
如果没失效,那为什么需要修理?这就是Bryant Grinder公司对待设计磨床磨头主轴的态度。该公司自1936年以来一直持这种观点从事生产。
但是,过去10到20年来产品材料的变化和研磨技术的发展,对于加工设备及其子系统提出了更多的要求,也带来了更多的机会。
Bryant 公司已经发现现有的磨头主轴的设计带来了制造难题。
主轴的设计要求必须在专用的特殊机床上加工主轴,否则极有可能出现很大的公差叠加。
这种公差叠加可以克服,但是其费用却是目前市场无法承担的。问题的另一方面在于目前的设计公差不能证明滚动元件(被用于形成磨头自身的复合精度和刚度)的质量。
由于公司的主轴部门评估了这些问题和目前它可能从事的工艺研发,公司决定在现有产品的成功基础上重新设计其主轴。
从Bryant公司新颖的第II代主轴即可看出结果。
在第II代主轴的设计期间,Bryant公司的主轴部门列出了一系列目标。目标包括增加扭矩和功率,改善滚动元件的润滑以及轴承和电子元件的冷却,减小有损于精度的某些特定公差。此外,公司旨在为制造而设计,在提高精度的同时消除额外成本,并采用那些能提高可预测性和磨头加工性能的“智能”技术。
为了实现更佳的润滑,第II代主轴使用气/油润滑剂,每个轴承都有自己专门的喷油器以确保适量的润滑油喷射到串联轴承设计中的两个轴承上。这使得运转轴承温度更低,并且提高预应力使主轴具有更高刚性、运转更平滑。
为了保证轴承和电子元件得到冷却,第II代主轴使冷却液来回流经轴承箱。提供了一种更高效的传热方式。冷却通道的特殊结构也使得冷却液更靠近轴承,利于更好地从轴承散热。
以前,前轴承和定子外壳的水套几乎不参与循环。而在主轴前轴承箱中,冷却液被冷却液出口管的位置所限制。
Bryant公司的高级软件技术 Revelations适合于任何采用基于PC控制技术的机床。
第II代主轴的后轴承具有和前轴承相同的传热方式。Bryant公司称哪怕就它自己的主轴而言,采用这种传热方式也是首次。冷却液被直接导入后轴承箱,它经过与前轴承相同的循环体系——冷却液来自相同的来源,但是前、后轴承箱分开冷却。
定子外壳现在被包装在铜制外壳内,后者开有螺旋槽以便引导冷却液均匀地流过整个定子表面。公司称这些冷却液通道更有效地消除电力产生的热量。
在测试中,第II代主轴以60,000 rpm到90,000 rpm的转速运转了4个小时,磨头温度比外缸环境温度增高了2到4华氏度。公司称来自主轴的废水很热达到不能触摸的程度,这证明了传热的效力。
经过改良的内部传热使得第II代主轴能够在20到40华氏度的条件下运转,低于以前的主轴温度,这对于考虑在6,000 rpm到160,000 rpm的转速范围内的可用主轴时相当重要。
在Bryant公司提高主轴性能的设计阶段,公司发现许多重要的主轴零部件的公差显著大于用来支撑它们的轴承的公差。这主要是因为原来所用的轴承等级——以及可用的——不具备ABEC9轴承所提供的精度水平。