータを関連して読み取り、過負荷を識別し、電気主軸の動作寿命を統計することができる。
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