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電主軸的選用原則都有哪些?
電主軸根據應用場(chǎng)合的不同大致可以分為8大類(lèi):磨削用、銑削用、車(chē)削用、拉碾用、鉆削用、加工中心用、機械式主軸(不含內置電機)皮帶傳動(dòng)主軸、特種旋轉試驗主軸等。
在選擇電主軸時(shí),首先工況一定要準確,一定要弄清楚工況的功率要求,以及在此功率下對應的轉速,這一點(diǎn)很關(guān)鍵。因為同樣是1kW,在1000轉和10000轉的要求下電主軸的外形尺寸是相差很大的,對于電主軸設計的難度也不同。其次刀具的接口一定要正確,不同刀具接口適用于不同的速度范圍,一般情況下BT50的接口轉速只能在8000RPM以下的電主軸中使用,BT40的接口可以在18000RPM以下的電主軸中使用。如果要更高的轉速,刀具接口需要選擇相應的HSK等高速刀具接口,數控銑削電主軸上配用的ER彈簧夾頭或者SD彈簧夾頭也是有一定的允許使用高轉速的。用途要明確,不同用途的電主軸在電氣性能上會(huì )各有差異,根據電機功率與扭矩的差異,工作時(shí)合適的速度區間也不盡相同。
磨削用電主軸一般都是恒扭矩設計的電機,電機的高轉速和功率以及電壓的關(guān)系是等比關(guān)系,電壓和功率隨電主軸轉速的增加線(xiàn)性增加,電流維持基本恒定不變。由于轉矩和電流的關(guān)系是線(xiàn)性關(guān)系,所以稱(chēng)這種制式的電主軸為恒轉矩制電機。磨用電主軸的設計一般兼顧的轉速范圍比較小,通常是高轉速的80%~100%,同時(shí)還要兼顧砂輪的許用線(xiàn)速度,因此一般在使用時(shí)不能既用高速小砂輪又用低速大砂輪,否則會(huì )因為低速功率不夠大而導致大砂輪磨削的效果比較差,效率比較低。
另外由于大砂輪本身的自重,電主軸軸承通常為了適應高速旋轉,設計時(shí)軸承以滿(mǎn)足高轉速要求為主,兼顧一定程度的承載能力,在低速使用大砂輪磨削時(shí),因軸承本身的承載能力不能滿(mǎn)足其要求會(huì )導致主軸軸承壽命的急劇降低,精度壽命大大縮短。磨用電主軸由于轉速分檔比較接近,用戶(hù)完全可以分開(kāi)選擇不同的產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足不同的磨削要求,以更大更好的發(fā)揮電主軸的工作能力和效率潛力。
磨用電主軸的電機參數制式通常標注S6制工作制,有S6-40%、S6-60%等幾種,這是與磨削的工作特性所分不開(kāi)的,磨削時(shí)一個(gè)工件的磨削環(huán)節通常包括,快速進(jìn)刀、磨削、退刀、修砂輪等幾個(gè)步驟,電機功率的消耗不是恒定的負載,而且在磨用電主軸電機的設計上我們通常要提高其過(guò)載能力,因此,在看磨削電主軸的參數時(shí)會(huì )看到S1和S6兩組參數,S6通常比S1高出較多,一是與電機工作制有關(guān),二是與電機的過(guò)載能力有關(guān),標注S6制功率表明電機可以在30s~120s內短時(shí)過(guò)載到該功率制,長(cháng)期使用只能按S1制使用,這一點(diǎn)是與其他電主軸不太相似的地方。某磨削用電主軸特性曲線(xiàn)圖如下:
其他類(lèi)型的電主軸比如車(chē)削、銑削等,和磨用電主軸不一樣,往往需要在一個(gè)轉速段內實(shí)現恒功率調速,這類(lèi)電主軸用戶(hù)往往覺(jué)得它的功率小,這是不對的,因為它的功率對應的轉速相對較低,根據M=9550P/n1的扭矩計算公式,它能夠輸出的扭矩是相對較高的,這樣設計電主軸的目的是為了滿(mǎn)足用戶(hù)在一定的常用轉速范圍內均可以較好的使電主軸工作。
比較復雜的類(lèi)型是加工中心用電主軸,通常是恒扭矩、恒功率混合設計,以滿(mǎn)足寬速度范圍內的切削需要,低速需要大扭矩重切削,高速需要一定功率的精切削,所以電機制式與磨削用電主軸等有較大不同。這也是和加工中心類(lèi)電主軸的工作方式分不開(kāi)的,在低速段,通常指1500轉以下,加工中心需要大進(jìn)刀量的切削,扭矩輸出要很大,并具備很強的短時(shí)過(guò)載能力,通常要求能達到2.2倍以上。而在高轉速段,需要有足夠的功率實(shí)現恒功率的精銑工作,需要使功率能隨著(zhù)轉速的升高恒定保持。配合能夠在低速段實(shí)現數倍額定扭矩輸出的伺服控制器,加工中心電主軸在低速大扭矩輸出的能力可以更好的得到提高。
綜上,關(guān)鍵是看用戶(hù)的需求,指標提的過(guò)高會(huì )使電主軸的設計難度和成本增加很高,造成不必要的浪費。只要是適合自己的需要的,就是好的。
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