高速电主轴技术的现状及发展趋势.doc

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1、高速电主轴技术的现状及发展趋势刘艳（沈阳理工大学机械工程学院沈阳110159）摘要（小五黑体）：分析高速电主轴对数控机床的发展及金属切削技术的影响，论述高速电主轴技术国内外研究现状，指出电主轴技术的发展趋势。关键词：电主轴数控机床高速加工Statusquoanddevelopmenttrendofhigh-speedelectricspindletechnologyLIUYAN（ShenyangUniversityofTechnologySchoolofMechanicalEngineeringShenyang110159）Abstract：A

2、nalysisoftheimpactofhigh-speedelectricspindleCNCmachinetoolsandmetalcuttingtechnology,discussestheresearchstatusofhigh-speedelectricspindle,pointedoutthatthedevelopmenttrendofelectricspindletechnology.Keywords：TheelectricspindleCNCmachinetoolshigh-speedprocessing1刖s高速数控机床(CN

3、C)是装备制造业的技术基础和发展方向之一，是装备制造业的战略性产业。高速数控机床的T作性能，首先取决于高速丄轴的性能。数控机床高速电主轴单元影响加T系统的精度、稳定性及应用范围，其动力性能及稳定性对高速加工起着关键的作川。高速电主轴是高速机床的核心部件，它将机床主轴与电机轴合二为一，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(Bui1t-inMotorSpindle),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”。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

4、超高速机床屮得到了广泛的应用。它按应用于不同机床屮分为：钻铳主轴、加工屮心主轴、雕刻机主轴、熾床用电主轴等。随着高速加丁•技术的迅猛发展和广泛应川，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、高精度数控机床的需求与日俱增。这迫切需要开发出更加优质的高速电主轴。高速电：!■轴是一套组件，它包括电主轴及其一些附件：电主轴、高速变频装置、汕雾润滑器、冷却装直、内置编码器、换刀装置，因此它融合了高速轴承技术、冷却技术、润滑等技术。高速轴承技术是高速电上轴技术屮很关键的技术，有资料显示，在20世纪80年代,主轴轴承在脂润滑条件下的

5、DmN(DmN是指主轴轴承的平均直径(mm)与主轴的极限转速(r/min)的乘积)值最多只能达至!10.5X106,但当采用了角接触陶瓷球轴承后，主轴速度迅速提高到2.0X106。电主轴的结构示意图2高速电主轴对数控机床发展和金属切削技术的影响2.1促进高速切削技术与机床的发展电主轴系由内装式电机直接驱动，更容易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—•起组成高速切削所需的必备条件。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,可满足车削、饶削、刨削、钻削、磨削等金属切削加

6、丁•的需要。2.2简化结构，促进机床结构模块化电主轴可以根据用途、结构、性能参数等特征形成标准化、系列化产品，供丄机选用，从而促进机床结构模块化。2.3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；另一方面，采用电主轴厉，机床结构的简单化和模块化，也有利于降低机床成本。此外，还可以缩短机床研制周期，适应目前快速多变的市场趋势。2.4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、连接环节减少，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

7、靠的电主轴功能部件使机床的性能更加完善，对靠性得以进步提高。2.5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、五面体加工屮心、小孔和超小孔加工机床等，必须采川电主轴，方能满足完善的功能要求。3高速电主轴技术的研究现状3.1国内电主轴技术的研究现状国内电主轴的研究始于20世纪60年代，主要川于零件内表面磨削，这种电主轴的功率低，刚度小。并且它采用无内圈式向心推力球轴承，限制了高速电上轴的生产社会化和商品化。20世纪70年代后期至80年代，随着高速主轴轴承的开发，研制了高刚度、高速电主轴，它被广泛应用于各种内圆磨床和各个机械制造

8、领域。在20世纪80年代末以后，由磨用电主轴转向铳用电主轴，它不仅能加丁务种形体复杂的模具，而且开发了用于木工机械用的风冷式高速铳用电主轴，推动了高速