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主轴传递的功率或转矩与转速之间的关系。当机床处在连续运转状态下,主轴的转速在437~3500r/min范围内,主轴传递电动机的全部功率11kW,为主轴的恒功率区域Ⅱ(实线)。在这个区域内,主轴的大输出扭矩(245N.m)随着主轴转速的增高而变小。主轴转速在35~437r/min范围内,主轴的输出转矩不变,称为主轴的恒转矩区域Ⅰ(实线)。在这个区域内,主轴所能传递的功率随着主轴转速的降低而减小。图中虚线所示为电动机超载(允许超载30min)时,恒功率区域和恒转矩区域。电动机的超载功率为15kW,超载的大输出转矩为334N.m。 [4] 分段无级变速 数控机床在实际生产中,并不需要在整个变速范围内均为恒功率。一般要求在中、高速段为恒功率传动,在低速段为恒转矩传动。为了确保数控机床主轴低速时有较大的转矩和主轴的变速范围尽可能大,有的数控机床在交流或直流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速,使之成为分段无级变速。 优势分析编辑 在高速主轴单元中,由于机床既要进行粗加工,也要进行精加工,因此对主轴单元提出了较高的静刚度和工作精度的要求。另外,高速机床主轴单元的动态特性也在很大程度上决定或者制约了机床的价格质量和切削能力。当切削过程出现较大的在振动时,会使刀具出现剧烈的磨损或破损,也会增加主轴轴承所承受的动载荷,降低轴承的精度和寿命,影响加工精度和表面质量。因此,主轴单元应具有较高的抗振性。 相比一般的传统主轴,电主轴将电机内置,传动上摒弃了皮带和齿轮,在高速运转情况下,很好的解决了振动和噪声问题,提高了机床的加工精度和加工表面粗糙度,可以快地实现较高的速度变化,即主轴回转时要具有的角加速度,这的提高了生产效率。 用在高精度机床上的电主轴,不但要求主轴转速高,而且要求其旋转精度也高、并且振动小。因此,在电主轴的设计阶段,必须对它进行动力学特性分析,以确定其各阶临界转速和各阶振型。对于高速轴系,其转子动力学性能的分析和设计是直接决定主轴性能设计的一项重要内容。主轴的转子动力学性能如何,对整台机床能否实现高速加工以及加工精度、主轴轴承的寿命和其它关键部件的正常工作等方面都有着至关重要的影响。另外,陶瓷角接触球轴承具有制造精度高、极限转速高、承载能力强,能同时承受径向和轴向载荷等特点而被广泛地应用于高速机床主轴的支承中。轴承内部各元件的运动及所受载荷比较复杂,特别是高速球轴承中,离心力和陀螺力矩作用的结果使轴承的运转状态发生变化,影响到轴承的变形与载荷关系特性,从而影响到球轴承支撑的转子系统的动力学性能。 |