高速電主軸課件

1、電主軸基本知識目錄電主軸概述國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀電主軸的關(guān)鍵技術(shù)電主軸性能分析應(yīng)用及發(fā)展趨勢電主軸概述定義 機(jī)床主軸由內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，從而把機(jī)床主傳動(dòng)鏈的長度縮短為零，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的“零傳動(dòng)”，這種主軸電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸“合二為一”的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，使主軸部件從機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)中相對獨(dú)立出來的電主軸單元，俗稱為“電主軸”。電主軸1.前軸承 2.定子 3.冷卻水套 4.殼體 5.出水管 6.進(jìn)氣管7.主軸 8.轉(zhuǎn)子 9.進(jìn)水管 10.后軸承結(jié)構(gòu)原理圖基本參數(shù)電主軸的型號（套筒直徑、最高轉(zhuǎn)速、輸出功率等）轉(zhuǎn)速n(p為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的極對數(shù)2、4、6、8等)輸出功率P輸出轉(zhuǎn)矩M(最大轉(zhuǎn)矩、額定轉(zhuǎn)矩)D

2、mn值（反應(yīng)電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)速）剛度和精度恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 主軸在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)改變轉(zhuǎn)速時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩不變的調(diào)速方式。 一般的磨削用電主軸及小型銑削用電主軸都為恒轉(zhuǎn)矩電主軸。恒功率調(diào)速 在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)改變轉(zhuǎn)速時(shí)，輸出功率可保持不變的調(diào)速方式。 一般在起步及低速段采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，而高速段采用恒功率調(diào)速，保證低速時(shí)有較大的輸出轉(zhuǎn)矩，滿足低速大進(jìn)給的切削要求。電主軸的優(yōu)點(diǎn) (1) 電主軸由內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，省去了皮帶、齒輪聯(lián)軸節(jié)等中間變速和傳動(dòng)裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、效率高、噪聲低、振動(dòng)小和精度高等特點(diǎn)。（2）利用交流變頻技術(shù)，電主軸可以在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級變速。（3）電主軸更易于實(shí)現(xiàn)高速化，其動(dòng)態(tài)

3、精度和穩(wěn)定性更好。（4）由于沒有中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，電主軸工作時(shí)運(yùn)行更加平穩(wěn)，其精度壽命更長。（5）實(shí)現(xiàn)電機(jī)和主軸的一體化、單元化，促進(jìn)了機(jī)床模塊化和其他技術(shù)的發(fā)展。我國數(shù)控機(jī)床用電主軸單元技術(shù)與國際水平的低速大轉(zhuǎn)矩方面：電主軸的低速大轉(zhuǎn)矩方面高速方面電主軸的軸承潤滑方面電主軸的支承方面其他與電主軸相關(guān)的配套技術(shù)方面。如主軸電動(dòng)機(jī)矢量控制和交流伺服控制技術(shù)、精確定向（準(zhǔn)停）技術(shù)、快速啟動(dòng)和停止技術(shù)等，國內(nèi)仍然不夠成熟。電主軸關(guān)鍵技術(shù)高速精密軸承技術(shù)主要支承類型滾動(dòng)軸承動(dòng)靜壓軸承磁懸浮軸承（）氮化硅陶瓷球軸承 具有轉(zhuǎn)速高、溫升低、等優(yōu)良特性，可彌補(bǔ)鋼制球軸承的不足，顯著提高電主軸的轉(zhuǎn)速、剛度和壽命。動(dòng)

4、靜壓軸承動(dòng)靜壓軸承的優(yōu)點(diǎn)：（）綜合了動(dòng)壓軸承和靜壓軸承優(yōu)點(diǎn)的新型多油楔油膜軸承；（）避免了靜壓軸承高速下發(fā)熱嚴(yán)重和供油系統(tǒng)龐大復(fù)雜的缺點(diǎn)；（）克服了動(dòng)壓軸承啟動(dòng)和停止時(shí)可能發(fā)生的干摩擦的弱點(diǎn)；（）高速性能好、調(diào)速范圍廣；動(dòng)靜壓軸承待解決的問題：高速化（）動(dòng)靜壓軸承層流、紊流流體慣性的計(jì)算算法的研究。（）動(dòng)靜壓軸承油腔結(jié)構(gòu)的研究。（）軸承溫升及熱變形控制技術(shù)的研究。（）潤滑介質(zhì)的研究。磁懸浮軸承（1）機(jī)械磨損小、能耗低、噪聲小、壽命長、無需潤滑、無油污染等；（2）可控軸承，轉(zhuǎn)子位置能夠自律，主軸剛度和阻尼可調(diào)；（3）價(jià)格昂貴，控制系統(tǒng)復(fù)雜，發(fā)熱問題不易解決；磁懸浮軸承原理圖熱態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能的設(shè)

5、定電主軸的潤滑潤滑的主要類型脂潤滑油霧潤滑油氣潤滑一次性永久潤滑具有潤滑和冷卻雙重作用精確潤滑、潤滑油利用率高、軸承發(fā)熱量小、無環(huán)境污染.供氣閥，.壓力氣開關(guān)，.壓力開關(guān)，.油泵電動(dòng)機(jī)，控制器，.油氣輸出，.分配閥，.油過濾器，.泵，.空氣過濾器油氣潤滑裝置簡圖電主軸的冷卻 冷卻系統(tǒng)：針對定轉(zhuǎn)子和軸承的發(fā)熱電主軸兩個(gè)主要的內(nèi)部熱源：內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)的損耗發(fā)熱、軸承摩擦發(fā)熱溫升的影響（1）主軸、工件熱變形；（2）導(dǎo)致永磁體的永久退磁, 直接影響電機(jī)性能；電主軸的動(dòng)平衡技術(shù)動(dòng)平衡的穩(wěn)定性決定了機(jī)床的加工質(zhì)量和切削能力。振動(dòng)過大會出現(xiàn)劇烈的磨耗和破損, 增加主軸承載的動(dòng)態(tài)負(fù)荷, 降低壽命和精度。動(dòng)平衡問題, 受迫力和自激振動(dòng)能力兩大因素，都應(yīng)具有良好的抵抗能力。電主軸單元的精密加工及熱處理保證電主軸在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的回轉(zhuǎn)精度和剛度。電主軸的精密裝配主軸與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、主軸與前后軸承、主軸與軸承隔圈和定位過盈套、主軸與刀具、軸系與軸承座、軸承座與殼體之間。電主軸的防塵與密封防止在電主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，微塵進(jìn)入主軸軸承，引起主軸振動(dòng)，甚至使主軸軸承咬死。應(yīng)用及發(fā)展趨勢主要應(yīng)用于高速精密加工系統(tǒng)的集成：開放式數(shù)控系統(tǒng)概況，基