高速电主轴技术的研究现状与发展.doc

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1、高速电主轴技术的研究现状与发展高速电主轴技术的研究现状与发展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、转子宜接装入主轴组件的内部，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、加工中心主轴、雕刻机主轴、磨床川电主轴等。随着高速加工

2、技术的迅猛发展和广泛应用，各丁业部门特别是航天、航空、汽车、摩托车和模具加T等行业，对高速度、高精度数控机床的需求与LI俱增。这迫切需要开发出史加优质的高速电主轴。高速电主轴的内部结构如图1所示。图1高速电主轴的内部结构图1高速电主轴技术的研究现状〈1〜3〉高速电主轴是一套组件，它包括•电主轴及其一些附件：电主轴、高速变频装置、油雾润滑器、冷却装置、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主轴技术屮很关键的技术，有资料显示，在2Ottf纪80年代，主轴轴

3、承在脂润滑条件下的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)值最多只能达到0・5X106,但当采用了角接触陶瓷球轴承后，主轴速度迅速提高到2.0X106o1.1国内高速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，主要用于零件内表面磨削，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，限制了高速电主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，它被广泛应川于各种内圆磨床和各个机械

4、制造领域。在20世纪80年代末以后，由磨用电主轴转向铳用电主轴，它不仅能加工各种形体复杂的模具，而且开发了用于木工机械用的风冷式高速铳用电主轴，推动了高速电主轴在铳削中的应用。此外，食品工业的固体饮料；染化工业的染料；医药工业的药品等粉状和粒状物质均需用高速离心T"燥技术來生产，而高速离心干燥设备也需要高速电主轴技术。高速拉伸电主轴的应川也促进了我国有色管材精密冷成型技术的发展。高精度硅片切割机川电主轴，促进了电子丁业设备的更新和进步。利川高速电主轴的优良性能，还可以开发多种高性能试验机。日前国内研究高

5、速电主轴的科研机构有我国河南省洛阳轴承研究所，他们能口行研究开发电主轴，其DmN值达到了很高的水平；广州铠联高速电主轴有限公司研发的人功率静压轴承电主轴曾获得H内瓦国际专利技术博览会金奖；广东工业人学高速加T和机床研究所也开发了数控铳床高速电主轴。其主要技术指标为：电主轴的额定功率是13.5kW，最高转速为1800Or/min，在额定转速50Or/min吋产生最人输出转矩为85Nm。在我国的安阳市，有一家屮外合资的电主轴生产厂家安阳莱必泰机械有限公司，它拥令先进的电主轴、机床主轴设计和制造技术。该公司研

6、制生产的加工屮心电主轴，采川先进技术，配有矢量闭坏控制系统，能对主轴实行恒功率调速，准停制动。功率为3.7〜25kW，恒功率段1500〜1200Or/mino采用进口高速精密轴承，旋转件经高精度平衡。该系列产品具有高精度、高刚度、高速度、低噪声、低振动、低温升等优点，系99国家火炬计划项Wo1.2国外高速电主轴技术的研究现状国外高速电主轴技术由于研究较早，技术水平也处于领先地位，电主轴已越來越多地应用到工业制造业中。著名的有瑞士的Fisher公司、Ibag公司、德国的GMN公司、Hofet公司、Siem

7、ens公司、意人利Faemat公司、Gamfior公司及美国Ingersoll公司、LI本Okuma公司和Fanuc公司等，它们的技术水平代表了这个领域的世界先进水平。这些公司生产的电主轴较之国内生产的有以下几个特点：①功率人、转速高。②采用高速、高刚度轴承。国外高速精密主轴上采川高速、高刚度轴承，主要有陶瓷轴承和液体动静压轴承，特殊场合采丿U空气润滑轴承和磁悬浮轴承O③精密加丁与精密装配工艺水平高。④配套控制系统水平高。这些控制系统包括转子自动平衡系统、轴承油气润滑与粘密控制系统、定转子冷却温度粘密控

8、制系统、主轴变形温度补偿精密控制系统等。并在此基础Z上,这些外国厂家如美国、日本、德国、意人利和瑞士等工业发达国家已生产了多种商品化高速机床。如瑞士米克朗公司，就是界上著名的精密机床制造商。它生产的机床配备最高达6000Or/min的高速电主轴，可以满足不同的切削要求，所令的电主轴均装令恒温冷却水套对主轴电机和轴承进行冷却，并通过高压油雾对复合陶瓷轴承进行润滑。所有的电主轴均釆用矢量控制技术，可以在低转速时输出人扭矩。国产电主轴和国外产品相