数控铣床电主轴系统设计论文

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1、数控铣床电主轴系统设计毕业论文目录引言11.数控铣床简介31.1.数控铣床组成31.2.数控铣床的工作原理41.3数控铣床加工的特点41.4数控铣床加工的主要对象42.电主轴概述52.1电主轴的基本概念52.2电主轴单元关键技术52.2.1高速精密轴承技术62.2.2高速精密电主轴的动态性能和热态性能设计72.2.3高速电动机设计及驱动技术72.2.4高速电主轴的精密加工和精密装配技术82.2.5高速精密电主轴的润滑技术82.2.6高速精密电主轴的冷却技术92.3高速电主轴发展及现状92.3.1高速电主轴技术的发展及现状92.3.2主轴单元结构形式研究的发展102.4电主轴对高速加工技术

2、及现代数控机床发展的意义112.5内装式电主轴系统的研究123.电主轴工作原理及结构143.1电主轴的基本结构143.1.1轴壳143.1.2转轴14IV3.1.3轴承153.1.4定子与转子153.2电主轴的工作原理153.3电主轴的基本参数163.3.1电主轴的型号163.3.2转速173.3.3输出功率173.3.4输出转矩173.3.5电主轴转矩和转速、功率的关系173.3.6恒转速调速173.3.7恒功率调速183.3.8轴承中径183.4自动换刀装置184.电主轴结构设计194.1主轴的设计194.1.1.铣削力的计算194.1.2主轴当量直径的计算204.2高速电主轴单元结

3、构参数静态估算204.2.1高速电主轴单元结构静态估算的内容与目的204.2.2轴承的选择和基本参数204.3轴承的预紧214.4主轴轴承静刚度的计算214.4.1主轴单元主要结构参数确定及刚度验算234.4.2主轴单元主要结构参数确定244.4.3主轴强度的校核274.4.4主轴刚度的校核294.4.5主轴的精密制造304.5主轴电机314.5.1电机选型314.6主轴轴承324.6.1轴承简介32IV4.6.2陶瓷球轴承324.6.3陶瓷球轴承的典型结构334.7主轴轴承精度对主轴前端精度影响344.8拉刀机构设计344.8.1刀具接口344.8.2拉刀杆尺寸设计364.8.3夹具体

4、结构尺寸设计364.8.4松、拉刀位移的确定384.8.5碟型弹簧的设计与计算394.9HSK工具系统结构特点分析414.10HSK工具系统的静态刚度444.10.1HSK工具系统的变形转角与极限弯矩445.电主轴的润滑与冷却475.1润滑介绍475.1.1润滑的作用和目的475.1.2电主轴润滑的主要类型475.1.3油气润滑的原理和优点495.2电主轴的冷却505.2.1电主轴的热源分析505.2.2电主轴的冷却方法515.3电主轴的防尘和密封516.电主轴的驱动和控制526.1恒转矩变频驱动和参数设置526.2恒功率变频驱动和参数设置536.3矢量控制驱动器的驱动和控制546.4普

5、通变频器原理566.5本设计采用的变频器原理576.6主轴准停596.6.1主轴的准停功能596.6.2主轴准停的工作原理59IV6.6.3主轴准停控制方法597．主轴动平衡627.1动平衡介绍627.2动平衡设计63总结65致谢66参考文献67IV引言高速机床是实现高速切削加工的前提和条件。高速数控机床是装备制造业的技术基础和发展方向之一，是装备制造业的战略性产业。高速数控机床的工作性能，首先取决于高速主轴的性能。高速铣床上的电主轴系统多采用高速电主轴。高速电主轴是由内装式交流变频伺服电机直接驱动，机床主轴转速高，功率大，结构简单，在高转速下可保持良好的动平衡！数控铣床高速主轴单元包括

6、主轴动力源、主轴、轴承和机架等几个部分，它影响加工系统的精度、稳定性及应用范围，其动力学性能及稳定性对高速加工起着关键的作用。高速高精度主轴单元系统，应该具有刚性好、回转精度高、运转时温升小、稳定性好、功耗低、寿命长、可靠性高等优点，同时，制造及操作成本也要中。要满足这些要求，主轴的制造及动平衡、主轴的支撑、主轴系统的润滑和冷却、主轴系统的刚性等是很重要的。高速主轴单元的类型主要有电主轴、气动主轴、水动主轴等。不同类型的高速主轴单元输出功率相差较大。高速加工机床主轴要求在极短的时间内实现升降速，并在指定位置快速准停。这就需要主轴有较高的角减速度和角加速度。如果通过传动带等中间环节，不仅会

7、在高速状态下打滑，产生振动和噪声，而且增加转动惯量，给机床快速准、停造成困难！电主轴是一种新型的机械结构形式。是一种主轴电机一体化的主轴单元，即所谓的内装式电机主轴。它采用无外壳电机，将带有冷却套的电机定子装配在主轴单元的壳体内，转子和机床主轴旋转部分做成一体，主轴的变速范围完全由交流电机控制。这种结构大大简化了主传动的机械结构，取消了带传动和齿轮传动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机械的“零传动”。这种主轴电动机和主机主