高速数控机床电主轴控制技术(吴玉厚,张丽秀著)思维导图
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数控机床高速电主轴技术及应用分析
数控机床高速电主轴技术及应用分析众所周知高速机床最重要的部分是高速电主轴部件，它对数控机床的进步有比较大的影响，数控机床的改进首先要从高速电主轴的研发开始。
这篇论文主要介绍了高速电主轴结构方面的构成以及其逐步发展的过程，同时着重强调了高速电主轴对数控机床技术进步不可忽视的作用。
为此我们应该着大力发展高速电主轴技术。
标签：数控机床；高速电主轴；进步；技术1 高速电主轴的发展过程在上个世纪50年代左右，已经研制出了真空电子管作为变频器的高频电主轴。
它的优点是转速很大，缺点是传递的转矩和功率太小。
随着计算机时代的到来，在上个世纪末研制出了用于车削、钻削等工艺的高频电主轴。
现如今世界上的大部分工业国家都具有生产良好性能高频电主轴的能力。
比较出名的有日本的NSK公司和美国的PRECISE等公司。
至于超高速机床的的发展则更突显一个国家的科技实力，而日本则是其中的佼佼者。
同时我国的超高速机床也开始了飞速发展，取得了令世界震惊的发展，主要表现在数控机床的高速化和种类多样化。
在高速化方面，宁江机床公司研发的NJ-5HMC40卧式加工中心的最大主轴转速达到了40000r/min。
在上个世纪的高速切削机床的发展中，日本因为自己的民族特色，不断吸收其他国家的先进技术，通过国内的消化吸收达到了国际先进水平，在世界市场上占据了一席之地。
我国在这方面的发展起步较晚，导致我国数控机床很大程度依赖国外的技术。
但是通过相关技术人才的不断努力，在高速、多轴等方面也取得了巨大的进步。
在CIMI2003届展会上，国产的地30多台，这是一个十分巨大的进步。
与此同时我们应该继续加大重要部件的研发力度，尤其是资金和人才方面的投入，学习国外的先进经验，少走弯路，为国家数控机床在全世界同类型产品中的崛起努力。
2 高速电主轴的构成现代加工制造业对零件加工方面的要求与日俱增，生产中加工中心拥有的高速切削机床指的是最大转速大于10000r/min的高速电主轴系统。
数控机床主轴控制系统PPT课件
5.3.5主轴驱动装置的特性
一、交流主轴驱动装置的特性 感应电动机与变频装置配合，其工作特性图5.11所示。 在其基本转速下，为恒转矩输出，在其基本转速以上，为恒
功率负载。
二、交流伺服主轴装置的特性 交流伺服主轴装置除具有交流主轴装置的基本特
性外还应具有以下特性 1.足够大的转矩过载能力； 2.具有高分辨率的位置、速度、电流检测能力； 3.采用更快的生微处理器，采样周期更快； 4.主轴电动机的转矩响应关至5ms以内； 5.具有四象限运行能力，具有足够的制动能力。 驱动电动机若使用感应式电动机，要求其控制方式
波是等效的。如果对正弦波的负半周也做同样处理，即可得到 相应的2N个脉冲，这就是与正弦波等效的正弦脉宽调制波，如 图所示。
a)正弦波的正半波 b)等效的SPWM波形 与正弦波等效的SPWM波形
②产生SPWM波形的原理 SPWM波形可用计算机产生，即对给定的正弦波用计 算机算出相应脉冲的宽度，通过控制电路输出相应波 形，还可用专门集成电路产生，如产生三相SPWM波 形的专用集成电路芯片有HEF4752、SLE4520等；也 可用模拟电路产生，其方法是以正弦波为调制波，对 等腰三角
5.3.4直接转矩控制
直接转矩控制技术，是利用空间矢量、定子磁场 定向的分析方法，直接在定子坐标系下分析异步电动 机的数学模型，计算与控制异步电动机的磁链和转 矩，采用离散的两点式调节器（Band—Band控 制），把转矩检测值与转矩给定值作比较，使转矩波 动限制在一定的容差范围内，容差的大小由频率调节 器来控制，并产生PWM脉宽调制信号，直接对逆变器 的开关状态进行控制，以获得高动态性能的转矩输出。
SPWM变频器属于交一直一交变频器，其原理 框图见图4.23b)。基本工作过程是先将50Hz交流电经 整流变压器变压得到所需电压，经二极管整流和电容 滤波，形成恒定直流电压，然后送入由大功率晶体管 构成的逆变器主电路，输出三相电压和频率均可调整 的等效于正弦波的脉宽调制波(SPWM波)，即可拖动 三相电机运转。这种变频器结构简单，电网功率因数 接近于1，系统动态响应快，输出波形好，因此，在数 控机床的交流驱动中广泛使用。
数控机床高速电主轴技术及应用
数控机床高速电主轴技术及应用一、高速电主轴的发展历程早在 20 世纪 50 年代，就己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；加上混合陶瓷球轴承的出现，使得在 20 世纪 80 年代末、90 年代初出现了用于铣削、钻削、加工中心及车削等加工的大功率、大转矩、高转速的电主轴。
国外高速电主轴技术发展较快，中等规格的加工中心的主轴转速目前己普遍达到 10000r/min 甚至更高。
1976 年美国的 Vought 公司首次推出一台超高速铣床，采用了 Bryant 内装式电机主轴系统，最高转速达到了20,OOOr/min，功率为 15KW。
到 90 年代末期，电主轴发展的水平是:转速40,000 r/min，功率 40 KW(即所谓的“40-40 水平”)。
但 2001 年美国Cincinnati 公司为宇航工业生产了 SuperMach 大型高速加工中心，其电主轴最高转速达 60,000 r/min，功率为 80 KW。
目前世界各主要工业国家均有装备优良的专业电主轴生产厂，批量生产一系列用于加工中心和高速数控机床的电主轴。
其中最著名的生产厂家有:瑞士的 FISCHER 公司、IBAG 公司和 STEP-TEC 公司，德国的 GMN 公司和FAG 公司，美国的 PRECISE 公司，意大利的 GAMFIOR 公司和 FOEMAT 公司，日本的 NSK公司和 KOYO公司，以及瑞典的 SKF公司等公司。
高速电主轴生产技术的突破，大大推动了世界高速加工技术的发展与应用。
从 80年代中后期以来，商品化的超高速切削机床不断出现，超高速机床从单一的超高速铣床发展成为超高速车铣床、钻铣床乃至各种加工中心等。
德国、美国、瑞士、英国、法国、日本也相继推出了自己的超高速机床。
数控机床电主轴单元技术.ppt
③精密加工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 滑与精密控制系统、定转子冷却温度精密控制系统、 主轴变形温度补偿精密控制系统等。并在此基础之 上，这些外国厂家如美国、日本、德国、意大利和 瑞士等工业发达国家已生产了多种商品化高速机床。
电主轴技术的发展趋势主要表现在以下几个方面：
关键技术： 1、动静压轴承层流、紊流流体惯性的计算算法的研究。 2、动静压轴承油腔结构的研究。 3、轴承闻声及变形控制技术的研究 4、润滑截止的研究。
轴承技术
陶瓷球轴承
优点
1、陶瓷的密度比轴承钢的密度低。同等条件下，离心力降低可以延 长高速轴承的寿命
2、陶瓷材料在高温条件下。强度和硬度保持不变。因而在高温条 件下可取代金属轴承材料。
3、陶瓷轴承的热膨胀系数低。
4、陶瓷材料的热润滑性好，有利于降低滚动体和套圈滚到的摩擦力。
缺点
制造困难，造价较高。
轴承技术
轴承动力学分析
滚动体所受的离心力和陀螺力矩 滚动体的离心力
滚动轴承的破坏形式主要有：疲劳破坏、磨损、塑形压痕、 烧伤和润滑失效等形式。 刚轴承的破坏：主要是接触疲劳脱落。 陶瓷球轴承的破坏主要是轴承钢套圈的接触疲劳脱落。
电主轴原理与结构
1. 1. 1 轴 壳 轴壳是高速电主轴的主要部件. 轴壳的尺寸精度和位置精度直 接影响主轴的综合精度. 通常将轴承座孔直接设计在轴壳上. 电 主轴为加装电机定子,必须开放一端. 大型或特种电主轴,可将轴 壳两端均设计成开放型. 1. 1. 2 转 轴 转轴是高速电主轴的主要回转主体. 它的制造精度直接影响电 主轴的最终精度. 必须对转轴进行严格动平衡测试. 部分安装在 转轴上的零件也应随转轴一起进行动平衡测试. 1. 1. 3 轴 承 高速电主轴的核心支承部件是高速精密轴承. 因电主轴的最高 转速取决于轴承的大小、布置和润滑方法,所以这种轴承必须 具有高速性能好、动负荷承载能力高、润滑性能好、发热量小 的优点 1. 1. 4定子与转子 高速电主轴的定子由具有高导磁率的优质矽钢片迭压而成. 转 子是中频电机的旋转部分,它的功能是将定子的电磁场能量转 换成机械能. 转子由转子铁芯、鼠笼、转轴三部分组成.
这些控制系统包括转子自动平衡系统、轴承油气润 滑与精密控制系统、定转子冷却温度精密控制系统、 主轴变形温度补偿精密控制系统等。并在此基础之 上，这些外国厂家如美国、日本、德国、意大利和 瑞士等工业发达国家已生产了多种商品化高速机床。
电主轴技术的发展趋势主要表现在以下几个方面：
关键技术： 1、动静压轴承层流、紊流流体惯性的计算算法的研究。 2、动静压轴承油腔结构的研究。 3、轴承闻声及变形控制技术的研究 4、润滑截止的研究。
轴承技术
陶瓷球轴承
优点
1、陶瓷的密度比轴承钢的密度低。同等条件下，离心力降低可以延 长高速轴承的寿命
2、陶瓷材料在高温条件下。强度和硬度保持不变。因而在高温条 件下可取代金属轴承材料。
3、陶瓷轴承的热膨胀系数低。
4、陶瓷材料的热润滑性好，有利于降低滚动体和套圈滚到的摩擦力。
缺点
制造困难，造价较高。
轴承技术
轴承动力学分析
滚动体所受的离心力和陀螺力矩 滚动体的离心力
滚动轴承的破坏形式主要有：疲劳破坏、磨损、塑形压痕、 烧伤和润滑失效等形式。 刚轴承的破坏：主要是接触疲劳脱落。 陶瓷球轴承的破坏主要是轴承钢套圈的接触疲劳脱落。
电主轴原理与结构
1. 1. 1 轴 壳 轴壳是高速电主轴的主要部件. 轴壳的尺寸精度和位置精度直 接影响主轴的综合精度. 通常将轴承座孔直接设计在轴壳上. 电 主轴为加装电机定子,必须开放一端. 大型或特种电主轴,可将轴 壳两端均设计成开放型. 1. 1. 2 转 轴 转轴是高速电主轴的主要回转主体. 它的制造精度直接影响电 主轴的最终精度. 必须对转轴进行严格动平衡测试. 部分安装在 转轴上的零件也应随转轴一起进行动平衡测试. 1. 1. 3 轴 承 高速电主轴的核心支承部件是高速精密轴承. 因电主轴的最高 转速取决于轴承的大小、布置和润滑方法,所以这种轴承必须 具有高速性能好、动负荷承载能力高、润滑性能好、发热量小 的优点 1. 1. 4定子与转子 高速电主轴的定子由具有高导磁率的优质矽钢片迭压而成. 转 子是中频电机的旋转部分,它的功能是将定子的电磁场能量转 换成机械能. 转子由转子铁芯、鼠笼、转轴三部分组成.
数控机床主轴驱动系统维修技术
数控机床主轴驱动系统维修技术
数控机床主轴控制功能
※实现主轴速度控制：CNC速度控制、PMC速度控制及特殊S码控制 ※实现主轴位置控制：主轴定位控制、主轴定向准停控制及伺服主轴控制 ※主轴功能控制：主轴自动换挡功能、主轴刚性攻丝功能及主轴CS轴功能 ※主轴辅助功能控制：主轴刀具松开/加紧控制、主轴冷却及润滑控制
数控车床主轴驱动系统组成
主轴驱动器
主轴电动机
主轴传动机构
主轴组件
主轴信号检测装置
主轴辅助控制装置
数控铣床或加工中心主轴驱动系统组成
驱动装置
主轴电动机
主轴传动机构
主轴组件
主轴信号检测装置
主轴辅助控制装置
一、数控机床主轴组件组成及装调
车床主轴组件 铣床主轴组件 带换挡主轴组件 电主轴
立式铣床/加工中心主轴组件的装配与调整
（三）FANUC系统主轴模块及功能连接
α主轴模块
αi主轴模块
αi-B主轴模块
主轴模块工作原理
DC Link：主轴模块主电路输入端子 STATUS：主轴模块状态显示窗口 （绿色LED）为主轴模块控制电路电源指 示
ALM（红色LED）为主轴模块故障指示 ERR（黄色LED）为主轴模块错误指示 “— —”不闪表示主轴模块启动就绪 “— —”闪烁表示主轴模块未启动就绪或 异常
10000-10000r/min
βi I 12 / 8000
系列号
感应异步电动机
电动机允许的最高转速
8000-8000r/min
输出功率
12- 11KW
2.FANUC系统串行主轴电动机内部组成
定子部件
转子部件
前后端盖（热敏电阻）
内装传感器
电动机风扇
数控机床主轴控制功能
※实现主轴速度控制：CNC速度控制、PMC速度控制及特殊S码控制 ※实现主轴位置控制：主轴定位控制、主轴定向准停控制及伺服主轴控制 ※主轴功能控制：主轴自动换挡功能、主轴刚性攻丝功能及主轴CS轴功能 ※主轴辅助功能控制：主轴刀具松开/加紧控制、主轴冷却及润滑控制
数控车床主轴驱动系统组成
主轴驱动器
主轴电动机
主轴传动机构
主轴组件
主轴信号检测装置
主轴辅助控制装置
数控铣床或加工中心主轴驱动系统组成
驱动装置
主轴电动机
主轴传动机构
主轴组件
主轴信号检测装置
主轴辅助控制装置
一、数控机床主轴组件组成及装调
车床主轴组件 铣床主轴组件 带换挡主轴组件 电主轴
立式铣床/加工中心主轴组件的装配与调整
（三）FANUC系统主轴模块及功能连接
α主轴模块
αi主轴模块
αi-B主轴模块
主轴模块工作原理
DC Link：主轴模块主电路输入端子 STATUS：主轴模块状态显示窗口 （绿色LED）为主轴模块控制电路电源指 示
ALM（红色LED）为主轴模块故障指示 ERR（黄色LED）为主轴模块错误指示 “— —”不闪表示主轴模块启动就绪 “— —”闪烁表示主轴模块未启动就绪或 异常
10000-10000r/min
βi I 12 / 8000
系列号
感应异步电动机
电动机允许的最高转速
8000-8000r/min
输出功率
12- 11KW
2.FANUC系统串行主轴电动机内部组成
定子部件
转子部件
前后端盖（热敏电阻）
内装传感器
电动机风扇
数控机床电气控制原理图 PPT
时，能自动将电源切除。
工作原理：
按SB2
按SB1
KM1 电动机正 通电 转运行
KV动合触点闭合
KM1断电 KM2通电
（开始制动）
n≈0,KV复位
KM2断电（制动 结束）
停止
起动
速 度 继 电 器
一、反接制动控制
2.可逆运行的反接制动控制
反接制动特点： 制动迅速，效果好，但冲击效应 较大，通常仅适用于10KW以下的小容量电动机。
(1) 使接触器线圈KM通电； (2) 使线圈KM不能自锁。
3 既能长动又能点动的控制电路
开关切换 点动控制：SB3闭合 连续控制：SB2闭合
点动控制：SA断开 连续控制：SA闭合
4.多地控制
特点： 在两地或多地控制同一台电动机的控制方式
启动(常开)按钮并联，停止(常闭)按钮串联 工作原理：
9、电路图中触点文字符号下面的数字表示该电器线 圈所处的图区号。 10、需要测试和拆、接外部引线的端子，应用图形符 号“空心圆”表示。电路的连接点用“实心圆”表示。 11、中性线（N）和保护接地线（PE）放在相线之下。
2.2.3 符号位置的索引
当某图号仅有一页图样时，只写图号和图区的 行、列号，在只有一个图号多页图样时，则图号 可省略，而元件的相关触头只出现在一张图样上 时，只标出图区号。
互
锁
KM1
KM2
2、自动往返正反转控制电路
工作台自动往返控制
根据上图控制线路，如果要求工作台到达前端时要停留 一下再后退，怎么办？
3.顺序控制
要求几台电动机的启动或停止按一定的先后顺序来完成 的控制方式
主电路实现顺序控制 控制电路实现顺序控制
顺序启动同时停止控制 顺序启动逆序停止控制
工作原理：
按SB2
按SB1
KM1 电动机正 通电 转运行
KV动合触点闭合
KM1断电 KM2通电
（开始制动）
n≈0,KV复位
KM2断电（制动 结束）
停止
起动
速 度 继 电 器
一、反接制动控制
2.可逆运行的反接制动控制
反接制动特点： 制动迅速，效果好，但冲击效应 较大，通常仅适用于10KW以下的小容量电动机。
(1) 使接触器线圈KM通电； (2) 使线圈KM不能自锁。
3 既能长动又能点动的控制电路
开关切换 点动控制：SB3闭合 连续控制：SB2闭合
点动控制：SA断开 连续控制：SA闭合
4.多地控制
特点： 在两地或多地控制同一台电动机的控制方式
启动(常开)按钮并联，停止(常闭)按钮串联 工作原理：
9、电路图中触点文字符号下面的数字表示该电器线 圈所处的图区号。 10、需要测试和拆、接外部引线的端子，应用图形符 号“空心圆”表示。电路的连接点用“实心圆”表示。 11、中性线（N）和保护接地线（PE）放在相线之下。
2.2.3 符号位置的索引
当某图号仅有一页图样时，只写图号和图区的 行、列号，在只有一个图号多页图样时，则图号 可省略，而元件的相关触头只出现在一张图样上 时，只标出图区号。
互
锁
KM1
KM2
2、自动往返正反转控制电路
工作台自动往返控制
根据上图控制线路，如果要求工作台到达前端时要停留 一下再后退，怎么办？
3.顺序控制
要求几台电动机的启动或停止按一定的先后顺序来完成 的控制方式
主电路实现顺序控制 控制电路实现顺序控制
顺序启动同时停止控制 顺序启动逆序停止控制
《Mastercam X4多轴数控加工基础与典型范例》读书笔记思维导图PPT模板下载
08 第8章 Mastercam X4五轴铣削... 第10章
010 Mastercam X4车 铣复...
目录
011 第11章 Mastercam X4 二 轴...
第13章
013 Mastercam X4数 控多...
第12章
012 Mastercam X4 四 轴...
本书从工程实用的角度出发，通过大量典型实例，深入浅出地介绍了mastercam x4多轴数控加工的流程、 方法和技巧。《mastercam x4多轴数控加工基础与典型范例》共包括13章，第1～5章介绍了mastercam x4多 轴加工技术，包括多轴数控加工专业知识、mastercam 加工操作与设置、多轴铣削、车削和线切割加工这些常 用技术；第6～13章由浅至深地安排了大量的mastercam 多轴加工实例，包括二维铣削加工、三维铣削加工、 五轴铣削加工、车削多轴加工、车铣复合加工、2轴线切割加工、4轴线切割加工、多轴雕刻加工。实例类型丰富、 覆盖面广、代表性强，按照入门—提高—经典的渐进方式，符合读者学习过程，易学易懂。读者即使此前毫无基 础，也可以迅速上手和提高。所有实例全部来自一线实践，应用性和实战性强，读者学习后举一反三，将可以掌 握mastercam各类数控多轴加工的方法、细节与技巧。
4.1.2 工件 设置
4.2.1 粗车加工 4.2.2 精车加工
4.2.3 车削螺纹 加工
4.2.4 径向车削 加工
4.2.6 截断车削
4.2.5 端面车削
rcam X4线切割 数...
5.2 线切割加工 方法
5.1 线切割加工 共同参数
5.3 本章小结
13.2 加工方 2
法分析
3 13.3 加工流
数控机床主轴控制系统PPT课件
波是等效的。如果对正弦波的负半周也做同样处理，即可得到 相应的2N个脉冲，这就是与正弦波等效的正弦脉宽调制波，如 图所示。
a)正弦波的正半波 b)等效的SPWM波形 与正弦波等效的SPWM波形
②产生SPWM波形的原理 SPWM波形可用计算机产生，即对给定的正弦波用计 算机算出相应脉冲的宽度，通过控制电路输出相应波 形，还可用专门集成电路产生，如产生三相SPWM波 形的专用集成电路芯片有HEF4752、SLE4520等；也 可用模拟电路产生，其方法是以正弦波为调制波，对 等腰三角
2.星--三角降压启动 特点：1)启动电流为全压启动电流的1/3； 2)适用于三角型运行、空载或轻载启动。(图5.3)
3.其它降压启动方式 1)定子绕组串电阻电(频敏电阻)降压启动； 2)定子绕组串电抗器； 3)自耦变压器降压启动。
5.2.2三相笼型感应电动机的制动
1.反接制动 特点：1)制动力矩大； 2)冲击电流和机械冲击力大； 3)工作时应与速度继电器配合使用。图5.4
波为载波的信号进行“调制”，原理如图所示。
采用模拟电路产生SPWM方法，就是用一个正弦 波发生器产生可以调频调幅的正弦波信号(调制波)， 用三角波发生器生成幅值恒定的三角波信号(载波)， 将它们在电压比较器中进行比较，输出SPWM调制电 压脉冲，图所示是调制SPWM脉冲的原理图。
SPWM调制脉冲原理图
1.感应式主轴电动机
特点 ：由变频器实施控制，可实现开环 或闭环控制。
2.永磁式伺服电动机
特点：由变频逆变器实现速度环的矢量 控制，动态响应好，但其输出恒功率范围 小。
为获得更好的主轴特性，采用矢量控制 技术的同时，现有数控机床专用感应式电 动机。
Байду номын сангаас
a)正弦波的正半波 b)等效的SPWM波形 与正弦波等效的SPWM波形
②产生SPWM波形的原理 SPWM波形可用计算机产生，即对给定的正弦波用计 算机算出相应脉冲的宽度，通过控制电路输出相应波 形，还可用专门集成电路产生，如产生三相SPWM波 形的专用集成电路芯片有HEF4752、SLE4520等；也 可用模拟电路产生，其方法是以正弦波为调制波，对 等腰三角
2.星--三角降压启动 特点：1)启动电流为全压启动电流的1/3； 2)适用于三角型运行、空载或轻载启动。(图5.3)
3.其它降压启动方式 1)定子绕组串电阻电(频敏电阻)降压启动； 2)定子绕组串电抗器； 3)自耦变压器降压启动。
5.2.2三相笼型感应电动机的制动
1.反接制动 特点：1)制动力矩大； 2)冲击电流和机械冲击力大； 3)工作时应与速度继电器配合使用。图5.4
波为载波的信号进行“调制”，原理如图所示。
采用模拟电路产生SPWM方法，就是用一个正弦 波发生器产生可以调频调幅的正弦波信号(调制波)， 用三角波发生器生成幅值恒定的三角波信号(载波)， 将它们在电压比较器中进行比较，输出SPWM调制电 压脉冲，图所示是调制SPWM脉冲的原理图。
SPWM调制脉冲原理图
1.感应式主轴电动机
特点 ：由变频器实施控制，可实现开环 或闭环控制。
2.永磁式伺服电动机
特点：由变频逆变器实现速度环的矢量 控制，动态响应好，但其输出恒功率范围 小。
为获得更好的主轴特性，采用矢量控制 技术的同时，现有数控机床专用感应式电 动机。
Байду номын сангаас
数控机床电主轴单元技术资料
2 电主轴的优点
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电主轴概述
电主轴具有结构紧凑、重量轻、 惯性小、振动小、噪声低、响应 快等优点， 而且转速高、功率 大，简化机床设计，易于实现主 轴定位，是高速主轴单元中的一 种理想结构。 电主轴轴承采用高 速轴承技术，耐磨耐热，寿命是 传统轴承的几倍。
4、我国电主轴技术的现 状及与国外的差距
电主轴原理与结构
1、电主轴由无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱动模 块和冷却装置等组成。 2、电机的转子采用压配方法与主轴做成一体，主轴则由前后轴 承支承。电机的定子通过冷却套安装于主轴单元的壳体中。 3、主轴的变速由主轴驱动模块控制，而主轴单元内的温升由冷 却装置限制。 4、在主轴的后端装有测速、测角位移传感器，前端的内锥孔和 端面用于安装刀具。
(1)在电主轴的低速大转矩方面 国外产品低速段的输出转矩可以达到300N· m 以上，有的更是高达600多N· m(如德国的CYTEC)，而国内目前则多在100N· m 以内。 (2)在高速方面 国外用于加工中心电主轴的转速已经达到75000r／min(意大利 CAMFIOR)，而我国则多在20000r／min以下。 (3)在电主轴的润滑方面 国外高速电主轴轴承已经普遍采用先进的油气润 滑技术，而我国则仍然以油脂润滑和油雾润滑为主。 (4)在电主轴的支承技术方面 国外已经有动、静压液(气)浮轴承电主轴(瑞士 IBAG等)、磁浮轴承电主轴(瑞士IBAG)的成熟商品，在我国则仍然处于科学研究 或小批量试制之中 (5)在其它与电主轴相关配套技术方面 如电主轴内装电机闭环矢量控制技 术、交流伺服技术、停机角向准确定位(准停)技术、C轴传动技术、快速启动与 停止技术、HSK刀柄制造与应用技术、主轴智能监控技术等，国内仍然不够成熟， 或不能满足实际应用需要
高速数控机床及其技术(ppt 115)
3．
高速加工机床的刀具系统要承受较高的温度和摩擦力， 刀具通常采用钛基硬质合金、聚晶金刚石、聚晶立方氮化硼 和陶瓷等材料。刀具几何角度和刀具结构要经过合理设计。 高速切削的刀柄部分必须满足刚性好、传递力矩大、体积小、 动平衡好、高速下切削振动小、装夹刀具后能够承受高的加 减速度和应力集中等要求。高速加工刀具所涉及的关键技术 有高速加工用刀具材料及制造技术和高速加工用刀具结构及 刀具几何参数的研究。在影响金属切削发展的各种因素中， 刀具材料及刀具制造技术起着决定性的作用，并推动了高速 加工的实用化。
⑤与常规加工工艺比较，可以简化加工工序从而降低加 工成本。如模具型腔的加工，用常规加工工艺是：毛坯退 火—粗加工—半精加工—淬火处理—电极加工—电加工—局部精 加工—人工抛光。而采用高速加工技术，则加工工艺可简化 为：毛坯淬火处理—粗加工—精加工—超精加工—局部加工。这 样就省去了电极制作的加工工序，降低了生产成本。
1．
所谓电主轴结构就是将电机的转子直接作为机床的主 轴，主轴单元的壳体就是电机座，并配合其他安全保障措 施，实现电机与机床主轴的一体化。电主轴结构的基本构 成如图8－3所示，它通常由电主轴单元、轴承及其润滑单 元、主轴冷却单元以及动平衡单元组成。
图8－3电主轴结构的基本构成
2．
图8－4为内装式电主轴结构。电动机的转子与机床的主 轴间是靠过盈套筒的过盈配合实现扭矩传递的，其过盈量是 按所传递扭矩的大小计算出来的。在主轴上取消了一切形式 的键连接和螺纹连接，便于使主轴运转部分达到精确的动平 衡。由于转子内孔与主轴配合面之间有很大的过盈量，因此， 在装配时必须先在油浴中将转子加热到200℃左右，然后迅 速进行热压装配。电动机的定子通过一个冷却套固装在电主 轴的壳体中。电主轴的过盈套筒直径在33～250mm之间有十 几个规格，最高转速可达180000r/min，功率可达70kW。
《数控机床系统连接与调试》读书笔记思维导图PPT模板下载
任务5.1 数控机 床回零控制
任务5.3 数控机 床急停控制
5.1.1 数控机床 参考点
5.1.2 返回参考 点常见故障
课堂训练 课外练习
5.2.1 数控 1
机床的硬件超 程和软件超程
5.2.2 硬件 2
超程的诊断与 解除
3 5.2.3 软件
超程的诊断与 解除
4
课堂训练
5
课后练习
5.3.1 急停按钮 5.3.2 急停控制
出版说明
项目1 数控机床的认知
任务1.1 FANUC数控
机床认知
任务1.2 数 控系统认知 及面板操作
1.1.1 数控 1
机床认知
2
1.1.2 数控 机床安全操作
3 1.1.3 数控
机床维护
4
课堂训练
5
课后练习
1.2.1 常见数控 系统认知
1.2.2 数控面板 认知
1.2.3 操作界面 认知
1.2.4 数控程序 处理
课堂训练
1.2.5 SIEMENS 系统面板认知
课后练习
项目2 数控机床电气控制认知
任务2.1 数控机 床常用电气元件
认知
任务2.2 数控机 床电气原理图识
读
任务2.3 数控机 床上电前的检查
任务2.4 上电过 程检查
2.1.1 数控机床 常用电源装置
2.1.2 数控机床 常用低压电器
课堂训练 课后练习
项目6 数控机床主轴系统的调 试与维修
任务6.2 变频主 轴调试与维修
任务6.1 数控机 床主轴系统的维
护与保养
任务6.3 串行数 字主轴的调试与
维修
6.1.1 主轴系统 认知
高速数控机床及其技术PPT课件讲义
1．
所谓电主轴结构就是将电机的转子直接作为机床的主 轴，主轴单元的壳体就是电机座，并配合其他安全保障措 施，实现电机与机床主轴的一体化。电主轴结构的基本构 成如图8－3所示，它通常由电主轴单元、轴承及其润滑单 元、主轴冷却单元以及动平衡单元组成。
图8－3电主轴结构的基本构成
2．
图8－4为内装式电主轴结构。电动机的转子与机床的主 轴间是靠过盈套筒的过盈配合实现扭矩传递的，其过盈量是 按所传递扭矩的大小计算出来的。在主轴上取消了一切形式 的键连接和螺纹连接，便于使主轴运转部分达到精确的动平 衡。由于转子内孔与主轴配合面之间有很大的过盈量，因此， 在装配时必须先在油浴中将转子加热到200℃左右，然后迅 速进行热压装配。电动机的定子通过一个冷却套固装在电主 轴的壳体中。电主轴的过盈套筒直径在33～250mm之间有十 几个规格，最高转速可达180000r/min，功率可达70kW。
到达vε点，切削温度达到最大值；当切削速度过了这个区域
到达C区后，随着切削速度的提高，切削温度降低，使得高速 切削成为可能且高速切削温度与常规切削温度基本相同。同 时由于高速切削时速度极快，使得95%～98%以上的切削热量 来不及传递给工件，就被切屑带走，工件基本上仍保持冷态 加工，从而减少了热敏材料工件的热变形。
3．
高速加工机床的刀具系统要承受较高的温度和摩擦力， 刀具通常采用钛基硬质合金、聚晶金刚石、聚晶立方氮化硼 和陶瓷等材料。刀具几何角度和刀具结构要经过合理设计。 高速切削的刀柄部分必须满足刚性好、传递力矩大、体积小、 动平衡好、高速下切削振动小、装夹刀具后能够承受高的加 减速度和应力集中等要求。高速加工刀具所涉及的关键技术 有高速加工用刀具材料及制造技术和高速加工用刀具结构及 刀具几何参数的研究。在影响金属切削发展的各种因素中， 刀具材料及刀具制造技术起着决定性的作用，并推动了高速 加工的实用化。