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高速加工剪板机电主轴润滑技术

发布时间:2019-7-5
  高速加工的效率远高于常规切削速度下的加工效率,其技术原理是:加工塑性金属材料时,当剪切滑移速度高于某一限值,会趋于一种最佳切除条件,这时的切削能耗、切削力、刀具材料的磨损、表面加工质量、材料表面温度等明显优于常规切削状态下的指标。高速加工还可以加工如塑料、铝、石墨、木材等较软的材料,并且能加工硬度高于60HRC的淬硬钢,随着刀具技术的发展,现在加工淬硬钢的线速度能达到500m/min,所以高硬度材料用高速切削的方式很容易加工。
  随着经济全球化带来的激烈国际市场竞争,高速加工技术和数控剪板机技术的发展,要求剪板机应具备高转速、高效率、高精度及高可靠性,以满足机械制造、电子工业、航空航天等行业对钛合金、铝合金材料零件的高速精密加工要求。同时国际不断提高环境保护的要求,采用干切削的方式来加工零件,少用或不用切削液可以达到环保的目的。剪板机电主轴为满足以上的要求被研发出来。它是将主轴电机和剪板机主轴合为一体的新技术,它与高速刀具技术、直线电机技术一起,使高速加工技术快速发展起来。当前电主轴主要用的动力源是交流高频内置电动机,所以也称“高频主轴” (High Frequency Spindle)或“直接传动主轴"(Direct Drive Spindle)。
  对于高速电主轴轴承多采用干油喷射、油雾、环下及油一气润滑的方式。脂润滑形式不需要特别的设备和维护,是一次性永久润滑,用于转速值较低的电主轴。采用脂润滑形式要必须使用主轴轴承专用润滑脂,其使用寿命能达到4000h以上,中间不需要补充,也不需要专门设计加脂孔,采用这种润滑形式的可以简化电主轴结构,使用方便,对环境污染小,但主轴温升较高,轴承的最高允许工作转速较低。
  干油喷射润滑使用于稀油和干油两种,是一种依靠压缩空气作为动力的润滑方式。由于油黏度太大,不能利用文氏管效应形成油雾状。一般靠单独的干油站或泵输送油脂。油脂与压缩空气汇合,经过喷嘴被吹散成颗粒状油雾,经过压缩空气直接喷射到需润滑部位。这种润滑力一式的优点是润滑剂能定向、定量的超越一定的空间均匀地喷射到需润滑部位。可以在恶劣的工作环境下使用,使用方便、用油节省、工作可靠。
  这种润滑方式利用压缩空气把经过油雾发生器的油液雾化后和压缩空气混合,经管路输送到需润滑的部位。油雾润滑的喷口直接对准内轴承滚道和滚动体钢球,有较好的润滑效承有稳定的温度;连续不断的供油,不存在油质老化的问题,保证了润滑油的质量;主轴内部的压缩空气可以形成压力环境,内部环境压力比外部的高,可以有效阻止外部杂质和尘埃的进人。油雾润滑可以持续进行,设备简单,制造成本低,维修方便,可以有效保证高速电,主轴稳定的工作。但油雾润滑有供油量不能精确控制,回收困难,油耗比较高,多余的油雾混合压缩空气会排放人工作环境中造成污染环境,损害工人健康。油雾润滑由于有以上缺点,在国外专业电主轴公司已不向用户提供油雾润滑装置,它将被其他新型润滑方式逐渐替代。
  环下润滑对轴承的润滑有特殊要求,轴承需要有一个带润滑油槽和油孔的内圈,轴承的外圈和内圈需设计有斜坡,且在套圈上要装配锁口,内圈与滚动体非接触区需要有均匀分布的微小润滑油孔,在内圈内孔表面还要开设润滑油槽。
  当轴承高速旋转时,润滑油经过内圈的润滑油槽和均匀分布的微小油孔直接注射到轴承滚道接触区。轴承的滚动体可以是钢材料,也可是氮化硅材料制成的陶瓷球材料。
  油气润滑是一种较为理想的高速电主轴的润滑方式。它根据实际润滑需要将少量的润滑油不经过雾化直接用压缩空气连续不断地利用分配阀定时、定量、均匀的输送到需润滑部位。油气在润滑过程中处于相互分离的状态,润滑油具有润滑作用,压缩空气为润滑油运动提供动力,并能冷却轴承和清洁轴承内部杂质。定时、定量的供油能够保证需润滑部位不缺润滑油,还不会NNNtSN过大产生阻力引起温升,并且将油雾污染程度降至最低。油气润滑可以有效降低轴承的温升。经过试验证明,相同转速、型号、工况条件下的主轴轴承,采用油气润滑和油雾润滑相比,轴承的外圈温度可以降低9~16℃;在保持轴承外圈温度不变的条件下,轴承的速度因数在油气润滑条件下能提高25%以上。
  为了保证油气润滑装置的正常工作,国外一些电主轴公司还规定润滑用油要达到ISO4406的13/10级清洁度标准。油气润滑装置一般由专业的电主轴公司设计制造。用户选购电主轴公司的产品后,根据实际情况的需要,可选定含某种特别添加剂的油,设定不同的定时、定量值,最后由电主轴公司成套供应给用户。因此,高速加工剪板机电主轴的润滑使用油气润滑是最佳的选择。

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