文丨Maren Röding Technikpresse & Hyprostatik Schönfeld

用于打造超精密表面的专用工具

在购买新机床时，价格和长期合用性往往至关重要。在需要遵循的最低标准中，机床的加工质量、可用性以及工作寿命并非是关注重点。只使用基本配置是无法打造超精密表面的，必须给机床装配如静液压电机磨削主轴和零件主轴之类专用切割加工组件或将任务外包出去。

图1 Hyprostatik生产的用于打造镜面光洁度表面的静液压电机磨削主轴

高同心度的最佳表面

在磨削时，如果磨粒的尖端在修整和磨削表面的过程中都能以绝对真实的圆的形式旋转，就可以实现最佳表面光洁度。为了实现这一目标，即实现同心度位于0.1 µm范围内的表面，就需要使用具有较高刚度、在磨削时还能保持完美平衡并具有优异阻尼性能的工具。使用传统的滚柱轴承主轴是无法实现这种表面的。滚柱轴承主轴的同心度误差位于2～5 µm范围内；只有极少数情况下才能达到1 µm。此外，这些误差可降低的程度也非常有限。随着使用时间的延长，传统滚动轴承主轴具有的同心度质量明显下降。

采用Hyprostatik Schönfeld公司生产的静液压高精度电机磨削主轴，能够确保在整个速度范围内都能实现小于0.1 µm的同心度。为此，静液压主轴轴承的阻尼大约是滚动轴承中的主轴阻尼的100倍。为了获得最优化的阻尼参数，Hyprostatik Schönfeld使用了专有软件。

图2  超精密表面需要使用高精度磨削主轴

精确平衡的主轴轴承

主轴轴承可保持精确平衡，平衡性能为G 0.1。根据DIN ISO 1940规定标准，最低平衡性能为G 0.4。

此外，由于主轴悬架未被固定，因此，径向灵活性非常小，这意味着静液压轴承的阻尼具有最大效应。

渐增流量控制器与毛细管

由层流控制的毛细管控制流入静液压组件油槽中的“油流”。这样做会减少压力越来越大的油槽中的油量的流入，进而导致装配有毛细管的静液压组件的低刚性。为了纠正这一问题，Hyprostatik Schönfeld研发了一种渐增流量控制器（PM流量控制器），用来代替毛细管。该控制器会随着油槽间隙刚度增加，逐渐增大供油量；还会随着油槽压力的降低，相应地减小供油量。与毛细管相比，该控制器可使静液压组件的刚性提高3～6倍。此外，静液压轴承在静态和动态负荷下的泵流量和摩擦输出低于使用毛细管作为控制元件的类似主轴可能获得的泵流量和摩擦输出。

图3  Hyprostatik Schönfeld GmbH坐落于Göppingen-Jebenhausen（德国）。Hyprostatik的产品系列包括不同尺寸和设计的带静液压螺母的丝杠、导靴、尾座、主轴轴承以及转盘

主轴即使以极高的速度工作，也具有高负荷承载能力

轴承即使是以极高的速度工作，也只是轻微发热，因此，PM流量控制器可防止出现热相关的几何断层。Hyprostatik Schönfeld公司生产的主轴最大优势是，这些主轴即使是以极高的速度工作，也能够承受无限的压力。Hyprostatik的主轴轴承由于其所具有的承载能力、刚度、阻尼和可能达到的最高速度，明显高于其他静液压主轴轴承。

毛细管和PV控制器之间的差异会随着主轴轴承高速旋转而变得越加明显。如果使用的是毛细管，受压油槽中的油会随着速度的增大而变热，油的粘度就会显著降低。受压油槽中的间隙变得越来越小，而摩擦输出却会增大。这常常会导致传统主轴轴承出现故障，进而导致人们对静液压产品的质疑。

Hyprostatik生产的静液压轴承能够避免出现这一问题：随着油槽压力增大，会加大供油量，这样做会显著减小油槽中的间隙，进而增大摩擦输出。因此，只要设计得当，受压油槽中的油温会保持恒定不变或甚至会降低。轴承高速工作时就不可能出现热相关故障。因此，Hyprostatik生产的主轴轴承，即使是以极高速度工作，也可以承受无限压力。

图4  雄克集团是一家全球科技公司，是高科技材料（如碳、技术陶瓷和烧结金属）制造产品以及机械和系统（从环境模拟和空调系统到超声波焊接和光学机械）的领先供应商

无需再加工

20年前， Hyprostatik首次供应主轴轴承。最高品质级别的主轴轴承自2014年起开始投入使用并取得了最佳效果。例如，在其使用的一个实例中，粗糙度深度Ra达到了0.05 µm。使用立式加工中心，在具有镜面光洁度的滚柱上测量的粗糙度深度Ra为0.003 µm。其成型精度也非常出色。由于能够实现这种表面质量，因此，在许多情况下，并不需要再对表面进行珩磨、研磨和超精密抛光这样的再加工处理。例如，交付的主轴标称直径为90 mm的静液压高精度电机磨削主轴轴承，其电机输出功率为16 kW。而其他主轴标称直径为100 mm的静液压高精度电机磨削主轴轴承，其电机输出功率为40 kW以上。这两种主轴的允许最大转速均为7000 r/min。

Hyprostatik Schönfeld 目前属于雄克集团的一部分

2022年7月28日，静液压系统专业公司Hyprostatik Schönfeld （德国）被雄克集团收购，成为了这家国际科技公司的一部分。这一步将会进一步深化Hyprostatik Schönfeld与OptoTech Optikmaschinen（其也隶属于雄克集团）之间存在已久的发展伙伴关系。Hyprostatik的产品将继续由Hyprostatik Schönfeld直接销售。“我们很高兴能够与OptoTech携手向前，推动我们的静液压产品的研发和销售。通过加入雄克集团这个财力雄厚的且有着长期战略的全球技术集团，我们期待着能够在未来与我们的客户建立可靠的合作伙伴关系。”公司创始人Robert Schönfeld解释道，“Hyprostatik与OptoTech已经联系在了一起，我们目前正在加强这种联系，这将会确保OptoTech在竞争中保持技术领先地位。”雄克集团执行董事会成员、机械和设备部门负责人Peter R.Manolopoulos确认道。

静液压组件如导轨、丝杠和主轴轴承，主要用于高精度机床、车床和光学机械。当静液压组件用在OptoTech的精密光学机械中，可确保机械加工实现最大精度。Hyprostatik Schönfeld生产的静液压组件具有高精度、磨损度低、维护成本低以及节能等特点。