高速电主轴的内部结构说明

合集下载

电主轴的工作原理、典型结构及优点

电主轴的工作原理、典型结构及优点

电主轴的工作原理、典型结构及优点打印引用发布时间:2010-04-25电主轴是高速数控加工机床的“心脏部件”,本文介绍了电主轴的工作原理、典型结构,阐述了电主轴的关键技术,总结了其发展趋势.1、概述由于高速加工不但可以大幅度提高加工效率,而且还可以显著提高工件的加工质量,所以其应用领域非常广泛,特别是在航空航天、汽车和模具等制造业中。

于是,具有高速加工能力的数控机床已成为市场新宠。

目前,国内外各著名机床制造商在高速数控机床中广泛采用电主轴结构,特别是在复合加工机床、多轴联动、多面体加工机床和并联机床中。

电主轴是高速数控加工机床的“心脏部件”,其性能指标直接决定机床的水平,它是机床实现高速加工的前提和基本条件。

2、电主轴的工作原理、典型结构及优点2.1 电主轴的工作原理电主轴就是直接将空心的电动机转子装在主轴上,定子通过冷却套固定在主轴箱体孔内,形成一个完整的主轴单元,通电后转子直接带动主轴运转。

2.2电主轴的典型结构电主轴单元典型的结构布局方式是电机置于主轴前、后轴承之间(如图所示),其优点是主轴单元的轴向尺寸较短,主轴刚度大,功率大,较适合于大、中型高速数控机床;其不足是在封闭的主轴箱体内电机的自然散热条件差,温升比较高。

1主轴箱体 2冷却套 3冷却水进口 4定子 5转子 6套筒7冷却水出口 8转轴 9反馈装置 10主轴前轴承 11主轴后轴承2.3电主轴的优点电主轴省去了带轮或齿轮传动,实现了机床的“零传动”,提高了传动效率。

电主轴的刚性好、回转精度高、快速响应性好,能够实现极高的转速和加、减速度及定角度的快速准停(C轴控制),调速范围宽。

3、电主轴的关键技术“电主轴”的概念不应简单理解为只是一根主轴套筒,而应该是一套组件,包括:定子、转子、轴承、高速变频装置、润滑装置、冷却装置等。

因此电主轴是高速轴承技术、润滑技术、冷却技术、动平衡技术、精密制造与装配技术以及电机高速驱动等技术的综合运用。

3.1电主轴的高速轴承技术实现电主轴高速化精密化的关键是高速精密轴承的应用。

高速电主轴精品PPT课件

高速电主轴精品PPT课件
瑞士Mikron公司,生产的机床配备了最高达 60000r/min的高速电主轴。
瑞士Fischer公司,推出了配有在线自动动平衡装置 的电主轴部件,可在一秒钟内消除80%-99%的由动 平衡引起的振动。
永磁同步电动机的电主轴问世,其转子为永久磁铁, 不发热,解决了内装式电动机散热不良的问题。
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
Thank You
在别人的演说中思考,在自己的故事里成长
脂润滑:粘度太大,而且没有冷却作用 油雾润滑:高速性能好、润滑可靠、压缩
空气冷却轴承;供油量无法精确控制,供 油过量,搅油发热严重,排出的废气中含 油量较多 油气润滑:供油量可调、能够实现微量最 佳润滑、污染小。
油 - 气润滑
按照实际需要,定时、 定量地供给油-气混合 物。 微小油滴在滚动体和内 外滚道间形成弹性动 压油膜,压缩空气带 走轴承产生的热量。
润滑方式和供气量 对轴承温度的影响
电主轴的发热和冷却
电主轴单元的内部有两个主要热源:
1主轴轴承
采用角接触陶瓷球轴承, 油气润滑,合理的预 紧力。
2内装式电动机
机械损耗、电损耗、磁损耗。 采用定子循环水冷却结构。
电主轴冷却方法
电主轴的常用冷却方法 是利用循环冷却水降 低主轴系统的温升。 分外水套和内水套两 种,冷却介质可以是 水或油。 电主轴运转时的温度一 般大于20°小于40°。
Thinking In Other People‘S Speeches,Growing Up In Your Own Story

电主轴结构组成与各功能介绍

电主轴结构组成与各功能介绍

电主轴结构组成与各功能介绍电主轴是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术,它与直线电机技术、高速刀具技术一起,将会把高速加工推向一个新时代。

电主轴包括电主轴本身及其附件,包括高速轴承技术、高速电机技术、润滑、冷却装置、内置脉冲编码器、自动换刀装置、高频变频装置等。

电动机的转子直接作为机床的主轴,主轴单元的壳体就是电动机机座,并且配合其他零部件,实现电动机与机床主轴的一体化。

高速轴承技术:其通常采用复合陶瓷轴承,耐磨耐热,寿命是传统轴承的几倍;有时也采用电磁悬浮轴承或静压轴承,内外圈不接触,理论上寿命无限。

高速电机技术:电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物,电动机的转子即为主轴的旋转部分,理论上可以把其看作一台高速电动机。

关键技术是高速度下的动平衡;润滑:电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑;也可以采用脂润滑,但相应的速度要打折扣。

所谓定时,就是每隔一定的时间间隔注一次油。

所谓定量,就是通过一个叫定量阀的器件,精确地控制每次润滑油的油量。

而油气润滑,指的是润滑油在压缩空气的携带下,被吹入陶瓷轴承。

油量控制很重要,太少,起不到润滑作用;太多,在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。

冷却装置:为了尽快给高速运行的主轴散热,通常对其外壁通以循环冷却剂,冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。

内置脉冲编码器:为了实现自动换刀以及刚性攻螺纹,主轴内置一脉冲编码器,以实现准确的相角控制以及与进给的配合。

自动换刀装置:为了应用于加工中心,配备了自动换刀装置,包括碟形簧、拉刀油缸等。

高速刀具的装卡方式:广为熟悉的BT、ISO刀具,已被实践证明不适合于高速加工。

这种情况下出现了HSK、SKI等高速刀具。

高频变频装置:要实现主轴每分钟几万甚至十几万转的转速,必须用一高频变频装置来驱动其内置高速电动机,变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹。

电主轴内部各系统简介ppt课件

电主轴内部各系统简介ppt课件

第三章
驱动系统
定子铁心
定子铁心是三相异步电动机磁路 的一部分。其槽中嵌放定子绕组。
由于旋转磁场相对于定子铁心以 同步转速旋转,所以铁心中的磁通是 交变的,为减小由于旋转磁场在定子 铁心中引起的涡流和磁滞损耗,定子 铁心通常采用导磁性能较好的厚度为 0.35~0.5mm表面涂有绝缘漆的硅钢 片叠装而成。为了嵌放定子绕组,硅 钢片的内圆表面冲有均匀分布的槽。
— 多元轴系技术实验室—
电主轴简介
张国烨 2015/11/30
Start 目 录
ห้องสมุดไป่ตู้电主轴
1
2
3
4 5
6
电主轴种类 换刀机构 驱动系统 支承系统 润滑系统 冷却系统
Start 序 言
电主轴简介
机床主轴根据驱动方式分为机械主轴和电主轴。机械主轴是 外置的电动机通过皮带或联轴器驱动主轴旋转;电主轴是由内 装式电动机直接驱动,从而把机床主传动链的长度缩短为零, 实现了机床的“零传动”,由于没有中间传动环节,有时又称它为 “直接传动主轴”。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。
LOGO
第三章
驱动系统
变频器
变频器是应用变频技术与微 电子技术,通过改变电机工作电 源频率方式来控制交流电动机的 电力控制设备。变频器主要由整 流(交流变直流)、滤波、逆变 (直流变交流)、制动单元、驱 动单元、检测单元微处理单元等 组成。变频器靠内部IGBT的开断 来调整输出电源的电压和频率, 根据电机的实际需要来提供其所 需要的电源电压,进而达到节能、 调速的目的。
第一章
电主轴分类

基于数控机床的高速电主轴结构分析

基于数控机床的高速电主轴结构分析

基于数控机床的高速电主轴结构分析摘要:笔者结合自己的具体工作,经过对数控机床中高速主轴的结构的分析和探讨,从轴承的技术设计到主轴的动平衡设计,在此基础上引出来超高速主轴的轴端设计的理论概念和方法,同时还给出了一些具体的优化技巧和改进措施。

关键词:电主轴超高速零传动笔者在实践中总结和发现,数控机床中的高速加工,其先决条件就是一定要确保主轴的值不能小于1×106。

研究表明,高速加工有着自身大功率、宽调速的特性。

要实现高速加工,最佳方法就是直接把主轴电机的转子、定子装入主轴组件,这样就会形成一个整体的电主轴,从而实现了主轴系统的“零传动”。

因为电主轴有着紧凑、惯性小、重量轻、动态特性好相对良好的优点,所以能够改善加工机床的实际动平衡,能够大幅度地消除了振动与噪声,因此,这种方式得到了高速切削机床行业的广泛关注。

由于电主轴工作过程中其转速相对比较高,所以在具体的结构设计和控制、制造过程都提出了严格的要求和实施范围。

比如主轴的动平衡、散热、支承、精密控制及润滑等。

1、主轴轴承的技术分析主轴轴承技术属于整个超高速主轴行业中的一个最重要的技术。

现在,在世界超高速机床行业,使用最为广泛的轴承形式就是动静压轴承、磁浮轴承和混合陶瓷轴承。

1.1 磁浮轴承磁浮轴承其实就是通过电磁力的作用,把整个转轴悬浮在相应空间的一种轴承,它的优点就是定子与转轴之间不出现任何的机械接触。

因为没有机械接触,所以转轴都能达到一个极值的转速。

它的结构特点就是磨损小、噪声小、能耗低、寿命长、无油污染、无需润滑,由于磁浮轴承属于可控的轴承,转子的具体位置完全可以自律,主轴阻尼和刚度都可以调整,这样在整个加工过程中是其他轴承无法替代的。

制约磁浮轴承广泛应用的主要原因有价格、发热以及复杂的控制系统等问题,所以很多只适用于一些特殊的场合。

1.2 动静压轴承动静压轴承属于综合了静压轴承和动压轴承两者优点的一种新型多油楔油膜轴承,它的优势就在于回避了静压轴承在高速运转下的发热和复杂的供油系统,防止了动压轴承停止与启动过程所发生的一些干摩擦,由于他的调速范围比较宽,有着良好的高速性能。

电主轴内部各系统简介

电主轴内部各系统简介
另外,变频器还有
第三章
驱动系统
电机
LOG O
1-主轴;2-轴承;3-前大盖; 4-壳体; 5-平衡环;6-定子;7-转子; 目前最常见8的-后是盖三相异步交流电动机,电主轴电机主要 由两大部分组成。一是固定不动的部分(简称定子),二是
可以自由旋转的部分(简称转子)。
第三章
驱动系统
定子铁心
LOG O
第一章
电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ轴分类
一般来说,不同的依 据,就有不同的分类方法。 比如说,根据轴承类型, 可分为滚动轴承电主轴 (角接触球轴承电主轴)、 液体轴承电主轴(动静压 电主轴)、气体轴承电主 轴和磁悬浮轴承电主轴; 根据电机类型,可分为异 步型电主轴和永磁同步型 电主轴。
按照应用来进行分类, 这种分类方法也是现在很 多厂家正在生产和使用的 一种方法,主要分为磨削 用电主轴、钻铣用电主轴、 车削用电主轴、加工中心 用电主轴、木工用电主轴、
LOG O
第三章
驱动系统
变频器
LOG O
变频器是应用变频 技术与微电子技术,通 过改变电机工作电源频 率方式来控制交流电动 机的电力控制设备。变 频器主要由整流(交流 变直流)、滤波、逆变 (直流变交流)、制动 单元、驱动单元、检测 单元微处理单元等组成。 变频器靠内部IGBT的开 断来调整输出电源的电 压和频率,根据电机的 实际需要来提供其所需 要的电源电压,进而达 到节能、调速的目的。
LOG O
第二章
电主轴分类
换刀机构
LOG O
第二章
电主轴分类 碟簧
(1)叠合(并联)方式 碟簧之间以头尾相接穿在轴上的 连接方式。其效果是弹力是一个 碟簧的n倍,行程为单个碟簧的行 程。如:四片平行叠法,行程为1 片,弹力为4倍。 (2)对合(串联)方式 碟簧之间头对头背对背式连接穿 在轴上的连接方式。其效果是弹 力是单个碟簧的弹力,行程为一 个弹簧的n倍。如:四片串联叠法, 行程为4片,弹力为1倍。 (3)混合方式 将上面两种方式混合使用,如: 二片平行三次串联叠法,行程为2 片,弹力为4倍,

电主轴内部各系统简介

电主轴内部各系统简介

(a)半闭口槽(b)半开口槽(c)开口槽
第三章
驱动系统
定子绕组 电机的启动性能会好一些,功率因数可以提高一些
LOGO
定子绕组
定子铁心
定子绕组是异布电动机定子部分的电路,作用是通入 三相交流电后,产生旋转磁场。它主要由定子铁心、定子 绕组组成,鼠笼型和绕线型异步电动机的定子结构是完全 一样的,定子绕组分单层绕组和双层绕组。
第二章
电主轴分类
换刀机构
LOGO
第二章
电主轴分类
碟簧
LOGO
(1)叠合(并联)方式 碟簧之间以头尾相接穿在轴上的连接方式。 其效果是弹力是一个碟簧的n倍,行程为单个 碟簧的行程。如:四片平行叠法,行程为1片, 弹力为4倍。 (2)对合(串联)方式 碟簧之间头对头背对背式连接穿在轴上的连 接方式。其效果是弹力是单个碟簧的弹力, 行程为一个弹簧的n倍。如:四片串联叠法, 行程为4片,弹力为1倍。 (3)混合方式 将上面两种方式混合使用,如:二片平行三 次串联叠法,行程为2片,弹力为4倍,
— 多元轴系技术实验室—
电主轴简介
张国烨 2015/11/30
Start
目录
电主轴
1 2 3 4 5
电主轴种类 换刀机构 驱动系统 支承系统 润滑系统 冷却系统
6
Start
序言
电主轴简介
机床主轴根据驱动方式分为机械主轴和电主轴。机械主轴 是外置的电动机通过皮带或联轴器驱动主轴旋转;电主轴是由 内装式电动机直接驱动,从而把机床主传动链的长度缩短为零, 实现了机床的“零传动”,由于没有中间传动环节,有时又称它为 “直接传动主轴”。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。

数控机床高速电主轴结构分析

数控机床高速电主轴结构分析

主 轴 是 直 接 体 现 机 床 性 能 的 关 键 部 件。 目前 , 数控 机 床 大量 采 用 内 装变 频 电动 机 的 主 轴 部 件 。 是 一 种 机 电一 体 化 的 功 它 能部 件 , 电 动机 转 子 与 主轴 是 一 体 的 , 其 无 需任 何 机械 连 接 。 改变 供 电的 频率 , 可 以 就 实现 主轴 调 速 这 种 模 块 化 、 列 化 的 功 能 部 件 称 为 系 电 主轴 。 常 由具 有 设计 和 制 造 高 速 、 精 通 高 度 、 频 调 速 电 主 轴 丰 富 经 验 的专 业 公 司 变 提供 , 品质 量 和 供 货 容 易 获 得 保 证 。 产
为“ 高频主轴 ”H g rq e c pn l) ( i h F e u n y S id e。 图l 所示 为 电 主 轴 的结 构 简 图 , 主 要 特征 其 是 将 电 动 机 内 置 于 主 轴 内 部 直 接 驱 动 主 轴 , 现 电动 机 、 轴 一 体 化 的功 能 。 主 实 主 电 轴 由无 外 壳 电机 、 轴 、 承 、 轴 单 元 壳 主 轴 主 体、 驱动 模 块 和 冷却 装 置 等组 成 。 机 的转 电 子 采 用 压 配 方法 与 主 轴 做 成 一 体 , 轴 则 主 由前 后 轴 承 支 承 。 机 的 定 子 通 过 冷 却 套 电 安装于主轴单元 的壳体中。 轴的变速 由 主 主 轴 驱 动 模 块 控 制 , 主轴 单 元 内 的 温 升 而 由冷 却装 置 限 制 。 主 轴 的后 端 装 有 测 速 、 在 测 角位 移 传 感 器 , 前端 的 内 锥 孔 和 端 面 用 1高速 电主轴的特点 高速 运 转 的 电主 轴 的 主 轴 形 式 是 将 主 于 安 装 刀具 。 工 作 原 理 和普 通 的 异 步 电动 机 的 工作 轴 电机 的 定 子 、 子 直 接 装 入 主 轴 组件 的 转 改 内部 , 即把 高 速 电 机置 于 精 密 主轴 内部 , 电 原 理 一 致 , 变 输 入 电 动 机 定 子 绕 组 的 电 在 主轴 的 电 机转 子 就 是 主 轴 , 轴 的 壳 体 就 流 频 率 和 励 磁 电压 获 得 各 种 转 速 。 加 速 主 通 减 是 电机 的 机座 , 现 了 变 频 调 速 电机 和 主 和 制 动 过 程 中 , 过 改 变 频 率 进 行 加 / 实 以免 电动机 温 升 过 高 。 由于 电动机 旋 转 轴一 体 , 机 直接 驱 动 主轴 , 成 电 主 轴 。 速 , 电 形 电 主 轴 取 消 了 电 机 到 主 轴 传 动 链 中 的 齿 磁 场 的 方 向取 决 于输 入定 子 三 相 交 流 电的 故 便 轮 、 带等 一 切 中 间环 节 , 力源 对 主 轴 的 相序 , 改 变 电主 轴输 入 电流 的 相 序 , 可 皮 动 直 接 传 动 , 动 链长 度 为零 , 现 了机 床 主 改 变 电 主 轴 的 旋 转 方 向 传 实

高速电主轴.

高速电主轴.

谢谢!!
电主轴Βιβλιοθήκη 结构原理图1.前轴承 2.定子 3.冷却水套 4.壳体 5.出水管 6.进气管 7.主轴 8.转子 9.进水管 10.后轴承
高速电主轴的优点
(1) 电主轴由内装式电动机直接驱动,省去了皮带、齿轮联 轴节等中间变速和传动装置,具有结构简单紧凑、效率高、 噪声低、振动小和精度高等特点。 (2)利用交流变频技术,电主轴可以在额定转速范围内实 现无级变速。 (3)电主轴更易于实现高速化,其动态精度和稳定性更好。 (4)由于没有中间传动环节,电主轴工作时运行更加平稳, 其精度寿命更长。 (5)实现电机和主轴的一体化、单元化,促进了机床模块 化和其他技术的发展。
油-气润滑设计
供油部分
供气部分
油气混 合部分
油气分 配部分
原理图
电主轴的冷却
电主轴两个主要的内部热源:内装式电动机的损耗 发热、轴承摩擦发热 冷却系统:针对定转子和轴承的发 热
温升的影响 (1)主轴、工件热变形; (2)导致永磁体的永久退 磁, 直接影响电机性能;
电主轴的动平衡技术
• 动平衡的稳定性决定了机床的加工质量和切削能力。 • 振动过大会出现剧烈的磨耗和破损, 增加主轴承载的动态 负荷, 降低寿命和精度。
高速电主轴及其结构
周李念 20122449 机自实验04班
高速电主轴概述
定义
机床主轴由内装式电动机直 接驱动,从而把机床主传动链 的长度缩短为零,实现了机床 的“零传动”,这种主轴电动 机与机床主轴“合二为一”的 传动结构形式,使主轴部件从 机床的传动系统和整体结构中 相对独立出来的电主轴单元, 俗称为“电主轴”。
电主轴关键技术
电主轴的要求
转轴是高速电主轴的主要零件之一, 转轴的材料一般 是经过轧制或锻造经切削加工的碳素钢或合金钢

电主轴的工作原理

电主轴的工作原理

电主轴的工作原理电主轴是一种用于机床加工的关键部件,它能够实现高速旋转,并提供必要的切削力和转矩。

本文将详细介绍电主轴的工作原理,包括结构组成、工作过程和性能特点等方面。

一、电主轴的结构组成电主轴主要由机电、轴承、主轴、冷却系统和传感器等组成。

1. 机电:电主轴通常采用交流机电或者直流机电,其功率大小取决于加工需求。

机电通过提供旋转力矩来驱动主轴进行高速旋转。

2. 轴承:轴承用于支撑和定位主轴,保证其稳定运转。

常见的轴承类型有滚动轴承和滑动轴承,可根据加工需求选择合适的轴承。

3. 主轴:主轴是电主轴的核心部件,负责承载切削工具和传递切削力。

主轴通常由高强度合金钢制成,具有良好的刚性和耐磨性。

4. 冷却系统:电主轴在高速旋转过程中会产生大量热量,为了避免过热对加工质量的影响,需要配备冷却系统,通过循环冷却液来控制温度。

5. 传感器:传感器用于监测电主轴的转速、温度和振动等参数,以确保其正常运行并及时发现异常情况。

二、电主轴的工作过程电主轴的工作过程可以分为启动阶段、稳定运行阶段和住手阶段。

1. 启动阶段:当电主轴启动时,机电会提供足够的起动力矩,使主轴开始旋转。

同时,冷却系统开始工作,确保主轴的温度在安全范围内。

2. 稳定运行阶段:一旦电主轴达到设定的转速,进入稳定运行阶段。

此时,机电通过恒定的电流供应持续提供驱动力矩,主轴保持稳定的旋转速度。

3. 住手阶段:当加工任务完成或者需要住手电主轴时,机电会逐渐减小电流供应,使主轴逐渐减速住手。

冷却系统继续工作,将主轴冷却至安全温度。

三、电主轴的性能特点1. 高速旋转:电主轴能够实现高速旋转,提供足够的切削速度和切削力,适合于高效率的加工需求。

2. 高精度:电主轴采用精密轴承和优质材料制成,具有较低的振动和轴向偏移,可保证加工精度。

3. 高刚性:主轴采用高强度合金钢制成,具有良好的刚性和抗变形能力,可承受较大的切削力和转矩。

4. 自动监测:电主轴配备传感器,能够实时监测转速、温度和振动等参数,及时发现异常情况并采取相应措施。

机械毕业设计832机床高速电主轴的结构设计(三维)说明书

机械毕业设计832机床高速电主轴的结构设计(三维)说明书

1绪论1.1 高速切削技术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·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。

高速电主轴解析

高速电主轴解析

谢谢!!
电主轴的电动机技术
• 电主轴将机床主轴与电机合二为一,形成内装式主轴驱动 系统,是机床的核心关键部件之一
高速精密轴承技术
滚动轴承

主要支承类型
磁悬浮轴承
动静压轴承
滚动轴承
(1)传统钢制球轴承 高速运转时将产生巨
大的离心力和陀螺力矩, 使得滚动体与轴承外圈的 接触应力急剧增大,使得 摩擦与温升增加,导致轴 承的运转条件变差,因而 钢制球轴承应用于电主轴 受到了一定限制。
(2)氮化硅陶瓷球轴承
具有转速高、温升低、 等优良特性,可弥补钢制 球轴承的不足,显著提高 电主轴的转速、刚度和寿 命。
磁悬浮轴承
(1)机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等; (2)可控轴承,转子位置能够自律,主轴刚度和阻尼可调; (3)价格昂贵,控制系统复杂,发热问题不易解决;
磁悬浮轴承原理图
动静压轴承
动静压轴承是能在流体静力润滑状态下,又能 在流体动力润滑状态下工作的滑动轴承
动压轴承
静压轴承
热态性能和动态性能的设定
电主轴的润滑
脂润滑
一次性永久润滑




油-雾润滑
具有润滑和冷却

双重作用


油-气润滑
精确润滑、润 滑油利用率高、 轴承发热量小、 无环境污染
油-气润滑设计
高速电主轴及其结构
周李念 20122449 机自实验04班
高速电主轴概述
定义
机床主轴由内装式电动机直 接驱动,从而把机床主传动链 的长度缩短为零,实现了机床 的“零传动”,这种主轴电动 机与机床主轴“合二为一”的 传动结构形式,使主轴部件从 机床的传动系统和整体结构中 相对独立出来的电主轴单元, 俗称为“电主轴”。

超高速电主轴结构综述

超高速电主轴结构综述

2002 年第 3 期 (总第 151 期)
部分解决了端面与锥面同时定位而产生的干涉问 题 。其刀柄设计成中空的结构 ,在拉杆力的作用下 , 短锥可径向收缩 ,实现端面与锥面同时接触定位 。 由于 锥 度 配 合 部 分 有 较 大 的 过 盈 量 ( 0. 02 ~ 0. 05mm) ,所需的加工精度比标准的 7/ 24 长锥配合所 需的精度低 。与其它类型空心锥联结相比 ,相同法 兰外径采用的锥柄直径较小 ,主轴锥孔在高速旋转 时的扩张小 ,高速性能好 。
21 润滑 超高速主轴必须采用合理的 、可控制的轴承精 密润滑系统来控制轴承的温升 ,来保证机床工艺系 统的精度和稳定性 。润滑方式的选择与轴承的转 速 、负荷 、容许温升及轴承类型有关 ,可按 dmn 值选 取 。超高速主轴中 ,dmn 值较高 ,通常选用不同形式 的油润滑 ,常用的形式有 :油雾润滑 、油气润滑 、喷射 润滑 、环下润滑等 。 以下是各种不同润滑方式的比较表 :
要实现超高速加工 ,主轴的 dmn 值至少应达到 1 ×106 以上 ,并且有大功率 、宽调速范围的特性 。最 佳适合超高速运转的主轴形式是将主轴电机的定 子 、转子直接装入主轴组件的内部 ,形成电主轴 ,实 现机床主轴系统的“零传动”。电主轴具有结构紧 凑 、重量轻 、惯性小 、动态特性好等优点 ,可改善机床 的动平衡 ,减小振动和噪声 ,在超高速切削机床上得 到了广泛的应用 。电主轴的工作转速极高 ,这就对 其结构设计 、制造和控制提出了非常严格的要求 ,并 带来了一系列技术难题 ,如主轴的散热 、动平衡 、支 承 、润滑及精密控制等 。在应用中 ,必须妥善地解决 这些问题 ,才能确保主轴稳定可靠的高速运转 ,实现 高效精密加工 。
的直径 (m) dm 滚珠轴承的节圆直径 (m) ωm 滚珠的

高速电主轴

高速电主轴

应用及发展趋势
主要应用于高速精密加工系统的集成:开放式数控系统概况 ,基于PMAC的数控加工系统集成。
•向高精度、高刚度方向发展 •向高速大功率、低速大转矩方向发展 •向精确定向(准停)方向发展 •向快速起、停方向发展 •向超高速方向发展 •电机形式与控制方式多样化方向发展
谢谢!!
电主轴基本知识
目录
电主轴概述
国内外技术现状
电主轴的关键技术
电主轴性能分析
应用及发展趋势
电主轴概述
定义
机床主轴由内装式电动机直 接驱动,从而把机床主传动链 的长度缩短为零,实现了机床 的“零传动”,这种主轴电动 机与机床主轴“合二为一”的 传动结构形式,使主轴部件从 机床的传动系统和整体结构中 相对独立出来的电主轴单元, 俗称为“电主轴”。
国内
我国数控机床用电主轴技术发展很快,但是高转速、高精度数控机床和 加工中心所用的电主轴,主要还是从国外进口。
我国数控机床用电主轴单元技术与国际水平的低速 大转矩方面:
1. 电主轴的低速大转矩方面 2. 高速方面 3. 电主轴的轴承润滑方面 4. 电主轴的支承方面 5. 其他与电主轴相关的配套技术方面。如主轴电动机矢
电主轴的精密装配
主轴与电动机转子、主轴与前后轴承、主轴与轴 承隔圈和定位过盈套、主轴与刀具、轴系与轴承 座、轴承座与壳体之间。
电主轴的防尘与密封
防止在电主轴高速运转条件下,微尘进入主轴轴 承,引起主轴振动,甚至使主轴轴承咬死。
电主轴的性能分析
• • • 精度和刚度特性 温升特性分析 动态振动特性 轴承的温升特性是制约其提高转速的主要原因; 振动直接影响工件的表面加工质量;
油-雾润滑
具有润滑和冷却 双重作用

高速电主轴

高速电主轴

一、高速电主轴
在秦川机械发展有限责任公司横向课题“高速电主轴动态特性实验台研究”的支持下,研究所开展了高速电主轴结构设计、性能测试实验平台设计等研究工作。

高速电主轴结构图
高速电主轴实物图
高速电主轴性能测试实验平台
二、齿轮减速器性能测试系统
为了研究齿轮减速器静态、动态性能,研究所进行了齿轮减速器机械传动精度、刚度和回差、灵敏度和回零精度、过度过程、摩擦特性、环境适应性和寿命等性能指标的测试评价。

设计了齿轮减速器性能测试软、硬件系统。

该系统采用以扭杆弹簧为核心的加载方式,通过两个齿轮减速器之间的转矩差来为试验减速器提供负载。

这种加载形式结构简单、可靠性高、精度高,可实现低速下双向加载。

已申请中国国家发明专利“齿轮减速器试验台用扭矩弹簧加载器”,专利号ZL200410026393.X。

齿轮减速器性能测试实验平台
齿轮减速器性能测试软件界面
发明专利证书
三、数字化加工多源多工序质量的全息评估与协同优化控制
本课题是国家973计划“数字化制造基础研究”的子项目。

旨在构建复杂精密零件数字化加工中关键工序的质量信息获取传感网络,。

目前我们已初步建成复杂精密零件数字化加工多源多工序质量特征检测传感网络最小系统;建立起在铣削中基于主轴电机电流的刀具破损检测系统理论模型;并进行了主轴电机电流、加速度与切削力测量方面的实验。

多源多工序质量特征检测传感网络最小系统。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

高速电主轴的内部结构说明
高速主轴单元主要有高速电主轴,气动主轴和水动主轴。

其中高速电主轴最为常见,高速电主轴单元是高速加工机场中最为关键的部件之一。

目前大多数电主轴结构都是把加工主轴与电机转轴做成一体,以实现零传动。

同时电机外壳带有冷却系统,高速电主轴主要有带冷却系统的壳体,定子、转子、轴承等部分组成,工作时通过改变电流的频率来实现增减速度。

由于高速电主轴要实现高速运转,以下几个零部件质量直接影响着高速电主轴的性能。

(1)转轴是高速电主轴的主要回转体。

他的制造精度直接影响电主轴的最终精度。

成品转轴的形位公差尺寸精度要求很高,转轴高速运转时,由偏心质量引起震动,严重影响其动态性能,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。

(2)高速电主轴的核心支撑部件是高速精密轴承。

因为电主轴的最高转速取决于轴承的功能、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、发热量小等优点。

近年来,相继开发了动静压轴承、陶瓷轴承、磁浮轴承。

动静压轴承具有很高的刚度和阻尼,能大幅度提高加工效率、加工质量、延长寿命,降低加工成本;而且这种寿命为半无限长。

磁浮主轴的高速性能好、精度高、容易实现诊断和在线监控。

但这种主轴由于电磁测控系统复杂,价格十分昂贵,而且长期居高不下,至今未能得到广泛应用。

目前市场上应用最广泛的就是陶瓷轴承,一般的角接触陶瓷轴承内外圈都是钢圈,滚动体是陶瓷材料。

陶瓷具有密度小,刚度好,热膨胀系数小等优点。

而且在理论计算和接触疲劳试验和压碎试验表明,混合式陶瓷轴承首先失效的是钢圈而不是陶瓷球。

由于前面三种轴承理论寿命均为无穷大,特别是磁悬浮轴承还具有自动调节偏心等优点,在未来超高速机床市场上,随着技术的发展,磁悬浮轴承应是发展方向。

而在一般的高速加工机床中,混合式陶瓷轴承或纯陶瓷轴承也将具有广泛的使用场合。

(3)润滑系统
采用良好的润滑系统对高速电主轴性能有着重要的影响。

典型的润滑方法是采用油雾润滑或气油混合物润滑。

前者主是把润滑油雾化在对轴承进行润滑,润滑油不可再回收,对空污染较严重。

后者是直接把润滑油利用高压空气吹进轴承,润滑作用的同时还起到散热的作用。

(end) 文章内容仅供参考() ()(2010-7-1)
本文由无锡汽车租赁 奶茶店加盟 联合整理发布。

相关文档
最新文档