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1、第19卷第6期机械研究与应用Vol19No62006年12月MECHANICALRESEARCH&APPLICATION2006-12#专题论述#*电主轴技术综述严道发(东南大学机械工程学院,江苏南京210096)摘要:总结电主轴的优点及结构特点,分析高速电主轴对现代数控机床发展和金属切削技术的影响,阐述电主轴的关键技术,重点介绍国内外电主轴技术的研究现状,最后指出国产电主轴的发展方向。关键词:电主轴;数控机床;高速加工中图分类号:TG659文献标识码:A文章编号:1007-4414(2006)06-0001-03Summarization
2、ofelectronicspindleYanDao-fa(Dept.mechanicalengineering,Southeastuniversity,NanjingJiangsu210096,China)Abstract:Thispapersummarizestheexcellencesandcharacteristicsofelectronicspindle,analysesitsaffectiononthedeve-lopmenttendencyofCNCmachinetoolandtechnologyofmetalcutting,e
3、xpoundsitskeytechnologies,introducesitsstatesofresearchindetailandpointsthedirectionofitsdevelopmentfinally.Keywords:electronicspindle;CNCmachinetoo;lhighspeedmachining高速电主轴是高速机床的核心部件,它将机床主轴与变频电机轴合二为一,即将主轴电机的定子、转子直接装入主轴组件内部,也被称为内装式电主轴(Built-inMotorspindle),其间不再使用皮带或齿轮传动副,从
4、而实现机床主轴系统的/零传动0。其具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等优点,并改善了机床的动平衡,避免振动和噪声,在超高速机图1电主轴的结构示意图床中得到广泛应用。按适用于不同机床中它分为:钻铣主轴、加工中心主轴、雕刻机主轴、磨床用电主轴等。随着高速加工(2)利用交流变频技术,电主轴可在额定转速范围内实技术的迅速发展和广泛应用,各工业部门特别是航天、航空、汽现无级变速,以适应机床工作时各种工况和负载变化的需要。车、摩托车和模具加工等行业,对高速度、高精度数控机床的需(3)利用内装电机的闭环矢量控制、伺服控制技术,不仅求与日俱增。这迫切
5、需要开发出更加优质的高速电主轴。满足机床低速粗切削时大转矩、高速精加工时大功率的需求,1电主轴的结构特点[1]还可实现停机时角向准确定位(即准停)及C轴传动功能,适应要求有准停和C轴功能的加工中心、数控车床及其它数控电主轴是采用变频电机与机床主轴合二为一的结构形式,即变频电机的空心转子与机床主轴零件直接过盈套装在机床的需要。一起成为一体,带冷却套的定子装配在主轴单元的壳体内直(4)与其它形式的主轴相比,电主轴更易于实现高速化,其动态精度和稳定性更好,可满足数控机床进行高速切削和接与机床连接,成为一种集成式电机主轴)))电机的转子就是机床的主
6、轴,机床主轴单元的壳体就是电机座。它实现了精密加工的需要。变频电机和机床主轴之间的/零传动0,这是数控机床传动系(5)由于没有中间传动环节,电主轴工作时运行更加平稳,没有外来冲击,主轴轴承所承受的动负荷较小,延长了其统的重大改革。它克服了传统机床皮带或齿轮传动方式的主轴系统在高速下打滑、振动和噪声大、惯量大等缺点,可实现精度寿命。主轴转速的高速化,有效改善主轴高速综合性能。其结构如(6)由于实现电机和主轴的一体化、单元化,使电主轴能够由制造商进行系列化、规模化和专业化生产,电主轴以商品图1所示。的形式进人市场,成为专门的数控机床功能部件之一
7、,以供主2电主轴的优点机选用,促进机床模块化和其它技术的发展。传统机床主轴是由电机通过中间变速和传动装置(如皮带、齿轮、联轴节等)驱动主轴旋转而工作,这样的主轴形式称3高速电主轴对现代数控机床发展和金属切削技术为分离式和直联式主轴(通称机械主轴)。与此相比,电主轴的影响具有以下优点。(1)促进高速切削技术与机床的发展。电主轴系由内装(1)主轴由内装式电机直接驱动,省去皮带、齿轮、联轴式电机直接驱动,更容易满足高速切削对机床/高速度、高精节等中间变速和传动装置,具有结构简单紧凑、效率高、噪声度、高可靠性及小振动0的要求,与机床高速进给系统、高
8、速刀低、振动小和精度高等特点。具系统一起组成高速切削所需的必备条件。电主轴技术与电*收稿日期:2006-10-07作者简介:严道发(1975-),男,江苏南京人,在读硕士,研究方
