高速切削

1、1.1.高速切削的技術關鍵高速切削的技術關鍵高速主軸是高速切削的首要條件，對于不同的工件材料，目前的切削速度可達5～100ms。主軸的轉速與刀具的直徑有關，采用小直徑的球頭銑刀時，主軸轉速可達100000rmin。（1）滾珠軸承高速主軸當前高速切削銑床上裝備的主軸多數為滾珠軸承電動主軸。如圖1所示，電動主軸由轉子、軸承、外殼、電機組件和測角系統(tǒng)組成。除此之外，主軸運轉時，還必須配備冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和變頻驅動電氣裝置。高速主軸的軸承大多

2、用壓力角為15或25的角接觸滾珠軸承，其精度等級以精密級（C級）和超精密級（B級）為主。為了提高軸承的極限轉速，有的軸承廠在普通系列基礎上增添了高速軸承系列，所不同的主要是采用直徑較小的鋼球和保持架以外圈滾道導向，從而減少了鋼球由離心力的作用而引起的對軸承外圈的壓力和改善保持架運轉時的潤滑條件。高速主軸軸承的最新發(fā)展是所謂的混合軸承，它的內、外圈由軸承鋼制成，但滾珠由氮化硅陶瓷制成。與鋼球相比，陶瓷球密度減少60%，因而可大幅度地降低離

3、心力。另外，陶瓷的彈性模量比鋼高50%，在相同的滾珠直徑時，混合軸承具有更高的剛度。氮化硅陶瓷的另外一個特點是摩擦系數低，由此可減少軸承運轉時的摩擦發(fā)熱、磨損及功率損失。為了便于比較不同軸的主軸的轉速特性，一般采用轉速特征值來度量，其定義為：轉速特征值＝軸徑轉速除軸承外，潤滑方式也是影響主軸極限轉的一個重要因素，表1是各種軸承在不同潤滑條件下所能達到的特征值。表1電動主軸轉速特征值電動主軸轉速特征值油脂潤滑是一種使用最多的方式，優(yōu)點是結

4、構簡單，維護方便，可靠性高和造價低廉。缺點是最高轉速較低，要提高轉速，只有通過采用陶瓷滾珠的途徑。油霧潤滑又稱氣油潤滑，在主軸起動前必須先起動潤滑裝置，該裝置將潤滑油與壓縮空氣混合然后通過管路將油霧噴入各軸承。這種潤滑方式屬于強制潤滑，在正常工作情況下，可保證良好的潤滑條件以提高轉速。其缺點是結構復雜，主軸殼體要附設許多必須密封的潤滑通道，制造成本較高。另外，主軸除驅動電氣裝置外，還必須有潤滑狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)，氣體靜壓軸承主軸的優(yōu)點在于高回

5、轉精度、高轉速和低溫升，因而主要適合于工件形狀精度和表面粗糙度有高的要求的場合。它的缺點是承載能力較低，不適合于材料切除量較大的應用場合。此外它要求高清潔度的壓縮空氣，故使用費用和維護費用較高。為防止主軸過載而出現主軸卡死而造成嚴重損壞，故對其使用條件要作仔細的分析。（4）磁浮軸承高速主軸它可以達到更高的主軸轉速，如圖4所示。磁浮主軸的轉子由兩個徑向和兩個軸向軸承支承，轉子與支承間隙一般在0.1mm左右，由于空氣間隙的摩擦熱量很小，故磁

6、浮主軸的轉速特征值可達4106rmin，為滾珠軸承主軸的兩倍，如主軸的最高轉速相同，則磁浮主軸可采用較大的軸徑，有較高的剛性（約為滾珠軸承主軸的10倍）和較大的承載能力。磁浮軸承的回轉精度，主要取決于主軸內所用的位移傳感器的精度和靈敏度以及控制電路的精度性能。目前使用的磁浮主軸的回轉精度可達0.2μm。磁浮主軸的優(yōu)點是高精度、高轉速和高剛度。缺點是不僅機械結構復雜，而且需要一整套的傳感器系統(tǒng)和控制電路，所以磁浮主軸的造價一般是滾珠軸承主