高速電機角接觸球軸承的應用特點（上）

正如其名稱所示，高速主軸系具有高的旋轉(zhuǎn)速度，但這沒有嚴格的界限。對于切割馬達主軸馬達所代表的加工設備和切削雕銑工藝，一般是指主軸系統(tǒng)的最高轉(zhuǎn)速≥10,000r/min，并相應具有較高的角加速度，以實現(xiàn)主軸的瞬時升降和起停。為了更好地適應制造業(yè)對機床加工精度越來越高的要求，高速雕刻機主軸切割時，主軸電機還應具有更高的旋轉(zhuǎn)精度，一般要求主軸徑向跳動小于1微米，軸向竄動小于1微米。另外，主軸還應具有足夠的靜、動剛度，能承受一定的切削負荷，并能保持較高的旋轉(zhuǎn)精度。

常規(guī)的主軸系統(tǒng)，包括皮帶、齒輪等中間傳動環(huán)節(jié)，不僅轉(zhuǎn)動慣量大，難以實現(xiàn)高的角加(減)速度，而且在高速下，其振動和噪聲問題也難以得到解決。所以現(xiàn)在的高速主軸系統(tǒng)多是電主軸單元，它把電機和主軸“合二而一”，把傳動鏈縮短為零，結(jié)構(gòu)上基本上是把主軸和軸承之間的主軸連接起來。馬達、電主軸任意切下，軸向尺寸較短，結(jié)構(gòu)緊湊，主軸剛度高，出力大。加工中心和數(shù)控銑床使用的德國GMN公司的電主軸是這種結(jié)構(gòu)，其軸承是精密角接觸球軸承，適用于高速運轉(zhuǎn)(通常相當于國際標準P2和P4級)，所有關(guān)鍵部件都必須進行精密加工和精密裝配，并且主電機的定子和前后軸承都要用恒溫冷卻水冷卻(GMN為23±0.7甚至±0.3℃)。加工中心和數(shù)控銑床使用GMN電主軸有20種型號，最高轉(zhuǎn)速從8000r/min到60000r/min，功率從5.5kW到76kW，扭矩從0.9Nm到306Nm。

目前，也有極少數(shù)高速輕切削銑床，采用電主軸，將主電機置于主軸后軸承后面。該結(jié)構(gòu)的電軸軸向尺寸較大，但散熱條件可以改善。另外，一些加工中心和銑床，其最大轉(zhuǎn)速在10000r/min到15000r/min之間，不是用電主軸，而是用薄膜等聯(lián)軸器，使主軸和主軸直接相連，從而省去主軸冷卻系統(tǒng)。然而，這種方式既增加了轉(zhuǎn)動慣量，影響角加(減)速度，又使兩軸直連后的非直線性產(chǎn)生振動(轉(zhuǎn)速越高，對直線的調(diào)準要求越高)，因此不適合于主軸轉(zhuǎn)速越高的機床。