木工机械用高速电主轴特点及关键技术分析

杂 ，发 热 问 题 不 易解 决 ，通 常 只 用 在 特 殊 的 场 合 ，在 超 高
轴特殊的要求 ，所 以需要选择一次性永久 的脂润滑 悒 是 油脂 的流动性能不好 ，还会产生一定 的热阻力 ，散热效果 。 。
速 主 轴单 元 上 大 面 积 推 广 并不 实 用 。 空气 动 静 压 轴 承 是
轴的电机转子直接和主轴配合联结 ，增加 了主轴的转动惯 量 ，容易引起 主轴 的振动 ，因此木工 机械 用高速电主轴ｌ 的
圈仍采用刚质材料。混合陶瓷球轴承可以安全地采用脂 润
滑 ，能 很 好 的 满 足 生 产 要 求 。 为 了 提 高 轴 承 的 刚 度 和承 载
能 力 ，可 以 两个 或 多 个 混 合 陶 瓷球 轴 承 组 配 使用 。
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与加 工技术
２木 工 电主 轴 的结 构 特 点
木 工 切 削 机床 由于 与普 通 的 金 属 切 削 机 床 的 工 作 条 件 不 一 样 ，加 工 的 材 料是 木材 或 者 木 质 复 合 材 料 ，木 材 纤 维 与金 属 材 料 不 同 ，没 有 均匀 的金 相 组 织 ，而 是 具 有 一 定 的 方 向 性 ，加 工 时 切 削 力 的 波 动 较 大 。 加 工 环 境 粉 尘 比较 多 ，木 材 加 工 不允 许 液 体 润 滑 与 冷却 以 防 止 污 染 成 品 。 因 此 木 工 电主 轴 要 经 过 特 殊 设 计 ，它 与 金 属 切 削 电 主 轴 相
比 ，大致 有 以下 特 点 ：
冷 却 ，并 吹 散 切 屑 过 程 中产 生 的粉 尘 。具 体 设 计 可 以将 传
一
统 的主轴冷却水套改换成带多片散热片的铬辔 ，在 电主轴 ｊ
； ， ； ；
后 端 外 接 经 冷 却 的 压 缩 空 气 ，将 电 主 轴 定 子 产 生 的热 量 带
木工机械电主轴与普通电主轴一样 ，必须采用合理的
润 滑 方 式 控 制 轴 承 的 温 升 ， 证 电 主 轴 的 工 作 精 度 和 稳 定 保 性 。 润 滑方 式 的选 择 与 轴 承 的转 速 、 负荷 、容 许 温 升及 轴 承 类 型 有 关 。 常 用 的 高 速 电主 轴 润 滑 形 式 有 ：油 雾 润 滑 、 油 气 润 滑 、喷 射 润 滑 、环 下 润 滑 等 。 由于 木 工 机 械 用 电 主
木材纤维 组织 不均 匀，加工过程 中刀具受 到的瞬向冲击和
命 下 降 。解 决 这 一 技 术 难 题 的 最 佳 方 案 是 采 用 混 合 式 陶 瓷 球 轴 承 ， 即滚 珠 用 Ｓ３ 瓷 材 料 制 造 ，而 轴 承 的 内 、 外 ｉ 陶 Ｎ
切削力的变化 都比较 大 ，因此 除了要 求主轴的剐性 足够＿ 高 之外 ，设计 中必须严格遵循对称 的原则 ，且主轴的每 一个 零件都必须经过十分精密 的加工 、装配 、校 正。 由于电主
一
差 ，需要做一定的改进才能更好 的使用 。可 以采用普通润 滑脂 配以约 ２ ％的引擎抗磨剂混合 拌匀 ，加 入到轴承里 ， ０
种 综 合 了动 压 轴 承 和 静 压 轴 承 优 点 的 新 型 多 气 腔 轴 承 ，
但是 这种 轴 承 必须 专 门进 行 设 计 ，单 独 生 产 ，标 准 化 程 度
低 ，维护 也 困难 。 目前 ， 只在 超 高速 微 小 切 削 电 主 轴 上 采
高速 轴承的加入 量不能 多于空 隙的 ６ ％ ７％， Ｏ 一０ 以免影响
散热 ，再封 好 。这种经 改 良的油脂 耐磨 、温 升低 、噪声
低 ，能满 足使 用 要 求 ［。
用 。角 接 触 球 轴 承 可 同时 承 受 径 向和 轴 向 载荷 ，具 有 刚 度 高 ，高 速 性 能 好 ，结 构 简 单 紧 凑 ，标 准 化 程 度 高 ，便 于 维 修 和更 换等 优 点 ， 因此 在 电 主 轴 中得 到最 广泛 的应 用 。 但 滚 球 高 速 运 转 时会 产 生 巨大 的离 心 力 和陀 螺 力 矩 ，其 所 造
成 的动 载 荷 常 常 超 过 机 床 的 切 削 负 荷 ，引 起 主 轴 振 动 和 寿
③木 工机械用高速 电主轴 的动平衡设计
在 高 速 主 轴 中 ，微 小 的 不 平 衡 量 会 产 生 巨大 的 振 动： ， 导 致 加 工 精 度 和表 面质 量下 降 。 木 工 机 械 由 于 其 所 加 工 的
方式 来 对 电主 轴进 行 散 热 。 ② 主 轴 密 封 要 求 比一 般 电主 轴 要 求 更 高 。 因 为木 工 机 械 和金 属 切 削 用 的 加 工 对 象 不 一 样 ，切 削 过 程 中会 产 生 大
量 的粉 尘 ，因 此 木 工 机 械 用 电 主 轴 的 使 用 环 境 比金 属 切 削 ② 润 滑 方 式 的 合理 选 用
走 ，达 到 热平 衡 。其 原 理 图 如 图 ２所 示 。
① 金 属 切 削 电主 轴 允 许 采 用 冷 却 液 对 切 削 区进 行 冷 却
和 排 屑 以 及 对 轴 承 进 行 油 润 滑 和 对 电 机 定 子 进 行 强 制 冷 却 ，而 木 材很 容 易 受 液 体 污 染 ，所 以木 工 机 械 一般 要 求 采 用 强力 抽 风 设 备 来 抽 取 切 屑 过 程 中产 生 的 粉尘 ，采 用 风 冷
电 主轴 要 恶 劣 ，密 封 要 求 就 更 高 。
③ 木 工 机 床 由 于 工 作 环 境 、外 型 和 生 产 成 本 的 因 素 ， 决 定 了木 工 机 械 用 高速 电 主 轴不 能 完 全 使 用 和 金 属 切 削 用
高 速 电 主 轴 一 样 的 轴 承 。 磁 浮 轴 承 价 格 昂 贵 ， 制 系 统 复 控