雅力士高速加工中心在高速主轴技术的认知与技术积累

        作为高速加工中心最核心的高速主轴技术一直是雅力士精机研究的重中之重。要实际功能，高速主轴应该具有以下具体要求：

 可以在额定转速范围内实现无级变速，以适应机床工作时各种工况和负载变化的需要。

   具有结构简单紧凑、效率高、噪声低、振动小和精度高等特点。

   高速度、高精度、高可靠性。

   高速主轴设计理论

         雅力士高速主轴技术与传统主轴单元的区别

   高速主轴单元结构

         传统数控机床主轴驱动通常有三种方式：电机经过有限级齿轮传动驱动主轴的方式，电机经过同步带传动驱动主轴的方式，电机直接驱动主轴的方式。它们分别适用于大、中、小转矩的场合。

　     这几种传动方式如果用于高速场合，会出现皮带打滑，振动和噪声加大，转动惯量大的缺点，从而影响零件的表面加工质量。

       与以上几种传统形式的主轴相比，电主轴更易于实现高速化，其动态精度和稳定性更好，可以满足数控机床进行高速切削HSC（High-speed cutting）和精密加工的需要。由于没有中间传动环节的外力作用，电主轴工作时运行更加平稳，没有外来冲击，主轴轴承承受的动负荷较小，延长了其精度寿命。

雅力士高速加工中心在电主轴关键技术上有自己的核心内容。具体是：

          一，轴承技术（公司所用的陶瓷轴承有以下特点：陶瓷轴承的重量轻，陶瓷轴承的稳定性好，陶瓷轴承的热膨胀系数小，陶瓷的弹性模量高，电主轴的前端采用气封，保证灰尘、冷却液等不进入主轴轴承。）

         二、动平衡技术

        1、高转速→微小不平衡量巨大的离心力→机床的振动→刀具寿命↓→加工质量↓

        2、动平衡精度达到ISO标准G0.4级，（在最高转速时，由于残余动不平衡引起振动的速度最大允许值为0.4mm/s）。

        3、频谱分析：一倍频→固定不平衡；二倍频→装配不对称；0.4倍频→轴承保持架；

      三、润滑技术

        油气润滑的优点：

       （1）可以用在d n 值高达2200000 mm·r/min的滚动轴承的润滑；

        （2）一直有新鲜的润滑油；

        （3）润滑油消耗量小，约为油雾润滑的10％；

        （4）适用润滑油的粘性范围广；

        （5）不存在象油脂润滑那样的使用期限问题；

        （6）简化轴承密封的要求；

        （7）由于在轴承具有压缩空气带来的压力，所以防止了外部侵入的污染；

        （8）没有油雾；

        （9）轴承温升小，温度低；

        （10）能量损耗小；

        （11）对每个轴承，可单独供给它所需的油量。

        温度控制（冷却）

  温度控制

        发热源： 定子绕组的铜耗发热及转子的铁损发热，其中定子绕组的发热占电机总发热量的三分之二以上。电机转子在主轴壳体内的高速搅动，使内腔中的空气也会发热。

        主轴轴承的发热也不容忽视，引起轴承发热的因素很多，也很复杂，主要有滚子与滚道的滚动摩擦、高速下所受陀螺力矩产生的滑动摩擦、润滑油的粘性摩擦等。

        上述各种摩擦会随着主轴转速的升高而加剧，发热量也随之增大，温升增加，轴承的预紧量增大，这样反过来又加剧了轴承的发热，再加上主轴电机的热辐射和热传导，所以主轴轴承必须合理润滑和冷却，否则，无法保证电主轴高速运转。

       自动拉刀装置 

       已被DIN标准化的HSK短锥刀柄结构比较适合高速主轴。这种刀柄采用1∶10的锥度，比标准的7/24锥度短，锥柄部分采用薄壁结构，刀柄利用短锥和端面同时实现轴向定位。

        由于短锥严格的公差和具有弹性的薄壁，在拉杆轴向拉力的作用下，短锥会产生一定的收缩，所以刀柄的短锥和法兰端面较容易与主轴相应的结合面紧密接触，实现锥面与端面同时定位，因而具有很高的连接精度和刚度。

         当主轴高速旋转时，尽管主轴轴端会产生一定程度的扩张，使短锥的收缩得到部分伸张，但是短锥与主轴锥孔仍保持较好的接触，主轴转速对连接性能影响很小。分伸张，但是短锥与主轴锥孔仍保持较好的接触，主轴转速对连接性能影响很小。 　

         正因为雅力士精机在电主轴方面的技术积累与改进，使雅力士高速加工中心电主轴运行稳定，质量可靠。下一节我们还将继续介绍雅力士生产的高速加工中心进给系统方面的技术。