机械毕业设计（论文）-机床高速电主轴的结构设计【全套三维图纸】

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1、1绪论1.1高速切削技术2全套图纸，三维图纸，加1.1.1高速切削技术的理论基础早在20世纪50年代，就已经出现了用于磨削小孔的高频电主轴，当时的变频器采用的是真空电子管，虽然转速高，但传递的功率小、转矩也小。随着高速切削的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，加上混合陶瓷轴承的出现，使得在20世纪末期出现了一大批用于高速切削的大功率、大转矩、高转速的高速机床电主轴。作为国民经济支柱产业的制造业，是衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志，高速切削技

2、术是加工制造技术的一次革命性突破，是未来窃谑加工技术的重点发展方向。高速切削技术是指利用超硬材料的加工刀具和高转速、高精度和高自动化的制造装备，以实现切除效率、加工质量和加工精度大幅度提升的先进制造技术。图1.1萨洛蒙曲线高速切削起源于20世纪30年代，当时德国著名的切削物理学家卡尔·29萨洛蒙博士提出了高速切削假设，阐述了著名的超高速切削理论，即萨洛蒙原理：如图1.1所示，在常规切削速度范围内（A区），随着切削速度的增大，切削温度及刀具磨损程度呈线性增加，切削速度达到v1时，刀具会因为无法承受如此高的温度

3、和磨损而不能继续使用，但是当切削速度增加到某一数值v0（一般常规切削速度的5-6倍）后，切削速度和刀具磨损速度反而随着切削速度的增加而降低。当速度达到v2以上时，切削温度已经降到t0以下，又处于刀具允许的切削条件范围之内，因而对于每一种工件材料，存在一个从v1-v2的速度范围（B区），在这个速度范围内，由于切削温度太高（高于刀具材料允许的最高温度t0），任何刀具都无法承受，切削加工不可能进行，而处于v2以上切削速度的加工，就是高速切削加工。实践证明随着切削速度的提高，切屑形态从带状、片状到碎屑状发展，所需单

4、位切削力在初期呈上升趋势，而后急剧下降，这说明高速切削比常规切削轻快，两者的机理也不同。高速切削速度比常规切削速度几乎高出一个数量级，正是萨洛蒙理论的出现，才得以使高速切削在理论上成为可能。高速加工是一种不增加设别数量而大幅度提高加工效率的技术，其切削速度范围与工件材料的种类、加工方式有关。1.1.2高速切削技术的特点及应用高速加工能显著地提高生产率和降低生产成本，是一项非常有前景的先进制造技术。高速切削具有以下优点：1、切削速度和进给速度可以同时成倍数的提高，是的机床空行程速度大幅提高，大大减少了空运行时

5、间，从而极大的提高了机床的生产率；2、在切削速度达到一定值后，切削力可降低30%以上，尤其是径向切削力的大幅减少，特别有利于薄壁类和薄板类等刚性较差的零件的高速精密加工；3、高速加工中工件热变形的可能性减小。在高速切削时，切削的切除产生在极端的瞬间，95%-98%甚至更多的切削热未及传递给工件，就被切削飞速带走，可基本上保持加工冷态，这非常有利于加工对温度和热变形十分敏感的零件，特别适用于加工镁合金零件；4、高速切削时，由于切削机理的变化，加工更为平稳，由震动产生的加工误差更小，加工精度和加工表面质量都得到

6、较大程度的提高。高速加工条件下，表面硬化层深度和微观组织的热损伤都有所减小，同时在加工表面残存的应力也更小，从而可以保证零件有较好的使用性能。所以高速切削不仅可以大大减少加工工序，提高加工效率，而且可以用于精密件加工和表面有特殊要求的零件的加工；5、由于高速切削，零件的单件加工时间缩短了；在亿台机床经过一次装夹就能完成零件所有的粗、半精、精加工，提高了效率；高速加工提高了零件表面粗糙度质量，免去了后续的光整加工以及一部分电加工工序。因此，综合几方面的因素，可大幅度降低加工成本。自从提出高速切削技术以来，经过

7、半个世纪的探索和研究，随着数控机床、刀具技术、电脑软硬件技术的发展，80年代末高速切削开始正是应用于实际，90年代开始快速发展并广泛应用于模具、汽车、航空航天等领域的各种合金材料、铝、钢、铸铁及碳纤维塑料等复合材料的加工。因高速切削具有以上有别于普通切削的特点，所以高速切削已经当前机床领域的热点。1.2电主轴技术1.2.1电主轴技术概述主轴是高速机床的主要工作部件，也是整个机床的核心功能部件，而电主轴因为结构上的优越性和具有其他类型主轴无法代替的性能优势，几乎是高速机床主轴的唯一选择。电主轴的结构形式和性能

8、将直接决定机床的性能，因此研究电主轴系统非常有意义。传统主轴是驱动电机通过皮带、齿轮副等中间传动装置带动主轴旋转进行工作，电主轴（Morirized-Soindle），即电机内置式主轴，是将无外壳高速电机空心转子直接热装在机床主轴上，带有冷却套的定子则安装在主轴单元的课题内，其间不再使用皮带、齿轮及联轴器等中间传动部分，电机直接驱动轴体，从而实现“零传动”的电机、轴体一体化主轴功能部件，因此又被成为内装式电主轴（