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機床主軸增速器:“小玩意”蘊含“大宇宙”

文章來源:中國機床商務網 發布時間:2017-02-07 10:25:07

    機床主軸增速器是個“小玩意”,但這里面卻蘊藏著機械制造的精深功底,涉及到機械制造2大關鍵標準件:齒輪和軸承;可以想象當齒輪和軸承運行在4萬和16萬多轉并且還要控制跳動精度在0.01mm甚至0.001mm,它的制造精度及發熱和動平衡控制是多么關鍵。
 
  主軸增速器也叫增速刀柄,重型主軸增速器也叫增速銑頭,常見的包括齒輪式增速器、氣動主軸增速器和電主軸增速器。主軸增速器最常見是通過標準刀柄接口(如BT/HSK/DIN/ISO etc.)安裝在加工中心機床主軸輸出錐孔上,也有通過VDI/BMT等接口安裝在數控車削中心動力刀塔上或重型增速銑頭通過法蘭盤或自動拉緊機構安裝在鏜銑床上。加工中心安裝主軸增速器時利用機床原有的主軸鼻端螺絲,機床結構不需作任何改動。
 
  主軸增速器有以下常見類型:
 
  1、齒輪式主軸增速器:一般最高轉速可達42000RPM,跳動精度一般0.01mm。
 
  2、超高速氣動增速器:最高轉速可達160000RPM,跳動精度一般0.001mm;主要有歐洲和日韓產品,一般日韓產品功率很小,只有幾十瓦,歐洲產品功率可達一千瓦以上。
 
  3、電主軸增速器。
 
  主軸增速器適用的的機器類型:
 
  主軸增速器可以安裝在加工中心、數控車削中心、鏜銑床等機床上,氣動增速器(氣動主軸)和電動增速器還可以安裝在機器手上。
 
  主軸增速器使得普通加工中心進行高速銑削、雕刻加工及孔鉆削成為可能。
 
  安裝在加工中心上的主軸增速器可以像一把特殊功能的刀具一樣自動換刀。
 
  使用主軸增速器的主要行業及必要性:
 
  1、主軸增速器主要用于增加機床轉速,使得高速切削以達到很好的光潔度、精密度和提高加工效率,常用于精密模具、微電子、醫療器械、精密儀器、航空能源等領域。
 
  2、為什么需要使用增速器:在使用微型銑刀和鉆頭加工時, 必須要使用很高的轉速以提高表面加工質量,同時大大提高加工效率,如果機床本身的轉速達不到要求時就要使用主軸增速器。
 
  另外一般重型鏜銑床轉速比較低,通常會加裝重型主軸增速器(增速銑頭)。
 
  齒輪式主軸增速器具有以下特點:
 
  1、采用行星機構實現增速,對齒輪和軸承有非常高的要求;一般都是采用磨削高精度齒輪,每個齒輪都需要經過最先進齒輪測量機精密測量,保證實現平穩、低噪音、大扭矩、、耐高溫長壽命運行;軸承采用超精密軸承和陶瓷軸承,精度P4以上,預緊裝配,同時采用長壽命油脂免維護潤滑,降低維護費用;常見的齒輪式主軸增速器最大可達42,000RPM ,并且長時間運行,特殊設計不需要專門冷卻。
 
  2、齒輪式主軸增速器外殼采用合金鋼,高剛性和精密性設計制造,同時必須具有很高的同軸度和動平衡性;齒輪增速器由機床主軸傳動并提供動力,安裝時機床不需要作任何改動且不需要任何其他附加的設施如電、液、氣等,使用非常方便。
 
  3、輸入:齒輪增速器采用標準刀柄接口(BT ISO HSK DIN CAT )與加工中心主軸連接或VDI/BMT與刀塔連接,也可以根據客戶的要求訂制如CAPTO KM ;重型系列可采用刀柄配合法蘭聯接。
 
  4、輸出:齒輪增速器標準輸出為的ER彈簧夾頭,重型系列為標準刀柄(BTISO HSK DIN CAT等 )。
 
  5、齒輪增速器可以實現自動換刀(ATC) 和主軸中心出水(一般70bar)或外能轉內冷(MAX 10bar )。
 
  6、齒輪增速器由于采用齒輪傳動,有些發熱和噪音在所難免;但歐洲產品一般不像日韓產品那樣需要專門停機冷卻時間。
 
  7、齒輪式增速器一般跳動精度0.01mm,因而適合1mm以上刀具加工使用;如果硬質合金刀具直徑在1mm以下一般不合適采用齒輪式增速器,主要考慮跳動對刀具壽命的影響,因而應該采用氣動增速器,氣動增速器跳動精度一般為1u。
 
  氣動主軸增速器特點:

  1、氣動增速器使用壓縮空氣為動力,機床主軸不需要旋轉,節省了主軸損耗;使用方便,安全可靠。
 
  2、氣動增速器采用高效透平馬達,由工廠通常氣源(最大6BAR)驅動,旋轉部件少,發熱小,可以24小時不間歇靜音運行,同時不需要任何外加潤滑。
 
  3、氣動主軸增速器軸承都采用超高精密陶瓷軸承,精度達P4級以上,預緊裝配;最大轉速可達到160000RPM。
 
  4、輸入:采用模塊化標準刀柄HSK/BT/ISO/ DIN/CAT;輸出ER-11,一般功率從幾十瓦到一千瓦以上。
 
  5、氣動增速器也可以自動換刀(ATC) ;但前提是機床必須有從刀柄中心進氣功能。
 
  6、氣動主軸增速器有很高的同軸度,跳動精度一般可達1u。
 
  電主軸增速器特點:
 
  1、電主軸增速器采用標準刀柄接口(BT ISO HSK DIN 法蘭)與機床主軸連接;輸出夾緊系統一般是標準的ER 夾頭。
 
  2、相對于齒輪和氣動增速器,電動增速器需要電源、變頻器、冷卻潤滑等裝置,維護比較麻煩復雜且昂貴。
 
  一般選擇齒輪式增速器需要考慮以下因素:
 
  1、機床主軸錐度(如BT50)。
 
  2、機床原有最高轉速以及增速后需要達到的最高轉速。
 
  3、常用刀具類型及直徑范圍。

  4、是否需要自動換刀ATC;同時考慮換刀路徑上是否存在干涉和增速器重量和外形尺寸是否在刀庫承受范圍內。
 
  5、是否需要中心出水。
 
  6、由于主軸增速器需要通過主軸鼻端原有螺絲安裝定位塊,所以需要檢查機床主軸鼻端是否有適合安裝增速器定位塊的螺絲,同時檢查是否有和噴嘴等干涉。
 
  一般選擇鏜銑床重型增速器(增速銑頭)需要考慮以下因素:
 
  1、功率、扭矩、轉速要求。
 
  2、機床原有最高轉速和增速后需要達到的最高轉速。
 
  2、請考慮增速銑頭外形長度尺寸要求,因為鏜銑床增速銑頭安裝時鏜桿必須復位,也就是說鏜桿的長度不能算在內;如果必須伸長,可以考慮加裝接長桿。
 
  3、增速銑頭與鏜銑床接口形式,一般為法蘭+刀柄。
 
  4、鏜銑床滑枕部分與增速銑頭安裝接口部分的尺寸。
 
  5、其他需要考慮的因素,如增速銑頭自動拾取、自動松拉刀、是否內冷等。
 
  一般選擇氣動式增速器需要考慮以下因素:
 
  1、機床主軸錐度(如BT40 , HSK63)。
 
  2、要達到的最高轉速要求。
 
  3、常用刀具類型及直徑大小范圍。
 
  4、氣動增速器不需要定位銷和定位塊固定外殼,因此無需提供主軸鼻端尺寸。

  5、其他要求,如自動換刀ATC;如果需要ATC機床主軸必須能中心進氣;同時需要考慮增速器重量和外形尺寸是否在刀庫承受范圍內;換刀路徑上是否存在干涉。
 

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