소개
현대 가공에서 전기 스핀들은 고정밀 가공과 효율적인 생산을 달성하기 위한 핵심 구성 요소입니다. 전기 스핀들의 구조, 스핀들 모터의 기능 및 요구 사항, 베어링 구성, 윤활 시스템 및 냉각 시스템을 이해하는 것은 전기 스핀들의 효율적인 작동을 보장하는 데 필수적입니다. 그렇다면 전기 스핀들의 구조는 무엇일까요?
CNC 스핀들의 구조적 형태
CNC 라우터 스핀들의 두 가지 주요 구조적 형태:
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모터는 스핀들의 전면 및 후면 베어링 사이에 설치됩니다.
전기 스핀들의 이러한 구조적 형태는 두 개의 전면 및 후면 지지대를 가지고 있습니다. 비교적 작은 축 크기 때문에 스핀들의 전체 강성이 더 좋고 전력이 더 중요합니다. 이 설계는 특히 고속 CNC 공작 기계에 적합하며 뛰어난 안정성과 강성을 제공할 수 있습니다.
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모터는 스핀들의 후방 베어링 뒤에 설치됩니다.
이 설계에서 모터와 스핀들 박스는 스핀들의 축 방향으로 배열됩니다. 이 구조는 스핀들 전단의 반경 크기를 효과적으로 단축할 수 있어 모터의 방열에 유익합니다. 그래도 스핀들의 축 길이는 비교적 큽니다. 따라서 이 구조적 형태는 종종 소형 고속 CNC 공작 기계에 사용됩니다.
스핀들 모터
스핀들 모터는 전기 스핀들의 필수 구성 요소이며, 그 기술적 매개변수는 전기 스핀들의 성능을 직접 결정합니다. 현재 두 가지 일반적인 유형의 전기 스핀들 모터가 있습니다.
교류 동기 모터
AC 동기 모터는 부피가 작고, 시동 시간이 짧으며, 동일한 토크에서 더 높은 전력과 토크를 제공하고, 로터 전력 손실이 낮아 전기 스핀들의 열 성능을 효과적으로 개선할 수 있습니다. 따라서 고속 전기 스핀들에 적합합니다.
AC 비동기 모터
AC 비동기 모터는 가격이 적당하고, 한계 속도가 높고, 유지 관리가 쉽고, 제어 시스템이 간단합니다. 동기 모터보다 성능이 더 좋을 수 있지만, 일부 응용 분야에서는 여전히 장점이 있습니다.
스핀들 베어링
스핀들 베어링은 전기 스핀들의 핵심 구성 요소 중 하나로, 전기 스핀들의 고속 및 고정밀성에 직접 영향을 미칩니다. 베어링을 선택할 때 다음 사항에 유의해야 합니다.
세라믹 볼 베어링
세라믹 볼 베어링은 고온 내성, 저밀도 세라믹 소재로 제작되어 한계 속도를 크게 높이는 동시에 온도 상승은 작고 강성은 더 큽니다. 앵귤러 접촉 세라믹 볼 베어링은 고속 성능과 강력한 하중 지지 용량으로 인해 전기 스핀들을 지지하는 데 자주 선택됩니다.
자기베어링
자기 베어링은 지능형 제어를 통해 기계적 접촉을 달성하지 못하고, 롤링 베어링의 두 배 속도에 도달할 수 있으며, 초고속, 고출력 공작 기계에 적합합니다. 그러나 높은 제조 비용과 가열 문제로 인해 적용 범위가 좁습니다.
전기 스핀들 윤활
전기 스핀들의 윤활은 주로 윤활제를 통해 베어링의 마찰 표면에 윤활유 필름을 형성하여 마모와 마찰을 줄이고 양호한 작동을 보장합니다. 윤활은 또한 열을 발산하고 베어링의 평균 작동 온도를 유지하는 데 도움이 됩니다. 적절한 윤활은 베어링의 서비스 수명을 연장하고 전기 스핀들의 작동 효율을 향상시킬 수 있습니다.
전기 스핀들 냉각 시스템
전기 스핀들은 고속 작동 중에 많은 열을 발생시키므로 효과적인 냉각 시스템을 설계하는 것이 필요합니다. 주요 냉각 조치는 다음과 같습니다.
냉각 장치
냉각 장치는 전기 스핀들의 외벽에 설치되며, 과도한 온도로 인한 손상을 방지하기 위해 냉각수를 순환시켜 작동 중에 전기 스핀들을 낮은 온도로 유지할 수 있습니다.
인코더
인코더는 전기 스핀들을 정확하게 제어하고, 자동 공구 교환을 실현하고, ATC 스핀들의 시작 및 정지 상태, 탭, 나사 절삭 및 기타 기능을 제어하는 데 사용됩니다.
자동 공구 교환기
전기 스핀들에 자동 공구 교환 장치를 설치하면 가공 센터의 작업 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
도구 선택 방법
고속 가공이 필요한 경우, 고속 요구 사항을 충족시키는 기존 공구 대신 가공 조건을 충족하는 고속 공구를 사용해야 합니다.
고주파 주파수 변환 장치
분당 수만 또는 수십만 회전의 전기 스핀들의 고속을 달성하기 위해서는 고주파 주파수 변환 장치가 필요하며, 주파수 변환기의 출력 주파수는 수천 또는 수천 헤르츠에 도달해야 합니다.
결론
전기 스핀들의 구조적 형태, 스핀들 모터의 기능 및 요구 사항, 베어링 구성, 윤활 시스템 및 냉각 시스템을 이해하는 것은 전기 스핀들의 성능을 최적화하는 데 중요합니다. 각 구성 요소는 전기 스핀들의 전반적인 작동에서 중요한 역할을 합니다. 합리적인 선택 및 구성을 통해 전기 스핀들의 안정성, 효율성 및 서비스 수명을 개선할 수 있습니다.
기사에 따른 요약 FAQ
Q1: 전기 스핀들의 두 가지 주요 구조적 형태는 무엇입니까?
A1: 전기 스핀들의 주요 구조 형태로는 스핀들의 앞뒤 베어링 사이에 설치되는 모터가 있으며, 이는 고속 CNC 공작 기계에 적합합니다. 또한, 스핀들의 뒤쪽 베어링 뒤에 설치되는 모터는 소형 고속 CNC 공작 기계에 적합합니다.
Q2: 동기 전동기와 비동기 전동기의 주요 차이점은 무엇입니까?
A2: 동기 전동기는 크기가 작고, 시동 시간이 짧고, 전력과 토크가 크며, 회전자 전력 손실이 낮아 고속 전기 스핀들에 적합합니다. 반면, 비동기 전동기는 가격이 적당하고, 한계 속도가 높으며, 유지 보수가 쉽기 때문에 일부 응용 분야에 적합합니다.
Q3: 전기 스핀들에 사용되는 일반적인 베어링 유형은 무엇입니까?
A3: 일반적인 유형의 전기 스핀들 베어링에는 세라믹 볼 베어링과 자기 서스펜션 베어링이 있습니다. 세라믹 볼 베어링은 고속 응용 분야에 적합한 반면, 자기 베어링은 초고속 및 고출력 공작 기계에 적합합니다.
Q4: 전기 스핀들 윤활의 주요 목적은 무엇입니까?
A4: 전기 스핀들 윤활의 주요 목적은 베어링 마모와 마찰을 줄이고, 양호한 작동을 보장하며 방열 효과를 갖는 것입니다.
Q5: 전기 스핀들 냉각 시스템의 주요 대책은 무엇입니까?
A5: 전기 스핀들의 냉각 시스템은 주로 냉각 장치, 내장 펄스 인코더, 자동 공구 교환기, 적합한 공구 클램핑 방법 및 고주파 주파수 변환 장치로 구성됩니다.
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