全程数控加工精密模具与纺锤波高压空气静压轴承系统和Spring-Less自动HSK锥形夹紧

,造福我们的读者,空气静压轴承的原理,和他们如何比较roller-element或油静压轴承吗?

有两种类型的空气静压轴承,进口限制和出口限制。出口限制是简单的设计,但缺乏刚度和承载力。进口限制类型空气静压轴承另一方面使用孔或毛细血管减少轴承供应压力中压入轴承间隙。

这中间压力的水平还取决于轴承的宽度后孔的差距。这意味着,轴承间隙越小,产生的压力就越高。轴颈轴承如图1所示,这意味着,如果你excentre轴的中部位置,压力的变化,在这种怪癖会创建一个回复力,使轴回到中心位置。

图1:空气静压径向轴承和吸入器(飞机)

这就产生了承载力和刚度(负载容量除以轴偏心的变化)。为了实现类似的轴承刚度,轴承轴和轴承之间的差距需要在1/10.000 4/10.000乘以轴承直径。这取决于轴颈轴承的旋转速度,因为温度和离心轴上的负载会导致减少轴承差距高达70%。

相比滚子轴承及其微小的元素和赫兹接触滚子轴承,该地区的空气静压轴承是巨大的。结合小轴承间隙产生轴承刚度和负载能力与滚子轴承具有可比性。

空气静压轴承的原因被用于许多加工应用程序将能够运行非常快和低运动中的错误。与滚子轴承的轴承罩限制了加速,减速,和速度,只有离心轴上的负载限制了空气静压轴承的速度,只有可用的电动机转矩限制了加速和减速。

这就是为什么有电机主轴与空气静压轴承机器印刷电路板400.000 rpm。

图2:对比轴解决方案可用

精度和轴运动中的错误时,没有什么比这更准确空气静压轴承。只不过轴旋转,并且由于加压气体薄膜轴和轴承之间的平均效应,任何错误在轴运动的空气静压主轴10到20倍低于那些滚子轴承。

轴运动误差越低,越可以实现的部分你想要机器的表面光洁度。错误时轴运动,加工主轴油静压轴承另一方面显示值之间的空气静压轴承和滚柱轴承。然而,空气和油的混合物在轴承间隙的动态效应导致空化和口袋和锐利的边缘显著影响总体误差运动。

图3:Levicron“ShakesBear”运动误差系统和测试软件

事情变得更糟的是当添加速度比较油静水和空气静压轴承。随着石油的粘度比空气高1000倍,而且因为剪切摩擦轴承间隙内主要取决于流体的粘滞性,oil-hydrostatic轴承使用时产生大量的热量在更高的速度。

这不仅影响整个加工系统的热行为,它需要一个电动马达,远远大于它需要与空气静压轴承。oil-hydrostatic系统也需要非常复杂的和复杂的密封,过滤器和冷却技术,使加工主轴oil-hydrostatic轴承非常昂贵和集中维护。

创建空气静压轴承,需要一个非常复杂的加工和设计。整个主轴设计可以非常简单的另一方面。因此,初始和维护成本低于其他轴的解决方案,提供相同的体积是必需的。

在鲁棒性和负载能力,空气静压轴承已经落后于oil-hydrostatic和滚子轴承。他们提供更高的阻尼比滚子轴承,然而过载会导致着陆和损坏轴承系统。Levicron已经开发出他们的新高压空气静压技术面临这个问题。

什么行业受益于使用加工主轴与空气静压轴承,为OEM客户,这是什么意思?

观察图2中,很明显,精度稳定,速度,和非常小的错误加工主轴的运动中杰出的性能直接与空气静压轴承,轴运动中的错误可以是表面光洁度有关部分。

为电子设备组件、汽车照明、观察组件、燃料注射器和精密光学直接受益,甚至依赖这些属性。这些零件成型,行业专门从事模具加工,特别是光学元件和电子元件,可以达到更好的品质同时在更高的生产力。

图4:新兴市场

话虽这么说,新一代数控机床等零件和模具,设计的准确性,稳定性,和改进的动态和编程,和包括空气静力电机主轴自动HSK工具夹紧,经常可以看到越来越多的,预计在不久的将来成为一个标准。

图5:新一代机床

什么Levicron提供帮助用户和OEM实现这些结果?

与我们的空气静压主轴工具称为ASD-H25 /(第一空气静压主轴与自动HSK25锥形夹紧)我们已经可以提供优越的稳定性,减少错误动作,和增加的速度,以及其他标准工具纺锤波提供的所有特性。

这包括水冷却,工具夹紧状态监测、旋转编码器、以及独特的直流电机技术。基于它的准确性、稳定性和能力产生光学表面光洁度,几个新机床已经由几个OEM提供前面提到的市场加工解决方案。现在这些机床后处理机从pre-machined直接较小的较大的部件。

图6:ASD-H25——业界领先的空气静压主轴与自动HSK25锥形夹紧工具

尽管其鲁棒性相比,所有其他空气静压主轴,两台机器经常需要创建一个钢模具。与传统的机器,需要一个粗,一个需要精加工。Levicron开发他们的高压空气静压技术面对这一挑战,允许一个单机的解决方案创建钢模具。

为什么高压空气静压轴承技术可以使结合粗糙和精加工?

观察图2中,很明显,使用空气静压主轴的唯一的缺点是较低的负载能力,防止客户使用更大的工具和更大幅度的削减。纺锤波与滚子轴承另一方面不能给所需的速度和表面光洁度,和oil-hydrostatic纺锤波不能使用,因为缺乏速度和成本。

我们的高压空气静压技术背后的想法非常简单。增加供应压力的空气静压轴承直接增加刚度和承载力。当我们从oil-hydrostatic轴承、轴承间隙剪切损失取决于轴承的粘度流体的速度近95%,和石油的粘度大约是1000次的高于空气或气体的粘度。

增加气体的压力稍微改变其粘度。因此,增加供应压力气体轴承增加其刚度和承载力,但并不改变剪切轴旋转时所产生的损失。

然而,增加供应压力也会导致一个线性空气消耗量的增加,我们也照顾。定制和专利激光钻井过程让我们产生很小的孔(毛细血管)限制压力的空气供应渠道进入轴承间隙。

较小的孔不仅减少大约65%的空气流动,他们也生成一个更高的刚度和承载力轴怪癖,因为小飞机给更好的在小轴承间隙值。又是这种情况当轴excentres由于负载的工具。

图8:激光过程创建限制器的毛细血管

基于这种技术我们可以为全程加工生成空气静压主轴工具。我们ASD-H25 /现在可以作为UASD-H25 /几乎三倍的三倍的负荷容量的供给压力比标准ASD-H25 /。

图9:对比ASD-H25(标准)和UASD-H25(高压)主轴类型

图10:在主轴径向载荷能力的鼻子增加增加轴承供应压力

有现成的工业空气压缩机解决方案产生压力的35条让额外的成本低。除了空气压缩机,一个合适的空气干燥器是必要的,因为在更高的压力很难从空气中去除残留水。

ASD-H25随高压的修改,我们已经开发出一种新的主轴类型与自动HSK-E40锥接口是完全基于这种高压空气静压技术。

这不仅UASD-H40主轴类型允许更高的负载,还专门设计全程加工主轴的终端客户可以覆盖粗糙和精加工。运行在40到60杆气压可能需要一种终极桡侧负载轴3.000 N的鼻子和仍然运行60.000 rpm。

加上一个非常强大的直流无刷电动机,它提供了4纳米马达转矩不变使用8毫米为粗加工刀具在钢铁。允许高速加工和光学表面光洁度,开发新HSK夹紧系统。

与轴内部夹紧系统SLHx Levicron现在提供spring-less和自动化HSK夹紧,使主轴速度和高50%,极大地提高了主轴动力学和可服务性。

图11:UASD-H40——全程与HSK-E0空气静压主轴工具工具系统,速度高达60.000 rpm

当前HSK锥接口夹紧的局限性是什么?

看着HSK锥形夹紧的当前状态,很明显,有很多部分涉及所有随轴旋转。如图12所示,有一个夹紧单元与HSK工具(左),后跟一个作用产生单元(右)。

这也包括数以百计的盘式弹簧,永久HSK工具拉进轴锥。这不仅增加了轴的重量和惯性的时刻,也会影响轴动力学和创建non-predictable和改变失衡。因此需要正确的时间和投资成本密集型服务工作。

图12:先进的HSK夹紧,来源:OTT-Jakob,德国

速度的限制HSK大小40例如42.000 rpm。我们需要去60.000 rpm UASD-H40纺锤型,我们面对这样的事实,我们必须发展我们自己的shaft-internal HSK锥形夹紧系统。

最大的影响与标准HSK夹紧轴动力和速度单位是盘的弹簧和长推杆与轴旋转。有试图取代作用产生气体弹簧或锁定一部分单位工作基于自锁的原则。然而,重复性和可靠性阻止这些系统成为一种行业标准。

如何Levicron设法超越这些限制吗?

Levicron设法把一种夹紧和锁定装置,与HSK工具通过预压锥形连接和锁定它处于夹紧状态。它不需要弹簧和使用自锁的原则。虽然有要求将一个操作螺栓松开夹紧,涉及到的零件数量和整体尺寸和重量但是可以显著减少。

图13:SLHx - spring-less HSK夹紧单元

拉杆现在没有与轴旋转,但只能站着不动,与黑色的交互操作螺栓夹紧和松开。

轴动态、平衡一致性和可靠性大大提高,当涉及到一个服务,现在可以简单的把轴从主轴没有消除夹紧系统。所有Levicron主轴与HSK夹紧方案现在有我们的专利未决SLHx单位。

这是什么应用程序最适合?

基本上,所有轴产品和所有应用程序如图4所示将受益于这种改进HSK工具夹紧,特别是那些需要高主轴速度和/或光学表面光洁度。

作为新轴内部HSK夹紧系统允许轴转速增加了50%,现在小工具可用于加工完成的部分用小的特性。由于大大提高轴动态,实现表面光洁度变得更好Levicron主轴的解决方案。

这将shaft-internal HSK夹紧系统可分别为其他厂商?

是的,它会。与第一个原型测试后很明显,我们刚刚发现了一个非常简单的和健壮的解决方案,数控加工纺锤波可能普遍受益。简单但有必要保护我们的知识产权在这项技术之前,我们可以其他主轴OEM的方法。

长话短说,我们SLHx HSK夹紧单元将提供给其他主轴OEM的只要轴方案他们想使用夹紧系统是基于滚子轴承,而不是空气静压轴承。

我们的读者可以在哪里去找到更多关于这些话题吗?

所有的信息都可以在我们的网站:

https://levicron.com。

为进一步的信息关于我们的高压空气静压主轴模型UASD-H25 /和UASD-H40读者可以直接访问产品页面:

https://levicron.com/produkte/werkzeugspindeln/asd-h25a_uasd-h25a?lang=en,

https://levicron.com/produkte/werkzeugspindeln/uasd-h40?lang=en。

我们的新轴内部HSK夹紧系统SLHx也可以在这里找到:

https://levicron.com/produkte/werkzeugspannung/slhx?lang=en

我们也乐意接触读者提供进一步的细节。

关于博士拉尔夫杜邦

十年多来,拉尔夫推动了非接触式轴承系统像空气轴承以及精密工程和机械加工。

来自高速钻井纺锤波和离心式压缩机背景,拉尔夫Levicron成立在2010年,屈从于他的诱惑精密机械加工和高速主轴系统。

拉尔夫持有从你凯泽斯劳滕工业工程学位。

拉尔夫曾为空气轴承有限公司,工作人涡轮AG) Fischer-Precise AG)和凯泽斯劳滕大学。

这些信息已经采购,审核并改编自Levicron GmbH是一家提供的材料。欧洲杯足球竞彩

在这个来源的更多信息,请访问Levicron GmbH是一家。