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高速電機(jī)歷史進(jìn)程 高速電機(jī)簡(jiǎn)介
高速電機(jī)簡(jiǎn)介
高速電機(jī)通常是指轉(zhuǎn)速超過10000r/min的電機(jī)。它們因?yàn)檗D(zhuǎn)速高，體積遠(yuǎn)小于功率普通的電機(jī)，與原動(dòng)機(jī)相連，取消了傳統(tǒng)的減速機(jī)構(gòu)，高速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小等原因，所以具有電機(jī)功率密度高，可以有效的節(jié)約材料，傳動(dòng)效率高，噪音小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。
高速電機(jī)歷史進(jìn)程
高速加工技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注，它不僅可獲得更大的生產(chǎn)率，而且還可獲得很高的加工質(zhì)量，并可降低生產(chǎn)成本，因而被認(rèn)為是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的先進(jìn)制造技術(shù)之一。
在先進(jìn)工業(yè)國家，此項(xiàng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空、航天及模具行業(yè)。在近五年中，我國的該項(xiàng)技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。是實(shí)現(xiàn)高速切削的前提條件。
高速機(jī)床與虛擬軸機(jī)床均為機(jī)床突破性的重大變革。無論是普通數(shù)控機(jī)床還是虛擬軸機(jī)床，實(shí)現(xiàn)高速化的關(guān)鍵部件仍是主軸單元。
主軸高速化常用dn值(dn值是指主軸軸承的平均直徑(mm)與主軸的極限轉(zhuǎn)速(r/min)的乘積)來衡量，高速主軸常是指dn值在1.0×106以上的主軸。隨著軸承技術(shù)、潤(rùn)滑技術(shù)的發(fā)展，主軸的轉(zhuǎn)速在逐年提高。在資料顯示，在80年代，主軸軸承在脂潤(rùn)滑條件下的dn值最多只能達(dá)到0.5×106，但當(dāng)油氣潤(rùn)滑裝置開發(fā)出來以后，dn值迅速提高到1.0×106，采用角接觸陶瓷球軸承后，主軸軸承的dn值進(jìn)一步提高到2.0×106。
到90年代，采用新的潤(rùn)滑方式——噴射潤(rùn)滑，使主軸的dn值達(dá)到3.0×106。對(duì)于轉(zhuǎn)速在10000r/min以上的主軸單元，通過皮帶或者聯(lián)軸器來驅(qū)動(dòng)已不再合適，較合理的方式是采用內(nèi)裝電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，即將電機(jī)的轉(zhuǎn)子直接安裝在主軸上，定子安裝在主軸套筒里，做成所謂電主軸的形式。
該電主軸具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于平衡、傳動(dòng)較率高等優(yōu)點(diǎn)，是高速主軸理想的結(jié)構(gòu)。電主軸的性能除了受軸承及其潤(rùn)滑技術(shù)影響較大以外，還受許多因素的影響，其中包括軸承預(yù)緊力的控制、內(nèi)裝電機(jī)的發(fā)熱與冷卻、主軸的動(dòng)平衡、軸上零件的連接等。
此外，主軸軸端的設(shè)計(jì)也是高速電主軸不容忽視的問題。電主軸軸承的選擇及其預(yù)緊技術(shù)用在高速主軸單元上的軸承主要有角接觸球軸承、磁懸浮軸承、水基動(dòng)靜壓軸承、空氣動(dòng)靜壓軸承等。
磁懸浮軸承由于價(jià)格昂貴，控制系統(tǒng)復(fù)雜，發(fā)熱問題難以解決，因而還無法在高速主軸單元上推廣應(yīng)用。
水基靜壓軸承是國內(nèi)較熱門的研究課題之一，它是利用水具有熱容量較大、軸承溫升較小的特點(diǎn)，部分解決了普通動(dòng)、靜壓軸承發(fā)熱嚴(yán)重的問題，主要用在低速重載場(chǎng)合。
空氣動(dòng)靜壓軸承徑向剛度低并有沖擊，但高速性能好，一般用在超高速、輕載、精密主軸上。
角接觸球軸承dn值在2.0×106以下的高速主軸單元中應(yīng)用，無論是速度極限、承載能力、剛度、精度等各方面均能很好地滿足要求并已標(biāo)準(zhǔn)化，價(jià)格低廉，角接觸球軸承還可通過以下方法來提高性能。
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