高速电主轴的热稳定性问题怎么处理？

Question

如题所述

Answer 1

高速电主轴应用率虽然很广泛，但也存在很多问题，其中高速电主轴的热稳定性问题是该类主轴需要解决的关键问题之一。那么，高速电主轴的热稳定性问题是因何而出现的？又该如何克服？
由于电主轴将电机集成于主轴组件的结构中，无疑在其结构的内部增加了一个热源。而电机的发热主要有定子绕组的铜耗发热及转子的铁损发热，其中定子绕组的发热占电机总发热量的三分之二以上。
另外，电机转子在主轴壳体内的高速搅动，使内腔中的空气也会发热，这些热源产生的热量主要通过主轴壳体和主轴进行散热，所以电机产生的热量有相当一部分会通过主轴传到轴承上去，因而影响轴承的寿命，并且会使主轴产生热伸长。
除了电机的发热之外，主轴轴承的发热也不容忽视，引起轴承发热的因素很多，也很复杂，主要有滚子与滚道的滚动摩擦、高速下所受陀螺力矩产生的滑动摩擦、润滑油的粘性摩擦等。
这些摩擦会随着主轴转速的升高而加剧，发热量也随之增大，温升增加，轴承的预紧量增大，这样反过来又加剧了轴承的发热，再加上主轴电机的热辐射和热传导，所以主轴轴承必须合理润滑和冷却，否则，无法保证电主轴高速运转。
为改善电主轴的热特性，电机冷却必不可省，具体的措施就是在电机定子与壳体连接处设计循环冷却水套。这里的水套用热阻较小的材料制造，套外环加工有螺旋水槽，电机工作时，水槽里通入循环冷却水。为加强冷却效果，冷却水的入口温度应严格控制，并有一定的压力和流量。
另外，为防止电机发热影响主轴轴承，主轴应尽量采用热阻较大的材料，使电机转子的发热主要通过气隙传给定子，由冷却水吸收带走，使得高速电主轴的热稳定性保持平衡。