机床高速电主轴的原理与应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com机床高速电主轴的原理与应用)，．摘要本文升绍了r高速电主轴的工作原理和基本结构．同时着重舟绍丁高速电主轴的轴承，最后分析丁高速电主轴的驱动和冷却润滑方式，综述其应用及发屉前景。关键词主轴轴承～机床南壶宅主．机反申囝分类m～、＼q递世寸、随着新世纪的到来，现代机械制造工业向过皮带等中间环节．不仅会在高速状态下打高精度、高速度、高效率的方向飞速发展，对加滑、产生振动和噪音，而且增加转动惯量．给机工机床提出了更高要求。这就需要可以高速运床快速准停造成很大困难。目前，多数高速机转的主轴部件系统——高速主轴单元。电主轴床主轴采用

2、内装式主轴电机一体化的主轴单具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪音元，即所谓内装式电机主轴(Build—I力M。tor低、响应快等优点．可以减少齿轮传动，简化机Spindle)，简称“电主轴”。它采用无外壳电机，床外形设计，易于实现主轴定位．是高速主轴将带有冷却套的电机定子装配在主轴单元的单元中～种理想结构。现代的高速电主轴是～壳体内，转子和机床主轴的旋转部件做成一种功能型功能部件．它的种类多．应用范围日体，主轴的变速范围完全由变频交流电机控益广泛。制．使变频电机和机床主轴合二为一。对电主轴的要求，来自以下几方面：1．高速电主轴结构特点1)是当前最盛行的工艺——

3、高速切削的高速电主轴要获得好的动态性能和使用要求。寿命，必须对高速电主轴各个部分进行精心设2)是竞争日益剧烈的机床市场的需求，这计和制造。高速电主轴基本结构原理简图如图要求电主轴的模块化和结构简单化。1所示3)是加工复杂曲面的要求，这也要求有电主轴这样结构紧凑、占空间小的主轴部件。一、电主轴的基本结构和工作原理高速主轴单元是高速加工机床最为关键的部件。高速主轴单元的类型主要有电主轴、气动主轴、水动主轴。不同类型输出功率相差较大．高速加工机床主轴需要在极短的时间内实现升降速，并在指定位置快速准停。这就需要主轴有很高的角减速度和角加速度。如果通田1高速电主轴结构原理囤．

4、一2自然科学基盘项目(磨床与磨削)维普资讯http://www.cqvip.com(1)轴壳至今未能得到广泛应用。轴壳是高速电主轴的主要部件。轴壳的尺(4)定子与转子寸精度和位置精度直接影响主轴的综合精高速电主轴的定子由具有高导磁率的优度。通常将轴承座孔直接设计在轴壳上。电主质矽钢片选压而成。迭压成型的定子内腔带有轴为加装电机定子，必须开放一端。大型或特冲制嵌线槽。转子是中频电机的旋转部分，它种电主轴，可将轴壳两端均设计成开放型。高的功能是将定子的电磁场能量转换成机械速、大功率和超高速电主轴，其转子直径往往能。转子由转子铁芯、鼠茏、转轴三部分组成。大于轴承外径，为控

5、制整机装配精度，应将后2．工作原理轴承安装部分设计成无间隙配合。高速电主轴的绕组相位互差120，通以三(2)转轴相交流电后，三相绕组各自形成一个正弦交变转轴是高速电主轴的主要回转体。它的制磁场，磁场转速就是电主轴的同步转速。异步造精度直接影响电主轴的最终精度。成品转轴电动机的同步转速n由输入电机定子绕组电的形位公差和尺寸精度要求很高，转轴高速运流的频率f和电机定子的极对数P决定(n=转时，由偏心质量引起振动，严重影响其动态60f／p)。电主轴就是利用变换输入电动机定子性能，必须对转轴进行严格动平衡测试。部分绕组的电流的频率和激磁电压来获得各种转安装在转轴上的零件也应

6、随转轴一起进行动速。在加速和制动过程中，通过改变频率进行平衡测试。加减速，以免电机温升过高。由于电机旋转磁(3)轴承场的方向取决于输入定子三相交流电的相序，高速电主轴的核心支承部件是高速精密故改变电主轴输入电流的相序，便可改变电主轴承。固电主轴的最高转速取决于轴承的功轴的旋转方向。能、大小、布置和润滑方法，所以这种轴承必须二、高速电主轴的驱动具有高速性能好、动负荷承载能力高、润滑性高速电主轴由静止升速至每分钟数万转能好、发热量小等优点。近年来，相继开发了动乃至数十万转是相当困难的。电主轴为保证正静压轴承、陶瓷轴承和磁浮轴承。常工作，必须施加一定量的预负荷，这又增加动

7、静压轴承具有很高的剐度和阻尼，能大了电主轴的阻力矩。为使电主轴能顺利地完成幅度提高加工效率、加工质量、延长刀具寿命，启动过程，应选取较大的启动转矩，故高速电降低加工成本；而且这种寿命为半无限长。美主轴的启动电流要超出普通电机的额定电流国Ingersoll公司在其生产的主轴单元中极为5-7倍。静止变频电源是利用交流变频调速推崇其拥有专利的动静压轴承。技术。变频器将工频交流电转换为所需频率交混合陶瓷球轴承目前在高速主轴单元中流电。变频器工作原理是建立在磁场矢量控制应用较多．这种轴承滚动体使用热压sbN4陶理论基础上的。目前采用大功率晶体管静止变瓷球，轴承套圈仍为钢圈