电主轴的基础设计研究 (2)

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1、毕业论文﹙设计﹚开题报告题目电主轴的设计基础研究学生姓名学号所在院(系)专业班级指导教师2014年3月10日10题目电主轴的设计基础研究一、选题的目的及研究意义电主轴是将机床主轴与主轴电机融为一体的高新技术产品。电主轴实际是指电主轴系统，由电主轴、驱动控制器、编码器、润滑装置、冷却装置等组成。电主轴系统是数控机床三大高新技术之一（高速电主轴、数控系统、送给驱动）。随着数控技术及切削刀具的飞跃发展，越来越多的机械制造装备都在不断向高速、高精、高效、高智能化发展，电主轴已成为最能适宜上述高性能工况的数控机床核心功能部

2、件之一，尤其是在多轴联动、多面体加工、并联机床、复合加工机床等诸多先进产品中，电主轴的优异特点是机械主轴单元不能替代的。电主轴的质量、性能和水平在很大程度上决定了整机的质量、性能和水平。电主轴的价位从几万元到几十万元不等，在机床成本构成中占有较大比例。由于高速加工不但可以大幅度提高加工效率，而且还可以显著提高工件的加工质量，所以其应用领域非常广泛，特别是在航空航天、汽车和模具等制造业中。于是，具有高速加工能力的数控机床已成为市场新宠。目前，国内外各著名机床制造商在高速数控机床中广泛采用电主轴结构，特别是在复合加工

3、机床、多轴联动、多面体加工机床和并联机床中。电主轴是高速数控加工机床的“心脏部件”，其性能指标直接决定机床的水平，它是机床实现高速加工的前提和基本条件。二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等一、我国电主轴行业发展概况我国电主轴研发生产起源于磨加工，特别是轴承行业的内表面磨加工，是由轴承行业的生产需要而应运而生的。目前国内电主轴的生产以洛阳轴研科技公司最为著名，它生产的内孔磨削用电主轴已有50年的历史。早在20世纪50年代末，我国的轴承行业就开始生产电主轴。从1958年到1965年，是电

4、主轴生产的萌芽阶段。当时主要仿制欧美及前苏联样机，国内形成了洛阳轴承研究所，哈、瓦、洛三大轴承厂与上海微型轴承厂为主体的开发试制电主轴的实体，和为配套机床而开发生产电主轴的无锡机床厂磨头车间。从1965年到1978是电主轴发展的第二阶段，电主轴开始商品化。我国第一代自行设计、自行开发的磨床用电主轴问世，由洛阳轴研所自行设计的DZ系列电主轴和轴承磨床配套，解决了当时轴承内表面磨削问题。在这一阶段，洛阳轴研所和洛轴两家单位联合支援建成了电主轴专业生产企业----安阳第二机床电器厂（现改为安阳莱必泰机械有限公司）。10

5、从1978年到1990年，以洛阳轴研所开发的GDZ系列和无锡机床厂的4SD系列电主轴为代表的高刚度、大功率磨用电主轴问世，武装了不少机床企业。当时洛阳轴承厂、洛阳轴承研究所和无锡机床厂（后改为无锡开源机床集团有限公司）联合到德国引进制造技术，开发成功了国家“六五”重点课题项目GDZ90A型电主轴、4SD60型电主轴。这个项目获得国家科技进步二等奖。此时电主轴行业逐渐形成技术优势占领先地位的洛阳轴承研究所，以配套机床为主的无锡机床厂和安阳第二机床电器厂三家电主轴专业生产厂从1990年到2000年，为数控磨床配套的2

6、GDZ系列超大功率、超大刚度的磨用电主轴开发成功，可以实现高效高质量加工。这一阶段，加工中心用电主轴、数控车床、数控铣床用电主轴、高速离心电主轴、高速旋碾电主轴等产品相继开发出来。洛阳轴研所承担的国家“九五”攻关项目“内装式电主轴单元的工程化研究”获得成功，开发出高速数控机床和加工中心用电主轴，替代进口，实现了数控机床的国产化配套。进入21世纪以后，洛阳轴研所开发成功了刚度更强，功率更大的3GDZ系列磨用电主轴，这一产品主要出口国外。现在电主轴正朝着超高速、高精度的方向发展。目前国内电主轴产品涵盖内外表面磨削、高

7、速数控铣、高速雕铣、加工中心、PCB板数控钻铣、高速数控车、高速离心、高速旋碾、高速试验等领域。目前，常规磨用电主轴、雕铣机床用电主轴国内已经批量生产使用，形成了国内产品一统天下的局面。对一般主轴，技术门槛相对较低，国内技术实力较雄厚，在电主轴性价比方面占有优势，除非特殊要求，国外产品很少。而铣削用大功率电主轴还处于样机阶段，只有少数企业可以生产。随着数控机床使用电主轴比例增加，数控机床用电主轴将替代磨用电主轴成为电主轴市场的主力军。预计2010年国内高档数控机床对电主轴的需求量约15000套/年以上。二目前电主

8、轴的发展趋势和方向特点及应用领域电主轴所融合的技术：1.高速轴承技术2.高速电机技术3.润滑4.冷却装置5内置脉冲编码器6.自动换刀装置7.高频变频装置。由于高速加工不但可以大幅度提高加工效率，而且还可以显著提高工件的加工质量，所以其应用领域非常广泛，特别是在航空航天、汽车和模具等制造业中。于是，具有高速加工能力的数控机床已成为市场新宠。目前，国内外各著名机床制造商在高速