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國內外高性能機床用軸承 技術水平差異分析

1.角接觸球軸承電主軸領域

    國內現有水平:在加工中心和數控銑床電主軸方面,洛陽軸承研究所開發了油氣潤滑型加工中心電主軸,額定功率和最高轉速達22kW、24000r/min;湖南大學研制的永磁同步型加工中心電主軸,額定功率35kW,最高轉速18000r/min,徑向圓跳動1.5μm,動平衡精度G0.4,配備HSK-A63刀柄,采用油氣潤滑和強制水冷方式。沈陽建筑大學開發高速大功率陶瓷球軸承電主軸單元最高轉速達到30000r/min,功率達20kW;研制開發的無內圈式全陶瓷電主軸單元最高轉速達到30000r/min,最大功率達到15kW,回轉精度≤±1μm。在磨用電主軸方面,洛陽軸承研究所主軸產品Dmn值達到170~200萬mm·r/min;軸承套圈磨用電主軸最大功率為達32kW(S6~60%),最高轉速為120000r/min;高鐵軌道板磨用電主軸達150kW(S1~100%),最高轉速2000r/min;工作壽命普遍在1500~2000h。

    國際先進技術水平:在加工中心和數控銑床電主軸方面,國際上油脂潤滑型加工中心用電主軸最高轉速為60000r/min,油氣潤滑型數控銑最高轉速為140000r/min,而大功率電主軸的功率可達80kW,轉速為10000r/min,其最大轉矩可達380N·m。在磨用電主軸方面,國際主軸產品的軸承Dmn值高達240萬mm·r/min,選用油氣潤滑方式,輸出功率普遍比上一代產品增加50%左右,其工作壽命亦普遍增長50%左右。

    國家數控機床重大專項技術目標:①額定功率和最高轉速為50kW、20000r/min(另兩款為30kW、30000r/min和10kW、40000r/min)。②具有軸承動態預緊調整功能。③平均無故障運行時間≥5000h。④主軸回轉精度<1.0μm。⑤軸系統剛度≥300N·μm。⑥動平衡精度G0.4級。⑦恒功率>14。⑧轉速波動范圍0.04%以下。⑨C軸位置控制精度10″。⑩高分辨率編碼器接口最大可支持17位編碼器(131072脈沖/r)。11.具有兩種現場總線接口。

    2.液體(動)靜壓軸承電主軸領域

    國內現有水平:上海原創精密機床主軸有限公司研制的液體(動)靜壓電主軸,額定功率和最高轉速達到34kW、8500r/min,徑向跳動1μm。東方精益公司生產的液體(動)靜壓電主軸,額定功率/最高轉速達到17kW、8000r/min,徑向跳動1μm,徑向剛度>500N·μm。湖南大學針對超高速外圓/凸輪軸磨床開發了電動機內置式液體(動)靜壓電主軸,額定功率和最高轉速達35kW、10000r/min,徑向圓跳動1μm;同時還針對高速內圓磨床,開發了12kW、30000r/min電動機內裝式液體動靜壓電主軸。北京航空航天大學下屬的北京北航精密有限公司開發了系列(動)靜壓主軸產品,額定功率和最高轉速達到7.5kW、48000r/min,回轉精度能達到0.5μm以內。在內圓磨(動)靜壓主軸方面,國內已生產轉速達20000r/min,主軸直徑28mm的主軸產品。目前國內液體(動)靜壓主軸的回轉精度最高能達到0.1μm。

    國際先進水平:德國HYPOSTATIK公司開發的外圓磨電主軸,最高工作轉速為7600r/min,功率為50kW,砂輪徑向剛度>320N·μm;凸輪磨凹面磨削主軸,轉速25000/35000r/min,砂輪徑向剛度為120/60N·μm;銑削靜壓電主軸,最高工作轉速為42000r/min,功率為15kW,軸承剛度為200/160N·μm。英國CranfieldPrecision公司開發的液體靜壓主軸最高轉速為15000r/min,供油壓力為3.5MPa,徑向/軸向剛度為200/440N·μm,回轉精度達0.1μm。


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