I. Özetleme

CNC takım makinesi, yüksek verimlilik, yüksek hassasiyet ve yüksek esnekliği bir araya getirir, aynı zamanda yüksek verimlilik elde etmek ve işleme hassasiyetini artırmak için, yüksek hızlı işleme teknolojisi endüstri tarafından giderek daha fazla önem verilmektedir. Süper yüksek hızlı CNC takım makinesi, süper yüksek hızlı işlemenin maddi temelidir ve yüksek hızlı spindle, süper yüksek hızlı CNC takım makinesinin "çekirdek" parçasıdır, hem yüksek dönüş hızı, hem de yüksek tork kapasitesi ve sürekli çıkış ve geniş sabit güç çalışma aralığı gerektirir, böylece, yüksek dönüş hızı, yüksek hassasiyet, yüksek hızlı hassasiyet, yüksek verimlilik ve diğer ilgili özelliklere sahip CNC takım makinesi spindle oluştu.

Elektrik spindle çok erken zamanlarda değirmen makinelerinde kullanıldı ve daha sonra T tipi merkezi eklemeye gelişti. Güçlü hassas makine endüstrisinin sürekli talebi nedeniyle, elektrik spindle gücü ve kalitesi sürekli olarak artmaktadır. Şu anda büyük spindle dönüş hızı 20000 r / dakika, çap aralığı 33-300mm, güç aralığı 125w-80kw, tork aralığı 0.02-300nm'ye ulaşabilir. Spindle kompakt ve hafif bir yapıya sahiptir. Küçük inertsi, iyi dinamik özellikler ve diğer özellikler ve takım makinesinin dinamik dengesini artırabilir. Titreşim, kirlilik ve gürültü önlenmektedir ve bu nedenle süper hızlı kesme makinelerinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.

2. Elektrik spindle çalışma prensipi ve tipik yapı

1. Elektrik spindle çalışma prensipi

Elektrik spindle olarak adlandırılan, motorun rotorunun doğrudan takım makinesi spindle olarak kullanılması, spindle ünitesinin gövdesi motor oturma yeridir ve motor ve takım makinesi spindle entegrasyonunu gerçekleştirmek için diğer güvenlik önlemleri alır. Elektrik spindle, boş motor rotorunu doğrudan spindle üzerine monte eder ve stator, tam spindle ünitesini oluşturmak için soğutma kapısı ile spindle gövdesinin deliğine sabitlenir ve spindle çalışmasını doğrudan yönlendirir.

2. Elektrik aksanın temel bileşimi

Elektrik spindle yapısının temel yapısı genellikle elektrik spindle ünitesi, rulman ve yağlama ünitesi, spindle soğutma ünitesi ve dinamik denge ünitesi oluşur. Elektro spindle ünitesinin tipik yapı düzeni, motor, spindle önündeki rulman ve arka rulman arasında yer almaktadır, avantajı, spindle ünitesinin eksenli boyutu kısa, spindle sertliği yüksek, güç yüksek ve büyük, orta hızlı CNC makineleri için daha uygundur; Onun dezavantajı, motorun doğal ısınma koşullarının kötülüğü ve nispeten yüksek sıcaklık artışıdır.

3. Elektrik spindle tipik yapısı

Motor makinesinin rotoru ve takım makinesinin süstini arasındaki tork aktarımı, aşırı süstinin aşırı uyumluluğu yoluyla gerçekleştirilir ve aşırı aşırı aktarılan tork boyutuna göre hesaplanır. Anahtar bağlantıları ve dişli bağlantıların çeşitli biçimleri, tam bir dinamik dengeyi sağlamak için spindle üzerinden kaldırılır. Rotorun iç deliği ve spindle birleşme yüzeyi arasındaki aşırı fazlası büyük olduğundan, rotor sıcak basınçlı hızlı bir montajda yağ banyosunda yaklaşık 200 ° C'ye ısıtılmalıdır ve motorun statörü soğutma kapısı yoluyla elektrik spindle'in gövdesine monte edilir.

3. Elektrik aksanın önemli teknolojileri

Elektrik spindle, yüksek hızlı rulman teknolojisi, yağlama teknolojisi, soğutma teknolojisi, dinamik denge teknolojisi, hassas üretim ve montaj teknolojisi ve yüksek hızlı motor tahrikleri gibi teknolojilerin kapsamlı bir uygulamasıdır.

1. Yüksek Hızlı Rulman Teknolojisi

Yüksek hızlı elektrik spindle hassasiyetinin elde edilmesinin anahtarı, yüksek hızlı hassas rulman teknolojisinin uygulanmasıdır. Şu anda kullanılan rulmanlar, hassas yuvarlama rulmanları, sıvı statik basınç rulmanları, aerostatik basınç rulmanları ve manyetik rulmanlardır, ancak esas olarak hassas açılı temas seramik küresel rulmanlar ve hassas silindirli rulmanlardır. Köşeli temaslı küresel rulmanlar sadece radyal ve eksenli yüklere aynı anda dayanmakla kalmaz, aynı zamanda yüksek sertlik, yüksek hızlı performans, basit ve kompakt yapı, çok çeşitli özellikler, kolay bakım değiştirme, elektrik spindle üzerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Seramik rulman teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, geniş bir elektro spindle rulmanı kullanımı karışık seramik küresel rulmanlardır, yani yuvarlak gövde Si3N4 seramik küresel rulmanlardır, "küçük küresel küresel" yapı ve rulman kapısı GCrl5 çelik halka. Bu karışık rulman, küp ve kanal arasındaki sürtünmeyi azaltarak, daha düşük sıcaklık artışı ve daha iyi yüksek hızlı performans elde edebilir.

2. Elektrik spindle yağlama teknolojisi

1) Yüksek hızlı spindle, CNC makine işlem sisteminin hassasiyeti ve istikrarını sağlamak için rulmanın sıcaklık artışını kontrol etmek için makul ve kontrol edilebilir bir rulman yağlama yöntemi kullanmalıdır. Elektrik spindle yağlama yöntemi esas olarak yağ yağlama, yağ sisi yağlama ve yağ gazı yağlama vb.

2) Uygulama, yağlama için çok fazla veya çok az yağ kaynağının zararlı olduğunu ve ilk iki yağlama yönteminin yağ kaynağının ne kadar olduğunu doğru bir şekilde kontrol edemediğini göstermektedir ve spindle rulman hızının ve hizmet ömrünün artırılmasına yaramaz. Bununla birlikte, yeni geliştirilen yağ ve gaz yağlama yöntemi, her sürtünme noktasındaki yağ miktarını doğru bir şekilde kontrol edebilir ve yüksek güvenilirlik sağlar.

3) Yağ ve gaz yağlama teknolojisi, sıkıştırılmış hava kullanılarak, her bir ana yatağa sürekli ve doğru miktarda yağlayıcı yağ sağlar, yuvarlama yatağı ile iç ve dış halka yuvarlama yolu arasında küçük yağ damlaları elastik basınçlı yağ filmi oluşturur ve sıkıştırılmış hava, rulman çalışmasının ürettiği ısının bir kısmını alır.

4) Yağ ve gaz yağlama, yüksek hızlı yüksek güçlü elektrik spindle yataklarının daha ideal bir yağlama yöntemidir, ancak ihtiyaç duyduğu ekipman karmaşık ve maliyetli. Yağ ve gaz yağlama yöntemi, ideal yağlama etkisiyle dünyada popüler bir yağlama yöntemi haline geldi.

3. Elektrik süpürge soğutma teknolojisi

1) Elektrik spindle iki ana iç ısı kaynağına sahiptir: yerleşik motorun ısınması ve spindle rulmanının ısınması. Kontrol edilmezse, bunun sonucunda ortaya çıkan ısıl deformasyon, makinenin işleme hassasiyetini ve rulmanın kullanım ömrünü ciddi bir şekilde azaltabilir ve böylece elektrik spindle'in kullanım ömrünün kısaltılmasına neden olur.

2) Elektrik spindle, gömülü spindle yapısı şeklinde kullanılır, spindle ünitesinin içindeki motor, fan kullanamaz ve doğal ısıtma koşulları kötüdür. Enerji dönüşümü sırasında, motor içinde güç kaybı oluşur ve motoru ısıtır. Araştırmalar, motorun yüksek hızlı çalışması durumunda, motor ısısının yaklaşık üçte birinin motor rotoru tarafından üretildiğini ve rotor tarafından üretilen ısının çoğunluğu rotor ve stator arasındaki hava boşluğu yoluyla statora aktarıldığını gösteriyor; Kalan ısının üçte ikisi motorun statöründe üretilir, bu nedenle motorun ısınması için ana çözüm, motor statörünü zorunlu olarak soğutmak için soğutma sıvısının döngüsel akışını kullanmaktır. Tipik bir soğutma sistemi, motor statörünü soğutmak ve motordan ısı almak için dış döngülü su soğutma cihazı kullanmaktır.

3) Köşesel temas küresel rulmanın ısınması, öncelikle rulo ve rulman arasındaki kaydırma sürtünmesi, yüksek hızda zirokrik momentten kaynaklanan sürtünme ve yağlayıcı yağın yapışkanlık sürtünmesi vb. Rulman ısısını azaltmak için ana önlemler şunlardır: 1. sürtünme ve ısı azaltmak için toplu çapını uygun bir şekilde azaltmak. ② makul yağlama yöntemi, yağ ve gaz yağlama yöntemi yalnızca yataklar üzerinde yağlama etkisi değil, aynı zamanda bazı soğutma etkisi de vardır.

4. Elektrik spindle dinamik denge teknolojisi

Yüksek hızda döndüğünde, küçük dengesizlik kütlesi, yüksek frekanslı titreşime neden olur, bu nedenle hassas bir spindle'in dinamik denge hassasiyeti G1-G0.4 seviyesine ulaşmalıdır. Bu seviyedeki dinamik denge için, geleneksel bir yöntem kullanılması, yani monte edilmeden önce spindeldeki farklı parçaları ayrı ayrı dengelemek yeterli değildir, monte edilmeden sonra ayrıca tüm spindel için dinamik denge yapılmalıdır ve hatta spindeldeki çevrimiçi dinamik dengeyi gerçekleştirmek için özel otomatik denge sistemi tasarlamalıdır. Ayrıca, elektrik spindle tasarımında, yapısal simetri ilkesine kesinlikle uymak gerekir, elektrik spindle üzerindeki anahtar bağlantısı ve dişli bağlantı kullanımı yasaktır, ancak genellikle tork aktarımı için aşırı kazanç bağlantısı kullanılır.

5. Elektrik spindle hareket kontrol teknolojisi

CNC takım makinelerinde, elektrik spindle genellikle değişken hız ayarlama yöntemini kullanır. Şu anda üç ana kontrol yöntemi vardır: genel frekans değiştirici sürücü ve kontrol, vektör kontrol sürücüsünün sürücüsü ve kontrolü ve doğrudan tork kontrolü.

1) Sıradan frekans değiştiricisi, sürücü kontrolünün sabit tork sürücüsü, çıkış gücü ve dönüş hızı orantılıdır. Sıradan frekans değiştirici kontrol dinamik performansı ideal değildir, düşük hızda kontrol performansı kötü değildir, çıkış gücü yeterince istikrarlı değildir, C ekseni fonksiyonu yoktur, ancak ucuz, basit yapı, genellikle değirmen makineleri ve sıradan yüksek hızlı freze makineleri gibi kullanılır.

2) Vektör Kontrol Teknolojisi

DC motorunun kontrol yöntemini taklit etmek, rotor manyetik alanını yönlendirmek, sürücü ve kontrol için vektör dönüşümü yöntemini kullanmak, iyi dinamik performansa sahiptir. Vektör kontrol sürücüsü başlangıç ​​döneminde tork değeri büyük, spindle kendisinin yapısı basit ve inertsi küçük, bu nedenle başlangıç ​​hızlanması büyük ve başlangıçtan sonra izin verilen sınır hıza ulaşılabilir.

3) Doğrudan tork kontrolü, vektör kontrol teknolojisinden sonra geliştirilen yeni bir tür yüksek performanslı AC hız ayarlama teknolojisidir, kontrol fikri yeniliktir, sistem yapısı basit ve açıktır, yüksek hızlı elektrik sübin sürücüsü için daha uygundur, yüksek hızlı elektrik sübin yüksek dönüş hızı, geniş dönüş hız aralığı, yüksek hızlı anlık J'nin dinamik özelliklerini ve statik özelliklerini daha iyi karşılayabilir.

4. Son sözleri

Şu anda, elektrik spindle yaygın olarak kullanılmaktadır, yurtdışı yüksek hızlı elektrik spindle teknolojisi daha erken araştırılmaktadır, elektrik spindle ünitesi hızlı bir şekilde gelişmektedir, teknik seviye lider konumdadır, frekans değiştirici teknolojisi ve dijital teknolojinin gelişimi giderek geliştikçe, bir dizi standart ürün yavaş yavaş oluşturulmuştur. Yüksek hızlı elektrikli spindle, makine makinesi endüstrisinde ve endüstriyel üretimde yaygın olarak kullanılır. Gelecekte, yüksek güç, büyük tork, geniş ayarlama hız aralığı, hızlı başlatma, doğru konumlandırma, otomatik bıçak ve diğer dijital yüksek standart elektrik spindle ünitelerinin geliştirilmesine odaklanmalıdır.