加工中心有不同的主轴形式,常用的有三种,分别是皮带式主轴、直结式主轴、电主轴。
加工中心皮带式主轴
皮带式主轴用途非常广泛,小到小型加工中心,大到大型立式加工中心和龙门加工中心。皮带式主轴转速一般不会超过8000转,转速越大噪音越大,但是皮带式主轴力度比较大,非常适合重切削,所以被广泛的用于大型的加工中心之中。
加工中心直结式主轴
直结式主轴在高速加工中心和钻攻中心用得比较多,通常转速都能达到12000转。转速和切削力成一个反比函数,基本上转速越大切削力越小,所以直结式主轴切削力是不如皮带式主轴的。皮带式主轴胜在更加稳定,加工一些对表面光洁度要求高的工件有很大的优势。使用直结式主轴的加工中心基本上都是以加工小型零件及产品为主,不做重切削。
加工中心电主轴
电主轴相对于以上两种主轴来说是最新型的主轴,这种主轴转速非常之高,即使是50000转也不是什么难事,但是上文也提到,转速越大切削力度就越小,这种电主轴转速确实是最快的,但是切削力度却是最小的,几乎只能用于铣。国外在电主轴方面可以说是全面领先于国,国外的电主轴最大转速达到几十万也有,这种安装超高速的电主轴的加工中心被称为超高速加工中心。但是其实际用处可能还不如直结式主轴。
电主轴由无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱动模块和冷却装置等组成。电机的转子采用压配方法与主轴做成一体,主轴则由前后轴承支承。电机的定子通过冷却套安装于主轴单元的壳体中。主轴的变速由主轴驱动模块控制,而主轴单元内的温升由冷却装置限制。在主轴的后端装有测速、测角位移传感器,前端的内锥孔和端面用于安装刀具。
电主轴是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术,它与直线电机技术、高速刀具技术一起,把高速加工推向一个新时代。电主轴是一套组件,它包括电主轴本身及其附件:电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置等。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式,使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来,因此可做成“主轴单元”,俗称“电主轴”(ElectricSpindle,MotorSpindle),特性为高转速、高精度、低噪音、内圈带锁口的结构更适合喷雾润滑。电动机的转子直接作为机床的主轴,主轴单元的壳体就是电动机机座,并且配合其他零部件,实现电动机与机床主轴的一体化。
随着电气传动技术(变频调速技术、电动机矢量控制技术等)的迅速发展和日趋完善,高速数控机床主传动系统的机械结构已得到极大的简化,基本上取消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动,从而把机床主传动链的长度缩短为零,实现了机床的“零传动”。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式,使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来,因此可做成“主轴单元”,俗称“电主轴”(ElectricSpindle,MotorSpindle)。由于当前电主轴主要采用的是交流高频电动机,故也称为“高频主轴”(HighFrequencySpindle)。由于没有中间传动环节,有时又称它为“直接传动主轴”(DirectDriveSpindle)。