球面磨床有数控的吗

对于磨床中使用而言，陶瓷轴承往往用于超高速旋转的磨头中，一些小直径磨削使用的内圆磨头，优点是耐高温，磨损小。比如高达30000r/min的内孔磨头。而静压轴承往往应用于低转速高精度的磨头上，比如一些高精度的外圆磨床，磨削外圆圆度在3um以下，粗糙度RA0.1以上。

对于磨床制造厂家，他们最清楚应该为自己的设备选用什么样的轴承，如果是自己更换的话，最好选用原厂同规格的轴承，避免损坏设备。

高速电主轴所融合的技术：

电主轴是最近几年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，将会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。

高速电主轴所融合的技术：

高速轴承技术：电主轴通常采用复合陶瓷轴承，耐磨耐热，寿命是传统轴承的几倍；有时也采用电磁悬浮轴承或静压轴承，内外圈不接触，理论上寿命无限；

高速电机技术：电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物，电动机的转子即为主轴的旋转部分，理论上可以把电主轴看作一台高速电动机。关键技术是高速度下的动平衡；

润滑：电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑；也可以采用油脂润滑，但相应的速度要打折扣。所谓定时，就是每隔一定的时间间隔注一次油。所谓定量，就是通过一个叫定量阀的器件，精确地控制每次润滑油的油量。而油气润滑，指的是润滑油在压缩空气的携带下，被吹入陶瓷轴承。油量控制很重要，太少，起不到润滑作用；太多，在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。

冷却装置：为了尽快给高速运行的电主轴散热，通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂，冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。

内置脉冲编码器：为了实现自动换刀以及刚性攻螺纹，电主轴内置一脉冲编码器，以实现准确的相角控制以及与进给的配合。

自动换刀装置：为了应用于加工中心，电主轴配备了自动换刀装置，包括碟形簧、拉刀油缸等；

高速刀具的装卡方式：广为熟悉的BT、ISO刀具，已被实践证明不适合于高速加工。这种情况下出现了HSK、SKI等高速刀具。

高频变频装置：要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速，必须用一高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动机，变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹。

高速主轴的优势分析：

在高速主轴单元中，由于机床既要进行粗加工，也要进行精加工，因此对主轴单元提出了较高的静刚度和工作精度的要求。另外，高速机床主轴单元的动态特性也在很大程度上决定或者制约了机床的价格质量和切削能力。当切削过程出现较大的在振动时，会使刀具出现剧烈的磨损或破损，也会增加主轴轴承所承受的动载荷，降低轴承的精度和寿命，影响加工精度和表面质量。因此，主轴单元应具有较高的抗振性。

相比一般的传统主轴，电主轴将电机内置，传动上摒弃了皮带和齿轮，在高速运转情况下，很好的解决了振动和噪声问题，提高了机床的加工精度和加工表面粗糙度，可以最快地实现较高的速度变化，即主轴回转时要具有极大的角加速度，这极大的提高了生产效率。

用在高精度机床上的电主轴，不但要求主轴转速高，而且要求其旋转精度也高、并且振动小。因此，在电主轴的设计阶段，必须对它进行动力学特性分析，以确定其各阶临界转速和各阶振型。对于高速轴系，其转子动力学性能的分析和设计是直接决定主轴性能设计的一项重要内容。主轴的转子动力学性能如何，对整台机床能否实现高速加工以及加工精度、主轴轴承的寿命和其它关键部件的正常工作等方面都有着至关重要的影响。另外，陶瓷角接触球轴承具有制造精度高、极限转速高、承载能力强，能同时承受径向和轴向载荷等特点而被广泛地应用于高速机床主轴的支承中。轴承内部各元件的运动及所受载荷比较复杂，特别是高速球轴承中，离心力和陀螺力矩作用的结果使轴承的运转状态发生变化，影响到轴承的变形与载荷关系特性，从而影响到球轴承支撑的转子系统的动力学性能。

高速主轴电机的转速选择：

高速主轴电机，不管轻金属加工还是重金属加工，其的选择都根据加工材料的本质来选择转速。加工密度高的材料之所以要选择24000~60000转，是因为材料密度高，硬度强，低转速加工会造成出行毛边，表面不光滑等现象。加工低密度的材料之所以选择3000~24000转的，是因为高转速对低密度材料来说有造成拉裂的危险等因素。

高速主轴的变速方式：

1、无级变速

数控机床一般采用直流或交流主轴伺服电动机实现主轴无级变速。

交流主轴电动机及交流变频驱动装置（笼型感应交流电动机配置矢量变换变频调速系统），由于没有电刷，不产生火花，所以使用寿命长，且性能已达到直流驱动系统的水平，甚至在噪声方面还有所降低。因此，目前应用较为广泛。

主轴传递的功率或转矩与转速之间的关系。当机床处在连续运转状态下，主轴的转速在437~3500r/min范围内，主轴传递电动机的全部功率11kW，为主轴的恒功率区域Ⅱ（实线）。在这个区域内，主轴的最大输出扭矩（245N.m）随着主轴转速的增高而变小。主轴转速在35~437r/min范围内，主轴的输出转矩不变，称为主轴的恒转矩区域Ⅰ（实线）。在这个区域内，主轴所能传递的功率随着主轴转速的降低而减小。图中虚线所示为电动机超载（允许超载30min）时，恒功率区域和恒转矩区域。电动机的超载功率为15kW，超载的最大输出转矩为334N.m。

2、分段无级变速

数控机床在实际生产中，并不需要在整个变速范围内均为恒功率。一般要求在中、高速段为恒功率传动，在低速段为恒转矩传动。为了确保数控机床主轴低速时有较大的转矩和主轴的变速范围尽可能大，有的数控机床在交流或直流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速，使之成为分段无级变速。

高速主轴的润滑方式：

高速主轴的主轴轴承常见的润滑方式有脂润滑、油雾润滑、油气润滑、喷射润滑及环下润滑等。

脂润滑不需任何设备，是低速主轴普遍采用的润滑方式。dn值在1.0×106以上的主轴，多采用油润滑的方式。

油雾润滑是将润滑油(如透平油)经压力空气雾化后对轴承进行润滑的。这种方式实现容易，设备简单，油雾既有润滑功能，又能起到冷却轴承的作用，但油雾不易回收，对环境污染严重，故逐渐被新型的油气润滑方式所取代。

油气润滑是将少量的润滑油不经雾化而直接由压缩空气定时、定量地沿着专用的油气管道壁均匀地被带到轴承的润滑区。润滑油起润滑的作用，而压缩空气起推动润滑油运动及冷却轴承的作用。油气始终处于分离状态，这有利于润滑油的回收，而对环境却没有污染。实施油气润滑时，一般要求每个轴承都有单独的油气喷嘴，对轴承喷射处的位置有严格的要求，否则不易保证润滑效果，油气润滑的效果还受压缩空气流量和油气压力的影响。一般地讲，增大空气流量可以提高冷却效果，而提高油气压力，不仅可以提高冷却效果，而且还有助于润滑油到达润滑区，因此，提高油气压力有助于提高轴承的转速。

实验表明，加大压力比采用常规压力进行油气润滑可使轴承的转速提高20%。喷射润滑是直接用高压润滑油对轴承进行润滑和冷却的，功率消耗较大，成本高，常用在dn值为2.5×106以上的超高速主轴上。

环下润滑是一种改进的润滑方式，分为环下油润滑和环下油气润滑。实施环下油或者油气润滑时，润滑油或油气从轴承的内圈喷入润滑区，在离心力的作用下润滑油更易于到达轴承润滑区，因而比普通的喷射润滑和油气润滑效果好，可进一步提高轴承的转速，如普通油气润滑，角接触陶瓷球轴承的dn值为2.0×106左右，采用加大油气压力的方法可将dn值提高到2.2×106，而采用环下油气润滑则可达到2.5×106。

氮化硅陶瓷，是一种烧结时不收缩的无机材料陶瓷。氮化硅的强度很高，尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一。具有高强度、低密度、耐高温等性质。

氮化硅陶瓷的市场应用

汽车产业：烧结氮化硅的主要应用在汽车行业作为一个发动机零件材料。 在火花点火发动机中，氮化硅用于较低磨损的摇臂垫，用于较低惯性的涡轮增压器和较少的发动机滞后，以及用于增加加速度的废气控制阀。

轴承： 与其他陶瓷相比，氮化硅陶瓷具有良好的抗冲击性。 因此，在性能轴承中使用由氮化硅陶瓷制成的滚珠轴承。 一个代表性的例子是在美国宇航局航天飞机的主发动机中使用氮化硅轴承。由于氮化硅球轴承比金属硬，所以这减少了与轴承轨道的接触。氮化硅球轴承可以在高端汽车轴承，工业轴承，风力涡轮机，赛车运动，自行车，溜冰鞋和滑板中找到。

氮化硅轴承

高温材料：氮化硅长期以来一直用于高温应用。 特别地，它被确定为能够存活在氢/氧气火箭发动机中产生的严重热冲击和热梯度的少数单片陶瓷材料之一。

氮化硅推进器。左：安装在试验架上。右：用H2O2推进剂进行测试

医疗：氮化硅具有许多矫形应用。该材料也是用于脊柱融合装置的PEEK（聚醚醚酮）和钛的替代物。 与PEEK和钛相比，氮化硅的亲水，微观结构表面有助于材料的强度，耐久性和可靠性。

脊柱融合

金属切削刀具：由于其硬度，热稳定性和耐磨性，散装的整体式氮化硅被用作切割工具的材料。 特别推荐用于铸铁的高速加工。 热硬度，断裂韧性和耐热冲击性意味着烧结氮化硅可以切割铸铁，硬钢和镍基合金。

陶瓷刀具

电子产品：通常用作制造集成电路中的绝缘体和化学屏障，以电隔离不同结构或作为体微机械加工中的蚀刻掩模。 作为微芯片的钝化层，它优于二氧化硅，因为它是对水分子和钠离子的显着更好的扩散阻挡，微电子学的两个主要腐蚀源和不稳定性。

电主轴常见故障的维修分析与排除方法：

1、电主轴发热

（1）主轴轴承预紧力过大，造成主轴回转时摩擦过大，引起主轴温度急剧升高。

故障排除方法：可以通过重新调整主轴轴承预紧力加以排除。

（2）主轴轴承研伤或损坏，也会造成主轴回转时摩擦过大，引起主轴温度急剧升高。

故障排除方法：可以通过更换新轴承加以排除。

（3）主轴润滑油脏或有杂质，也会造成主轴回转时阻力过大，引起主轴温度升高。

故障排除方法：通过清洗主轴箱，重新换油加以排除。

（4）主轴轴承润滑油脂耗尽或润滑油脂过多，也会造成主轴回转时阻力、摩擦过大，引起主轴温度升高。

故障排除方法：通过重新涂抹润滑脂加以排除。

2、电主轴强力切削时停转

（1）主轴电动机与主轴连接的传动带过松，造成主轴传动转矩过小，强力切削时主轴转矩不足，产生报警，数控机床自动停机。

故障排除方法：通过重新调整主轴传动带的张紧力，加以排除。

（2）主轴电动机与主轴连接的传动带表面有油，造成主轴传动时传动带打滑，强力切削时主轴转矩不足，产生报警，数控机床自动停机。

故障排除方法：通过用汽油或酒精清洗后擦干净加以排除。

（3）主轴电动机与主轴连接的传动带使用过久而失效，造成主轴电动机转矩无法传动，强力切削时主轴转矩不足，产生报警，数控机床自动停机。

故障排除方法：通过更换新的主轴传动带加以排除。

（4）主轴传动机构中的离合器、联轴器连接、调整过松或磨损，造成主轴电动机转矩传动误差过大，强力切削时主轴振动强烈。产生报警，数控机床自动停机。

故障排除方法：通过调整、更换离合器或联轴器加以排除。

3、电主轴工作时噪声过大

（1）主轴部件动平衡不良，使主轴回转时振动过大，引起工作噪声。

故障排除方法：需要机床生产厂家的专业人员对所有主轴部件重新进行动平衡检查与调试。

（2）主轴传动齿轮磨损，使齿轮啮合间隙过大，主轴回转时冲击振动过大，引起工作噪声。

故障排除方法：需要机床生产厂家的专业人员对主轴传动齿轮进行检查、维修或更换。

（3）主轴支承轴承拉毛或损坏，使主轴回转间隙过大，回转时冲击、振动过大，引起工作噪声。

故障排除方法：需要机床生产厂家的专业人员对轴承进行检查、维修或更换。

（4）主轴传动带松弛或磨损，使主轴回转时摩擦过大，引起工作噪声。

故障排除方法：通过调整或更换传动带加以排除。

4、刀具无法夹紧

（1）碟形弹簧位移量太小，使主轴抓刀、夹紧装置无法到达正确位置，刀具无法夹紧。

故障排除方法：通过调整碟形弹簧行程长度加以排除。

（2）弹簧夹头损坏，使主轴夹紧装置无法夹紧刀具。

故障排除方法：通过更换新弹簧夹头加以排除。

（3）碟形弹簧失效，使主轴抓刀、夹紧装置无法运动到达正确位置，刀具无法夹紧。

故障排除方法：通过更换新碟形弹簧加以排除。

（4）刀柄上拉钉过长，顶撞到主轴抓刀、夹紧装置，使其无法运动到达正确位置，刀具无法夹紧。

故障排除方法：通过调整或更换拉钉，并正确安装加以排除。

5、刀具夹紧后不能松开

（1）松刀液压缸压力和行程不够。

故障排除方法：通过调整液压力和行程开关位置加以排除。

（2）碟形弹簧压合过紧，使主轴夹紧装置无法完全运动到达正确位置，刀具无法松开。

故障排除方法：通过调整碟形弹簧上的螺母，减小弹簧压合量加以排除。

电主轴高速旋转时发热严重的分析及处理过程：

电主轴运转中的发热和温升问题始终是研究的焦点。电主轴单元的内部有两个主要热源：一是主轴轴承，另一个是内藏式主电动机。

电主轴单元最突出的问题是内藏式主电动机的发热。由于主电动机旁边就是主轴轴承，如果主电动机的散热问题解决不好，还会影响机床工作的可靠性。主要的解决方法是采用循环冷却结构，分外循环和内循环两种，冷却介质可以是水或油，使电动机与前后轴承都能得到充分冷却。

主轴轴承是电主轴的核心支撑，也是电主轴的主要热源之一。当前高速电主轴，大多数采用角接触陶瓷球轴承。因为陶瓷球轴承具有以下特点：

①由于滚珠重量轻，离心力小，动摩擦力矩小。

②因温升引起的热膨胀小，使轴承的预紧力稳定。

③弹性变形量小，刚度高，寿命长。由于电主轴的运转速度高，因此对主轴轴承的动态、热态性能有严格要求。合理的预紧力，良好而充分的润滑是保证主轴正常运转的必要条件。

采用油雾润滑，雾化发生器进气压为0.25~0.3MPa，选用20#透平油，油滴速度控制在80~100滴/min。润滑油雾在充分润滑轴承的同时，还带走了大量的热量。前后轴承的润滑油分配是非常重要的问题，必须加以严格控制。进气口截面大于前后喷油口截面的总和，排气应顺畅，各喷油小孔的喷射角与轴线呈15o夹角，使油雾直接喷入轴承工作区。

电主轴维修工艺的要点：

1、根据电主轴的损坏情况，测量静态、动态径向跳动及抬起间隙和轴向窜动量。

2、用自制的专用工具拆卸电主轴。清洗并测量转子摆差和磨损情况。

3、选配轴承。每组轴承的内孔及外径的一致性误差均要≤0.002~0.003mm，与套筒的内孔保持0.004~0.008mm的间隙；与主轴保持0.0025~0.005mm的间隙。电主轴维修认准钛浩机械，在实际操作中，以双手大拇指能将轴承推入套筒的配合为最好。过紧会引起轴承外环变形，轴承温升过高，过松则降低磨头的刚度。

4、轴承的清洁，是保证轴承正常工作及使用寿命的重要环节，切勿用压缩空气吹转轴承，因压缩空气中的硬性微粒会使滚道拉毛。

5、圆锥轴承或角接触球轴承一定注意轴承安装方向，否则达不到回转精度要求。整个装配过程采用专用工具，以消除装配误差，保证装配质量。

6、当套筒内孔变形、圆度超差，或与轴承配合过松时，可采用局部电镀法进行补偿再研磨至要求，轴颈处也可采用此法。

7、电主轴上的圆螺母、油封盖等零件的端面分别与轴承内外环的端面紧密接触，因而其螺纹部分与端面的垂直度要求很高，可以采用涂色法检查接触情况。若接触率8、装配后的电主轴进行轴向调整（调整时用拉簧秤测量），同时应测量静态、动态径向跳动及抬起间隙，直至达到装配工艺要求。

9、在机器实际运转条件下，排除装配、机器运转时的热变形等因素的影响，在一定转速下，应用动平衡仪对转子进行动平衡。

由于电主轴是高速精密元件，定期维护是非常有必要的。电主轴定期维护如下：

1、电主轴的轴向跳动一般要求为0.002mm(2μm)，每年检测2次。

2、电主轴内锥孔的径向跳动一般要求为0.002mm(2μm)，每年检测2次。

3、电主轴芯棒远端(250mm)径向跳动一般要求为：0.012mm(12μm)，每年检测2次。

4、蝶形弹簧的涨紧力要求为：16~27KN(以HSK63为例)每年检测2次。

5、拉刀杆松刀时伸出的距离为：10.5±0.1mm(以HSK63为例)每年检测4次。

磨削工件平面或成型表面的一类磨床。主要类型有卧轴矩台、卧轴圆台、立轴矩台、立轴圆台和各种专用平面磨床。

①卧轴矩台平面磨床：工件由矩形电磁工作台吸住或夹持在工作台上，并作纵向往复运动。砂轮架可沿滑座的燕尾导轨（见机床导轨）作横向间歇进给运动（见机床），滑座可沿立柱的导轨作垂直间歇进给运动,用砂轮周边磨削工件,磨削精度较高。

②立轴圆台平面磨床:竖直安置的砂轮主轴以砂轮端面磨削工件,砂轮架可沿立柱的导轨作间歇的垂直进给运动。工件装在旋转的圆工作台上可连续磨削，生产效率较高。为了便于装卸工件，圆工作台还能沿床身导轨纵向移动。

③卧轴圆台平面磨床:适用于磨削圆形薄片工件,并可利用工作台倾斜磨出厚薄不等的环形工件。

④立轴矩台平面磨床：由于砂轮直径大于工作台宽度,磨削面积较大,适用于高效磨削。

⑤双端面磨床：利用两个磨头的砂轮端面同时磨削工件的两个平行平面，有卧轴和立轴两种型式。工件由直线式或旋转式等送料装置引导通过砂轮。这种磨床效率很高，适用于大批量生产轴承环和活塞环等零件。此外，还有专用于磨削机床导轨面的导轨磨床、磨削透平叶片型面的专用磨床等。

应用领域：

液压气动元件、液压马达部件、汽车转向泵零部件、制冷压缩机零部件、油泵油嘴零部件、发动机零部件、高精密轴承、密封件、活塞环、量刃具、模具、仪表、硬质合金刀片、陶瓷阀芯、磁性材料等产品的双面研磨加工。

3机床特点：

高精度精密轴承，保证机床刚性及精度。

气动控制，实现轻压、重压、轻压三阶段压力任意调整和自动转换。

触摸屏控制界面，方便、快捷。

高效率、高精度的金刚石磨盘研磨，备有修整环。

型号：XH570

4工作参数：

金刚石磨盘直径 570x170X57mm

磨盘转速 0～50r/min（变频无级调速）

工作环内径 180mm

工作环个数 4个

主电机功率 5.5KW 380V

副电机功率 1.5KW 380V

机床尺寸（长*宽*高） 1200*900*2500

机床几何精度：

磨盘端面跳动量： ≤0.003mm

磨盘平面度： ≤0.003mm

三、工作精度

研磨工件平面度 ≤0.003mm

研磨机的使用方法：操作者必须熟悉设备一般结构及性能，不得超性能使用设备。零件与磨具体积之和不得超过料斗体积的90%。接通电源后，进行空运转，应运转平稳，无异常噪声。否则应停机检查。工件研磨前，必须将工件进行脱油去污处理。加工过程中必须根据工件研磨情况适时添加研磨剂和控制水的添加量。 工作完毕停机时，切断电源，清扫设备，做好设备维护保养工作。 安全操作规程开机前，应检查紧固螺钉，检查电机轴等转动是否灵活。设备在运转中，发现异常应即停车。每隔6个月，应向振动电机或旋转轴的轴承注油口加注锂基脂。下班，应切断电源。

空负荷试运转。主机和分析机转向正确。主机空负荷试运转按转向要求，其运转时间不少于1h。主机空负荷运转时，应将磨辊装置用钢丝绳扎紧，避免磨辊与磨环接触打击，如无条件，亦可将磨辊装置拆卸。主机空负荷试运转应平稳，润滑油最高温度不得超过800c。温升不得超过400c。分析机大小锥齿轮运转应平稳，无不正常声音，并保证油路畅通。鼓风机应观察转动方向，不应有不正常声音和振动，滚动轴承最高温度不得超过700c，温升不超过350c。 符合试运转。经空负荷试运转证明，各部件能正常工作时，才可进行符合试运转。符合试运转时间不少于8h（小时）。磨机工作应正常，传动部分不得有不正常声音和冲击振动。滚动轴承和润滑油最高温度不超过800c，温升不超过400c。管道装置中各法兰接触不应有漏风现象。磨粉产量达到规定指标。调整分析机转速，使成品粒度控制在0.44-0.125mm范围内。经空负荷及负荷使运转合格后，再次把紧固件拧紧，即可投入正常运行。

上海巴玖实业有限公司产品通用研磨机， 适合硬的、脆性物质的干燥研磨。研磨室带夹套，可通过管接头连接冷却水研磨室可拆卸，易于清洁，研磨更方便。