深度剖析‘机床主轴增速器’
2016-8-19 来源：转载 作者：
机床主轴增速器是个“小玩意”，但这里面却蕴藏着机械制造的精深功底，涉及到机械制造2大关键标准件：齿轮和轴承；可以想象当齿轮和轴承运行在4万和16万多转并且还要控制跳动精度在0.01mm甚至0.001mm，它的制造精度及发热和动平衡控制是多么关键！
主轴增速器也叫增速刀柄，重型主轴增速器也叫增速铣头，常见的包括齿轮式增速器、气动主轴增速器和电主轴增速器。主轴增速器最常见是通过标准刀柄接口（如BT/HSK/DIN/ISO etc.)安装在加工中心机床主轴输出锥孔上，也有通过VDI/BMT等接口安装在数控车削中心动力刀塔上或重型增速铣头通过法兰盘或自动拉紧机构安装在镗铣床上。加工中心安装主轴增速器时利用机床原有的主轴鼻端螺丝，机床结构不需作任何改动。
主轴增速器有以下常见类型：
1、齿轮式主轴增速器：一般最高转速可达42000RPM，跳动精度一般0.01mm；
2、超高速气动增速器：最高转速可达160000RPM，跳动精度一般0.001mm；主要有欧洲和日韩产品，一般日韩产品功率很小，只有几十瓦，欧洲产品功率可达一千瓦以上；
3、电主轴增速器；
主轴增速器适用的的机器类型：
主轴增速器可以安装在加工中心、数控车削中心、镗铣床等机床上，气动增速器（气动主轴）和电动增速器还可以安装在机器手上。
主轴增速器使得普通加工中心进行高速铣削、雕刻加工及孔钻削成为可能！
安装在加工中心上的主轴增速器可以像一把特殊功能的刀具一样自动换刀！
使用主轴增速器的主要行业及必要性：
1、主轴增速器主要用于增加机床转速，使得高速切削以达到很好的光洁度、精密度和提高加工效率，常用于精密模具、微电子、医疗器械、精密仪器、航空能源等领域；
2、为什么需要使用增速器：在使用微型铣刀和钻头加工时, 必须要使用很高的转速以提高表面加工质量，同时大大提高加工效率，如果机床本身的转速达不到要求时就要使用主轴增速器；另外一般重型镗铣床转速比较低，通常会加装重型主轴增速器（增速铣头）！
齿轮式主轴增速器具有以下特点：
1、采用行星机构实现增速，对齿轮和轴承有非常高的要求；一般都是采用磨削高精度齿轮，每个齿轮都需要经过最先进齿轮测量机精密测量，保证实现平稳、低噪音、大扭矩、、耐高温长寿命运行；轴承采用超精密轴承和陶瓷轴承，精度P4以上，预紧装配，同时采用长寿命油脂免维护润滑，降低维护费用；常见的齿轮式主轴增速器最大可达42,000RPM ，并且长时间运行，特殊设计不需要专门冷却；
2、齿轮式主轴增速器外壳采用合金钢，高刚性和精密性设计制造，同时必须具有很高的同轴度和动平衡性；齿轮增速器由机床主轴传动并提供动力，安装时机床不需要作任何改动且不需要任何其他附加的设施如电、液、气等，使用非常方便；
3、输入：齿轮增速器采用标准刀柄接口（BT ISO HSK DIN CAT )与加工中心主轴连接或VDI/BMT与刀塔连接，也可以根据客户的要求订制如CAPTO KM ；重型系列可采用刀柄配合法兰联接；
4、输出：齿轮增速器标准输出为的ER弹簧夹头，重型系列为标准刀柄（BTISO HSK DIN CAT等 )；
5、齿轮增速器可以实现自动换刀（ATC) 和主轴中心出水（一般70bar)或外能转内冷（MAX 10bar )；
6、齿轮增速器由于采用齿轮传动，有些发热和噪音在所难免；但欧洲产品一般不像日韩产品那样需要专门停机冷却时间；
7、齿轮式增速器一般跳动精度0.01mm，因而适合1mm以上刀具加工使用；如果硬质合金刀具直径在1mm以下一般不合适采用齿轮式增速器，主要考虑跳动对刀具寿命的影响，因而应该采用气动增速器，气动增速器跳动精度一般为1u；
气动主轴增速器特点：
1、气动增速器使用压缩空气为动力，机床主轴不需要旋转，节省了主轴损耗；使用方便，安全可靠；
2、气动增速器采用高效透平马达，由工厂通常气源（最大6BAR)驱动，旋转部件少，发热小，可以24小时不间歇静音运行，同时不需要任何外加润滑；
3、气动主轴增速器轴承都采用超高精密陶瓷轴承，精度达P4级以上，预紧装配；最大转速可达到160000RPM；
4、输入：采用模块化标准刀柄HSK/BT/ISO/ DIN/CAT；输出ER-11，一般功率从几十瓦到一千瓦以上；
5、气动增速器也可以自动换刀（ATC) ；但前提是机床必须有从刀柄中心进气功能；
6、气动主轴增速器有很高的同轴度，跳动精度一般可达1u；
特点：
1、电主轴增速器采用标准刀柄接口（BT ISO HSK DIN 法兰)与机床主轴连接；输出夹紧系统一般是标准的ER 夹头；
2、相对于齿轮和气动增速器，电动增速器需要电源、变频器、冷却润滑等装置，维护比较麻烦复杂且昂贵；
一般选择齿轮式增速器需要考虑以下因素：
1、机床主轴锥度（如BT50)；
2、机床原有最高转速以及增速后需要达到的最高转速；
3、常用刀具类型及直径范围；
4、是否需要自动换刀ATC；同时考虑换刀路径上是否存在干涉和增速器重量和外形尺寸是否在刀库承受范围内；
5、是否需要中心出水；
6、由于主轴增速器需要通过主轴鼻端原有螺丝安装定位块，所以需要检查机床主轴鼻端是否有适合安装增速器定位块的螺丝，同时检查是否有和喷嘴等干涉；
一般选择镗铣床重型增速器（增速铣头）需要考虑以下因素：
1、功率、扭矩、转速要求；
2、机床原有最高转速和增速后需要达到的最高转速；
2、请考虑增速铣头外形长度尺寸要求，因为镗铣床增速铣头安装时镗杆必须复位，也就是说镗杆的长度不能算在内；如果必须伸长，可以考虑加装接长杆；
3、增速铣头与镗铣床接口形式，一般为法兰+刀柄；
4、镗铣床滑枕部分与增速铣头安装接口部分的尺寸；
5、其他需要考虑的因素，如增速铣头自动拾取、自动松拉刀、是否内冷等；
一般选择气动式增速器需要考虑以下因素：
1、机床主轴锥度（如BT40 , HSK63)；
2、要达到的最高转速要求；
3、常用刀具类型及直径大小范围；
4、气动增速器不需要定位销和定位块固定外壳，因此无需提供主轴鼻端尺寸；
5、其他要求，如自动换刀ATC；如果需要ATC机床主轴必须能中心进气；同时需要考虑增速器重量和外形尺寸是否在刀库承受范围内；换刀路径上是否存在干涉；
转载：数控中国论坛
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