高速电主轴技术

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1、高速电主轴技术摘要:通过阐述了高速电主轴的发展历程、高速电主轴的结构以及高速电主轴设计制造过程中的关键技术，分析了高精度、高转速电主轴对数控机床性能的影响。实践证明，采用高速加工技术可以解决机械产品制造中的诸多难题，能够获得特殊的加工精度和表面质量。高精度高转速电主轴功能部件，对提高数控机床的性能具有极大的影响。关键词：高速电主轴；高精度；数控机床TheTechnologyofHigh-speedMotorizedSpindleAbstract:Basedonthedevelopmentofhigh-speedmotorizedspindleandthemainstruc

2、tureofthemotorizedandthekeytechnologiesinthemanufacturingprocessofhigh-speedmotorizedspindle,itanalyzesthehighprecision,highspeedelectricspindleofinfluenceontheperformanceofthenumericalcontrolmachine.Practicehasprovedthathigh-speedprocessingtechnologycansolvemanyproblemsinthemanufacturing

3、ofmechanicalproducts,anditcanobtainspecialmachiningaccuracyandsurfacequality.HighprecisionandhighspeedmotorizedspindlefeatureshaveagreatimpactontheperformanceofCNCmachinetools.Keywords:high-speedmotorizedspindle,highprecision,CNCmachinetools1高速电主轴的发展历程早在20世纪50年代，就已出现了用于磨削小孔的高频电主轴，当时的变频器采用

4、的是真空电子管，虽然转速高，但传递的功率小，转矩也小。随着高速切削发展的需要和功率电子器件、微电子器件和计算机技术的发展，产生了全固态元件的变频器和矢量控制驱动器，加上混合陶瓷球轴承的出现使得20世纪50年代末、90年代初的时候出现了用于铣削、钻削、加工中心及车削等加工的大功率、大转矩、高转速的电主轴。国外高速电主轴技术发展较快，中等规格加工中心的主轴转速目前己普遍达到10000r/min甚至更高。1976年美国Vought公司首次推出一台超高速铣床，采用了Bryant内装式电机主轴系统最高转速达到了20000r/min，功率为15KW，到90年代末期，电主轴发展的水平达

5、到了转速20000r/min,功率40KW，（即所谓的“40-40水平”）。2001年美国Cincinnati公司为宇航工业生产了SuperMach大型高速加工中心，其电主轴最高转速达60000r/min，功率为80KW。从80年代中后期以来，商品化的超高速切削机床不断出现，超高速机床从单一的超高速铣床发展成为超高速车铣床、钻铣床乃至各种加工中心等。德国、美国、瑞士、英国、法国、日本也相继推出了自己的超高速机床。其中日本工业界善于汲取各国的研究成果并及时应用到新产品开发中去，尤其在超高速切削机床的研究和开发方面后来居上，现己跃居世界领先地位。日本厂商现己成为世界上超高速机

6、床的主要提供者。在我国，也开始有厂家生产超高速机床。中国机床工具行业近几年的快速发展，受到世界机床制造业界瞩目。代表当今机床技术发展主流的数控机床，更是异军突起。国产数控机床在高速、多轴、复合、精密以及自动化等方面都取得了明显的进展。尤其在数控机床的高速化和品种发展上进步明显。在CIMT2003届展会的高速加工中心展品30台，占参展国产加工中心总数的30%。在高速加工中心展品中，宁江机床集团公司的NJ-5HMC40卧式加工中心最高主轴转速达40000r/min，快速行程达60m/min。在高精度产品中有北京机床研究所的高速立式加工中心，成都托普数控机床公司的PMC600高

7、速立式加工中心，大连机床集团有限公司的DHSC500高速卧式加工中心，沈阳机床股份有限公司的BW60HS/1卧式加工中心等。2高速电主轴的结构组成以及设计制造中的关键技术2.1高速电主轴结构数控机床的高速主轴具有高回转速度，但这并无严格的界限。对作为高速切削机床代表的加工中心和数控铣床而言，一般是指最高转速≥10000r/min的主轴系统，并相应具有高的角加（减）速度，以实现主轴的瞬时升降速与起停。为适应制造业对机床加工精度愈来愈高的要求，高速切削主轴还应有较高的回转精度，通常要求主轴的径向跳动小于1um或2um，轴向窜动小2