平磨电主轴——【电主轴的设计与选型】

• 电主轴的主要参数有：(1)主轴最高转速和恒功率转速范围：(2)主轴 的额定功率和最大扭矩：(3)主轴前轴颈直径和前后轴承的跨距等。 其中主轴最高转速、前轴颈直径和额定功率是基本参数。电主轴通 常装备在高速加工中心上，在设计电主轴时要根据用户的工艺要求，
采用典型零件统计分析的方法来确定这些参
数。
• 自动换刀装置：为了应用于加工中心，电主轴配备了自动换 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： 要实现电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电主轴的内置高速电动机， 变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹
• 常用轴向定位方法有：轴肩、套筒、圆螺母、挡圈、圆锥形轴头等 • 常用的周向定位方法有：键、花键、弹性环、销、过盈等联结，通
称轴毂联结
• 角接触球轴承一般必须在轴向有预加载荷条件下才能正常工作。预加载 荷不仅可消除轴承的轴向游隙，还可以提高轴承刚度、主轴的旋转精度，
抑制振动和钢球自转时的打滑现象等。一般说来，预加载荷越大，提高
刚度和旋转精度的效果就越好；但是另一方面，预加载荷越大，温升就
越高，可能造成烧伤，从而降低使用寿命，甚至不能正常工作。所以，
针对不同转速和负载的电主轴来选择轴承最佳的预加载荷值，就成为电 主轴制造厂家一个较为重要的技术诀窍。
• 对转速不太高和变速范围比较小的电主轴，一般采用刚性预加载荷， 即利用内外隔圈或轴承内外环的宽度尺寸差来施加预加载荷。这种 方式虽然简单，但当轴系零件发热而使长度尺寸变化时，预加载荷 大小也会相应发生变化。
• 当转速较高和变速范围较大时，为了使预加载荷的大小少受温度或 速度的影响，应采用弹性预加载荷装置，即用适当的弹簧来预加载
荷。பைடு நூலகம்
角接触球轴承配置特点
各种润滑方式的比较
• 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，理论上可以把电主轴看作一台高速电 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
• 在电主轴的设计中有几个要特别注意的，如电机的放置形式、轴承 的选用、润滑系统、冷却系统、动平衡等。它们是决定电主轴是否 能实现高速旋转的关键因素。
• 高速轴承技术：电主轴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。
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电主轴散热，通常对电主轴 的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，电主轴 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。
• 本文主要介绍了电主轴的工作原理、轴的设计、轴承技术以及关键技 术等。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。它主要应用在复合加工机床、多轴联动、多面体加 工机床和并联机床中。
• 电主轴是最近几年在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，在中高档数控机床中应用广泛。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。