数控机床电主轴及发展趋势

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1、数控机床电主轴及发展趋势论文数控机床电主轴及发展趋势院系名称：工学院专业名称：机械设计制造及其自动化姓名：学号：0003年00M8S数控机床电主轴及发展趋势摘要：关键词：数控机床；电主轴；发展Abstract:Thispaperintroducesthebasicstructureandworkingprincipleofhigh-speedelectricspindle,Andthekeytechnologyofhighspeedmotorizedspindle,Areviewofitsapplicationanddev

2、elopmentathomeandabroad.Keywords:Numericalcontrolmachine;Electricspindle;Develop一、概述数控机床（CNC）是装备制造业的技术基础和发展方向Z—,是装备制造业的战略性产业。£120III：纪80年代以来，数控机床、加工屮心主轴向高速化发展。高速数控机床的机械结构已得到极大的简化，取消了带传动和齿轮传动，机床主轴山内装式主轴电动机直接驱动，从1何把机床主传动链的长度缩舸为零，实现了机床主传动的零传动，这种结构称为电主轴。数控机床的工作性能，首先取决

3、于主轴的性能。数控机床电主轴单元影响加工系统的精度、稳定性及应用范围，其动力性能及稳定性对加工起着关键的作用。电主轴是机床的核心部件,它将机床主轴少电机轴合二为一，即将主轴电机的定子、转子直接装入主轴组件的内部，也被称为内装式电主轴，其间不再使用皮带或齿轮传动副，从而实现机床主轴系统的“零传动”。它具有结构紧凑、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，在超高速机床屮得到了广泛的应用。随着高速加工技术的迅猛发展和广泛应用，各工业部门特别是航天、航空、汽车、摩托车和模具加工等行业，对高速度、高精

4、度数控机床的需求与日俱增。二、电主轴的工作原理、典型结构及优点2」电主轴的工作原理电主轴就是直接将空心的电动机转子装在主轴上，定了通过冷却套固定在主轴箱体孔内，形成一个完整的主轴单元，通电后转子直接带动主轴运转。2.2电主轴的典型结构及优点电主轴单元典型的结构布局方式是电机迸于主轴前、后轴承之间，其优点是主轴单元的轴向尺寸较短，主轴刚度大，功率大，较适合于大、中型髙速数控机床；其不足是在封闭的主轴箱体内电机的自然散热条件差，温升比较高。电主轴省去了带轮或齿轮传动，实现了机床的“零传动"，提高了传动效率。电主轴的刚性好、回转

5、精度高、快速响应性好，能够实现极高的转速和加、减速度及定角度的快速准停，调速范围宽。三、电主轴対装备制造业促进和发展3」高速电主轴对数控机床的发展以及金属切削技术的彫响对于数控机床模块化设计、简化机床结构、提高机床性能方而的作用：(1)简化结构，促进机床结构模块化电主轴町以根据用途、结构、性能参数等特征形成标准化、系列化产品，供主机选用，从而促进机床结构模块化。(2)降低机床成本，缩短机床研制周期一方而，标准化、系列化的电主轴产品易于形成专业化、规模化生产，实现功能部件的低成本制造；另一方而，采用电主轴后，机床结构的简单化

6、和模块化，也有利于降低机床成本。此外，还可以缩短机床研制周期，适应冃前快速多变的市场趋势。(3)改善机床性能，提高可靠性采用电主轴结构的数控机床，由于结构简化，传动、连接坏节减少，因此提高了机床的可靠性；技术成熟、功能完善、性能优良、质量可靠的电主轴功能部件使机床的性能更加完善,可靠性得以进一步提高。(4)实现某些高档数控机床的特殊要求有些高档数控机床，如并联运动机床、五面体加工中心、小孔和超小孔加工机床等，必须采用电主轴，方能满足完善的功能要求。3.2促进了高速切削技术在机械加工领域的广泛应用电主轴系由内装式电机直接驱动

7、，以满足高速切削对机床“高速度、高精度、高可靠性及小振动”的要求，与机床高速进给系统、高速刀具系统一起组成高速切削所需要的必备条件。电主轴技术与电机变频、闭环矢量控制、交流伺服控制等技术相结合，可以满足乍削、铳削、镇削、钻削、解削等金属切削加工的需耍。采用高速加工技术可以解决机械产品制造中的诸多难题，取得特殊的加工精度和表而质量，因此这项技术在各类装备制造业屮得到越来越广泛的应用，正在成为当今金切加工的主流技术。高精度、高转速数控机床主轴单元是承载高速切削技术的主体z—,是高精度、高效率高档数控机床的核心功能部件，是航空航

8、天、汽车、船舶、梢密模具、精密机械等尖端产品制造领域所需高档加工母机的核心部件。目前国内外电主轴技术的发展十分迅速，各生产厂商都在高可靠性、节能性、高精度、高加工效率、环保性、智能化等方面进行持续的科技攻关，以期形成自身的特色，占领电主轴技术发展的制55点。四、高速电主轴在国内外的发展状况4」国外电主轴