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日本精工开发成功世界最高旋转速度主轴

2008年11月09日 10:18中国机床商务网点击:2734

    日本精工开发成功世界最高旋转速度5万min-1的机床用主轴“50,000min-1主轴”,并在“第24届日本国际机床展(JIMTOF2008)”(2008年10月30日~11月4日,东京有明国际会展中心)上参考展出(图)。如果可实用,则原来从低速重切削到高速精加工,需要不同机床分别加工的所有工序均可在一台机床上完成。据该公司表示,投产日期在一年到一年半之后。 

  此次在实现超高速旋转过程中,为了防止热附着等发热引起的故障,在轴承外轮的内侧嵌入了MEMS传感器,目的是监测温度。而通常监测使用的是热电偶。此次之所以采用MEMS传感器,是因为MEMS传感器比热电偶的响应速度快,可提高检测异常的精度。虽然MEMS传感器作为预防保全措施会发挥良好的效果,但“量产性是今后要解决的课题”(该公司)。 

  解决发热问题,仅靠温度监测是不够的。需要随主轴的状态变化减小发热变动,因此采取了两项措施。一是提高润滑油的排出性。在超高速旋转过程中,润滑油会因旋转形成的离心力而滞留在主轴内部。因此需要在外轮上设计沟(吸引沟)和孔(吸引孔)并设吸引装置,以快速强制排出可能滞留的润滑油。 

  第二项措施是极力控制润滑油的供给量。在此前的润滑系统中,由于每次的润滑油吐出量多达0.01~0.03mL,在超高速旋转指标下,配管内油量的脉动会引发轴承发热的脉动。所以此次采用了每次吐油量在0.001mL以下的“超减油区润滑系统”,实现了润滑油的均匀供给。这样,在提高轴承可靠性的同时,降低了轴承的热位移。 

  像此次这样提高主轴的最高转速,通常要降低增压设定,以减少发热造成的伸展的影响。但这样做,低速区域的刚性会下降(粗加工能力下降),因此需要使用“高速专用主轴”。为解决这一问题,该公司新开发了增压切换装置。具体地,在低速区域(0~1万min-1)增压3000N,中速区域(1万~2万5000min-1)为2100N,高速区域(2万5000~5万min-1)为1400N,由此,同时兼顾了低速时的重切削和高速时的加工能力。 
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