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    流體靜壓主軸的特點(diǎn)、優(yōu)勢與應(yīng)用

    2021.02.04

    超精密加工技術(shù)標(biāo)志著一個國家的制造水平,因為許多尖端設(shè)備需要超精密加工來完成,而主軸作為機(jī)床關(guān)鍵功能部件對超精密加工質(zhì)量和加工精度起著決定作用。

    目前市場上機(jī)床主軸應(yīng)用較多的有:滾動軸承主軸、靜壓軸承主軸和動靜壓軸承主軸等。在傳統(tǒng)加工中,由于滾動軸承有效減少了摩擦損耗,提高了加工精度,因此得到廣泛的使用。但隨著加工精度的不斷提高,滾動軸承的缺點(diǎn)開始顯現(xiàn)出來,在超精密加工機(jī)床中主軸需要高速運(yùn)轉(zhuǎn),滾動軸承中滾動體與內(nèi)圈、外圈和保持架之間的滾動摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱,使?jié)L珠軸承失效,因此滾珠軸承在超精密加工中的應(yīng)用空間越來越小。

    流體靜壓主軸的出現(xiàn)使超精密加工精度得到了進(jìn)一步的提高,在超精密加工中得到廣泛使用。流體靜壓主軸分為空氣靜壓主軸、液體靜壓主軸(潤滑劑分為油和水)。

    空氣靜壓主軸

    空氣靜壓主軸,用高壓氣體將主軸浮起,在主軸和軸套之間形成氣膜,從而避免了主軸和軸套之間的直接接觸,消除了主軸和軸承之間的摩擦損失,保證了加工精度??諝忪o壓主軸具有很多優(yōu)點(diǎn):由于空氣粘度低,摩擦阻力小,即使主軸高速旋轉(zhuǎn),由空氣內(nèi)部粘滯力造成的溫升也很小,故不需要考慮溫升問題,這點(diǎn)優(yōu)于液體靜壓主軸;由于氣膜具有均化效應(yīng),故空氣靜壓軸承運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、振動??;氣體做潤滑劑,清潔度高、無污染,改善加工環(huán)境;噪音小。但是相對承載能力小、剛度低是空氣靜壓主軸最大的弊端,這個不足限制了空氣靜壓主軸加工系統(tǒng)精度的進(jìn)一步提高。

    液體靜壓主軸

    液體靜壓主軸采用液體靜壓軸承作為支承件,依靠外部供油系統(tǒng)強(qiáng)制地將潤滑油注入產(chǎn)生壓力油膜,用壓力油膜分隔相對運(yùn)動的運(yùn)動件和支承件,實(shí)現(xiàn)了全液體摩擦,具有以下優(yōu)點(diǎn):

    1、靜壓主軸和軸承在靜止和工作狀態(tài)均由油膜隔開,軸頸始終處于懸浮狀態(tài),與軸承無接觸無金屬之間的直接接觸,系統(tǒng)阻力僅為潤滑油本身粘性阻力,避免了摩擦產(chǎn)生的溫升和變形,溫度分布較均勻,熱膨脹問題不如動壓軸承嚴(yán)重,具有很高的壽命(只要在正常使用情況下,靜壓主軸壽命幾乎可以高達(dá)十年以上免更換),且啟動轉(zhuǎn)矩幾乎為零,更加節(jié)能;

    2、全油膜平均承受外載荷,可以均化外形上的誤差,通常由靜壓軸承運(yùn)動產(chǎn)生的誤差只有普通軸承誤差的1/3,故具有較高的旋轉(zhuǎn)精度;

    3、流動的高壓潤滑油,可充當(dāng)冷卻劑,降低主軸的溫升,油壓膜具有良好的阻尼效果。

    因具有高精度、高剛度、高吸振性和長壽命等性能優(yōu)勢,液體靜壓主軸已在高速精密/超精密機(jī)床領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

    1、用于車削加工,硬車削、單點(diǎn)金剛石車削、精密車床,江蘇領(lǐng)臣生產(chǎn)的流體靜壓車削主軸,回轉(zhuǎn)精度最高可達(dá)0.1um,最高轉(zhuǎn)速4000rpm,額定扭矩43Nm。


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    江蘇領(lǐng)臣  流體靜壓車削主軸


    2、用于磨削加工,內(nèi)圓磨床、軸承磨床,江蘇領(lǐng)臣生產(chǎn)的流體靜壓磨用主軸,回轉(zhuǎn)精度最高可達(dá)0.1um,最高轉(zhuǎn)速60000rpm,油粘度VG2。


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    江蘇領(lǐng)臣 流體靜壓磨用主軸


    液體靜壓主軸與動靜壓主軸的區(qū)別與優(yōu)缺點(diǎn)

    液體靜壓主軸是利用外部油源產(chǎn)生承載能力的油膜軸承,動靜壓混合軸承是一種既綜合了液體動壓和靜壓軸承的優(yōu)點(diǎn),又克服了兩著缺點(diǎn)的新型多油楔油膜軸承。它利用靜壓軸承的節(jié)流原理,使壓力油腔中產(chǎn)生足夠大的靜壓軸承載力,從而克服了液體動壓軸承啟動和停止時出現(xiàn)的干摩擦造成主軸與軸承磨損現(xiàn)象,提高了主軸和軸承的使用壽命及精度保持性;軸承油腔大多采用淺腔結(jié)構(gòu),在主軸啟動后,依靠淺腔階梯效應(yīng)形成的動壓承載力和靜壓承載力疊加,大大地提高了主軸承載能力,而多腔對置結(jié)構(gòu)又大地增加了主軸剛度;高壓油膜的均化作用和良好的抗振性能,保證了主軸具有很高旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。它既利用靜壓原理克服了動承的主軸與軸瓦接觸磨損問題,又利用了動壓原理克服了靜承的主軸漂移、油膜剛性不足的問題。

    動靜壓主軸是靜壓主軸的發(fā)展方向,但是各有優(yōu)勢,應(yīng)用領(lǐng)域也不同。動靜壓主軸只能單向旋轉(zhuǎn),剛度好;液體靜壓主軸可以雙向旋轉(zhuǎn),精度高,要根據(jù)不同的機(jī)床、不同的參數(shù)要求選用最合適的主軸。



    關(guān)于領(lǐng)臣

    LINCH是一家集科研、制造、銷售為一體,專業(yè)提供全套流體靜壓軸承系統(tǒng)的高科技公司,特色產(chǎn)品為流體靜壓主軸,具有回轉(zhuǎn)精度高、剛度大、抗振性好、精度壽命長的特點(diǎn),主要用于高效率、高轉(zhuǎn)速、高精度數(shù)控加工設(shè)備。

    江蘇領(lǐng)臣精密機(jī)械有限公司

    Jiangsu LINCH Precision Machinery Co.,Ltd.

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