木工机械用高速电主轴特点及关键技术分析
木工机械用高速电主轴特点及关键技术分析
轴特殊的要求 ,所 以需要选择一次性永久 的脂润滑 悒 是 油脂 的流动性能不好 ,还会产生一定 的热阻力 ,散热效果 。 。
速 主 轴单 元 上 大 面 积 推 广 并不 实 用 。 空气 动 静 压 轴 承 是
轴的电机转子直接和主轴配合联结 ,增加 了主轴的转动惯 量 ,容易引起 主轴 的振动 ,因此木工 机械 用高速电主轴l 的
圈仍采用刚质材料。混合陶瓷球轴承可以安全地采用脂 润
滑 ,能 很 好 的 满 足 生 产 要 求 。 为 了 提 高 轴 承 的 刚 度 和承 载
能 力 ,可 以 两个 或 多 个 混 合 陶 瓷球 轴 承 组 配 使用 。
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与加 工技术
2木 工 电主 轴 的结 构 特 点
木 工 切 削 机床 由于 与普 通 的 金 属 切 削 机 床 的 工 作 条 件 不 一 样 ,加 工 的 材 料是 木材 或 者 木 质 复 合 材 料 ,木 材 纤 维 与金 属 材 料 不 同 ,没 有 均匀 的金 相 组 织 ,而 是 具 有 一 定 的 方 向 性 ,加 工 时 切 削 力 的 波 动 较 大 。 加 工 环 境 粉 尘 比较 多 ,木 材 加 工 不允 许 液 体 润 滑 与 冷却 以 防 止 污 染 成 品 。 因 此 木 工 电主 轴 要 经 过 特 殊 设 计 ,它 与 金 属 切 削 电 主 轴 相
比 ,大致 有 以下 特 点 :
冷 却 ,并 吹 散 切 屑 过 程 中产 生 的粉 尘 。具 体 设 计 可 以将 传
一
统 的主轴冷却水套改换成带多片散热片的铬辔 ,在 电主轴 j
高档数控机床高速精密电主 轴关键技术及应用 公告
高档数控机床高速精密电主轴关键技术及应用公告全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:高档数控机床高速精密电主轴关键技术及应用随着科技的不断发展,数控机床作为制造业的重要装备之一,正逐渐成为制造业的主力军。
而高档数控机床的核心部件之一——高速精密电主轴,更是决定了整个机床性能和加工质量的关键部件。
本文将重点介绍高档数控机床高速精密电主轴的关键技术及应用。
一、高速精密电主轴的定义和特点高速精密电主轴是数控机床上用于驱动刀具旋转的核心部件,它直接影响了机床的加工精度、效率和稳定性。
一般来说,高速精密电主轴具有以下几个特点:1. 高速转速:高速精密电主轴的工作转速通常在10000rpm以上,甚至可以达到50000rpm以上。
高转速可以提高加工效率,缩短加工周期。
2. 高精度:高速精密电主轴需要具有极高的旋转精度和稳定性,以保证加工的精度和表面质量。
4. 高功率密度:高速精密电主轴需要具有高功率密度,以满足大功率输出的要求,同时尽可能减小轴体体积和重量。
1. 轴承技术:高速精密电主轴的轴承是其最关键的部件之一,直接影响轴的精度、稳定性和寿命。
目前主要采用陶瓷球轴承、陶瓷滚珠轴承和气体轴承等高速轴承技术。
2. 动平衡技术:高速精密电主轴在旋转时会产生不小的离心力,需要采用动平衡技术来消除不平衡导致的振动和噪音。
3. 冷却技术:高速精密电主轴在高速运转时会产生大量热量,需要采用有效的冷却技术来保持轴的温度稳定,避免发热过高导致零部件热变形。
4. 控制技术:高速精密电主轴需要配备精密的控制系统,以实现精准的转速控制、负载检测和自适应控制等功能。
5. 结构设计:高速精密电主轴的结构设计需要考虑到刚性和轻量化的平衡,同时保证轴体的稳定性和可靠性。
高速精密电主轴广泛应用于汽车、航空航天、铁路、军工等领域,主要用于高精度、高效率的加工。
具体应用包括精密零件加工、高速铣削、高速车削、高速钻孔等领域。
目前国内外一些知名数控机床制造商,如哈斯、西铁城、FANUC 等,都大量采用了高速精密电主轴技术,使其生产的数控机床具有更高的加工精度和效率,受到了市场的广泛认可。
高精高速高效的机床功能部件——电主轴
结构紧凑 、安装方便等优点。
电主 轴 的具 体 优 势体 现 在 以下 几点 :
使用不同精度级别的夹具 ,机床不但可以进行粗加
工 ,也 可 以进 行精 加 工 。
( )电主轴是 高精 主轴技术和高速 电动机的 1
结 合 体 ,使 机 床 省 去 了 齿 轮 和 皮 带 等 机 械 传 动 环
的角加 ( )速度 ,以实现主轴的瞬时升降速与准 减
确起 停 的 功 能 。
平。
高速加 工机床的厂家和关键零部件如高速电主轴和
高 速 数 控 系统 的 厂 家 ,且 均 已具 备 一 定 的 基 础 和 实 力。但针对 这一领域 的技 术特点和 发展现 状 ,
需要国家相关主管部 门出台相关的鼓励政策,进行 引导 ,只有这样 ,中国高速加工机床发展的瓶颈才 能被逐一快速解决 ,才能更快更好的服务于国内汽 车 、航空航天、模具等产业 ,提升这些产业的全球 竞争力。 MW ( 收稿 日期 :2 10 1 ) 0 18 9
节 ,使 机 床布 局 更 为 紧凑 合 理 ,同时 机 床 的噪 声可
以大 大 降低 。
( ) 电主 轴 采 用 高精 度 (4 )的 角接 触 球 2 P级 轴 承 ,使 电主 轴 的 输 出 精 度 最 高 达 到05 l .~ m, P 常规 电主 轴 要 求 主 轴 的 径 向 圆 跳 动 小 于 5Pm ,轴 向 窜 动 小 于 2 m。在 实 际生 产 中 ,根 据 工 况 选 择
的 高 速 电主 轴 相 对 国 内其 他厂 家 ,具 有转 速 高 、 回 转精 度高 、振 动 小 、温 升 小 、输 出扭 力大 ,从 而 得 到很 高 的 加 工效 率 和 加 工精 度 及 表 面加 工 质量 ,达 到 了 国外 同 类 产 品水 平 。另外 ,由于 其健 全 的 研 发 设 计 及验 证 体 系 、高 精 度 的制 造 能 力 成 熟 的 品质 控 制体 系 ,产 品 可 靠性 及 寿 命远 高 于 国 内 同类 产 品 水
国内外木材加工高速电主轴技术现状
仿形镂铣机 、数控镂铣机 、 自动封边机 等 ,逐 渐发展到木材加工 中心 、五轴数控机床 、并联
式数控机床 、封边加工 中心等高档数控机床 ,
并 且 带 动 了木 结 构 建 筑 构 件 加 工 、木 门加 工 、 木 窗 加 工 等 成 套 设 备 的 发 展 ,以及 四 面刨 、直
置 ,检测刀具交换位置 ,有效地保护操作者安
全。
线修边机 、榫槽机等普通木工机床的高速化。
质 比热容较大 ,冷却 效果较好 ,但是冷却 回路
结构 比较复杂 。气体介 质冷却结 构相对简单 ,
成 本较 低 。
电主轴具 有高速 、高精度等特点 ,同时根
据 木 材 加 工 的环 境 要 求 ,需 要 电 主轴 具 有 空 气
基金项 目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项 ,项 目编号 :C FN 20 K 9 A I T 09 0 。
Ab ta tTh h ac e it s an l s i c to fh g — p d el ti pn e f rw o d s r c : e c ar t rs i d ca sf a i n o i h s ee ec rc s idl o o c i p c s ig a e b ifit d c d i h a eL te p s n i a in a d d v o me t o r e sn r r r u e n t e p p h r o
3 1 形镂铣 机和 数控 镂铣 机 .仿
高速木工机械电主轴热态特性分析
计 , 电主 轴 中 的 H K拉 刀 机 构及 后 支 座 不参 加 有 S
速木 工机 械 电主轴 的两 个 主要 内部 热 源.
2 1 内装 式 电 动 机 的 损 耗 发 热 .
对 于 角 接触 球 轴 承 , 当量 静载 荷 按 下 述 两式 其
计 算 , 取 其 中较大 值. 并
电 机 转 子 和 定 子 的 发 热 来 源 于 电 机 的 损 耗 .电 机 的 损 耗 一 般 分 为 4类 : 械 损 耗 、 损 耗 、 损 耗 机 磁 电
P。 . F =1 4 一0 1 , . F, () 5
式 () ,, 1 中 Q—— 轴 承 摩擦 发热 量 , W;
— —
摩擦 总 力矩 , m N・ m;
P 为 决定 轴 承摩 擦力 矩 的计算 载荷 , . N
轴 承 中 径 d ( m) m 为
矗 : ,
1 )主轴 密 封 要 求 比一 般 电 主轴 要 求 更 高 .因
收 稿 日期 : 0 9—0 一l 20 9 4 作 者 简 介 :王 娟 , , 士 研究 生 , 究 方 向 为 高速 木 工 机 械 电 主轴 空 载 热 平衡 问题 ; 女 硕 研
汤晓华 , , 授 , 男 教 主要 从 事 机 电 一 体化 及 视 频 检 测 技术 方 面 的 研 究 .通 讯 作者
— —
荷大小 及 轴承 转速 有关 的摩 擦 力 矩 分量 .在 滚 动轴
主轴的结构特点和技术要求
主轴的结构特点和技术要求主轴是机床上用于安装工件和切削工具的旋转轴线,是机床实现切削加工的核心部件之一、主轴的结构特点和技术要求主要包括以下几个方面:一、结构特点:1.高刚性:主轴需要具有足够的刚性,以保证在高速运转时不会发生振动和变形,确保切削精度和表面质量。
2.高精度:主轴需要具备较高的运动精度,以满足加工工艺要求,在切削和转磨过程中保持较小的偏差和误差。
3.高转速:主轴需要能够承受较高的转速,以满足高速切削的需求,并能确保切削工具的稳定性和切削效果。
4.能量转化:主轴需要能够有效地将电机或传动装置的动力传递给切削工具,以实现切削加工。
二、技术要求:1.外表面质量:主轴的外表面需要经过精细的加工和研磨,以确保表面光洁度和粗糙度在允许范围内,以减小与切削工具的接触阻力和磨损。
2.重量平衡:主轴要求具备较高的轴向和径向平衡性,以减小振动和噪音,提高工作稳定性和切削精度。
3.刚性设计:主轴的结构设计需要考虑刚性要求,采用合理的形式和材料,以提高刚性和稳定性,并减小形变和振动。
4.导向系统:主轴的导向系统需要具备较高的精密度和可靠性,采用高强度、低磨损的材料和润滑方式,以保证加工精度和寿命。
5.动力传动:主轴的动力传动方式需要选用高效率、低噪音、高可靠性的技术,包括直接驱动、间接驱动、螺旋传动等多种形式。
6.温度控制:主轴需要具备良好的温度控制系统,以确保主轴在运行过程中的温度稳定性,防止由于温度变化引起的尺寸变化和热变形。
总结:主轴作为机床的核心部件之一,其结构特点和技术要求的优劣直接影响机床的加工能力和精度。
因此,在设计和制造主轴时,需要充分考虑刚性、精度、转速、能量转化等方面的要求,并结合工艺要求选择合适的材料和加工工艺,以提高主轴的质量和性能。
同时,注重主轴的使用和维护,定期保养和保养主轴,以延长主轴的使用寿命。
高速主轴
将机床主轴与主轴电机融为一体的技术
01 产品介绍
03 应用前景
目录
02 合理润滑 04 新技术
05 历史沿革
07 优势分析
目录
06 变速方式
高速电主轴是最近几年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。高速数控机床主传 动系统取消了带轮传动和齿轮传动。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,因此可做成“主轴单元”,俗称“电主轴”(ElectricSpindle,Motor Spindle)。
实验表明,加大压力比采用常规压力进行油气润滑可使轴承的转速提高20%。喷射润滑是直接用高压润滑油 对轴承进行润滑和冷却的,功率消耗较大,成本高,常用在dn值为2.5×106以上的超高速主轴上。
应用前景
方案简述
工艺要求
高速电机一般应用于数控雕刻机、精密磨床及高速离心设备等设备,本方案以数控雕刻机为例来阐述S350变 频器在高速电机上的应用。
数控机床在实际生产中,并不需要在整个变速范围内均为恒功率。一般要求在中、高速段为恒功率传动,在 低速段为恒转矩传动。为了确保数控机床主轴低速时有较大的转矩和主轴的变速范围尽可能大,有的数控机床在 交流或直流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速,使之成为分段无级变速。
优势分析
在高速主轴单元中,由于机床既要进行粗加工,也要进行精加工,因此对主轴单元提出了较高的静刚度和工 作精度的要求。另外,高速机床主轴单元的动态特性也在很大程度上决定或者制约了机床的价格质量和切削能力。 当切削过程出现较大的在振动时,会使刀具出现剧烈的磨损或破损,也会增加主轴轴承所承受的动载荷,降低轴 承的精度和寿命,影响加工精度和表面质量。因此,主轴单元应具有较高的抗振性。
木工机械用高速电主轴设计与性能分析的开题报告
木工机械用高速电主轴设计与性能分析的开题报告一、选题背景随着现代制造技术的不断发展,木工机械在家居、建筑等领域中扮演着重要的角色。
其中,高速电主轴作为核心件,对于机器的性能和加工效率起到至关重要的作用。
在木工机械行业,高速电主轴要求具有高精度、高效率、低噪音等优秀的性能,以满足市场的需求。
因此,本文选取“木工机械用高速电主轴设计与性能分析”为研究课题,对其进行探究。
二、研究内容和目标本文旨在通过对木工机械用高速电主轴的研究和设计,深入分析其电机、轴承、定位器以及冷却系统等方面的性能,最终实现降低工艺成本、提高加工精度和效率等目标。
具体来说,研究内容包括以下几个方面:1. 电机系统的设计:通过对电机类型、功率、工作电压等方面进行研究,确定最优的参数组合,以实现高效平稳的工作。
2. 轴承系统的设计:考虑到高速电主轴的运转速度较快,采用高精度陶瓷轴承,必须确保其能够承受耐磨损、耐高温、低摩擦等特殊要求。
3. 定位器的设计:针对木工机械加工时对于精度的要求,需要通过数控加工等手段,设计出高精度的定位器及调整系统,确保精度满足加工要求。
4. 冷却系统的设计:由于高速电主轴在运转时会产生较大的热量,对轴承及电机产生损伤,同时也会对加工件就产生不homework加的影响。
因此,设计出有效的冷却系统,为高速电主轴提供稳定的工作温度,以保护其稳定运行,提高机器的使用寿命。
三、研究意义本文的研究内容对于提升木工机械高速电主轴的性能和优化其技术参数具有重要的实践应用和经济意义。
其研究成果能够帮助企业提高生产效率和企业的市场竞争力,同时还能为相关领域的研究人员提供更多关于机械制造技术的研究方向。
四、研究计划1. 前期调研:了解市场需求,分析目前木工机械用高速电主轴的发展现状及其存在的问题。
2. 理论分析:通过分析木工机械高速电主轴的特点,并结合电机、轴承、定位器以及冷却系统等方面的理论知识,设计出合理的研究方案。
3. 实验研究:通过实验研究,对木工机械用高速电主轴的电机、轴承、定位器和冷却系统等方面的性能进行测试和分析。
数控机床高速电主轴技术综述报告
数控机床高速电主轴技术综述报告随着数控机床的发展,高速电主轴技术逐渐成为数控机床的重要组成部分。
本文将综述数控机床高速电主轴技术的发展现状、挑战和前景。
1.发展现状高速电主轴技术是指将电机与主轴整合在一起,以实现高速、高精度和高效率的加工。
这种技术在数控机床行业得到广泛应用,并在不断发展中。
其次,高速电主轴技术在加工精度方面取得了长足的进步。
传统机床主轴存在动静平衡和热变形等问题,限制了加工精度。
而高速电主轴技术采用电机直接驱动主轴,减少减速传动部件,降低了动静平衡问题,提高了精度。
同时,高速电主轴技术利用高速运转产生的离心力将液体或气体注入轴承,形成微气体轴承,有效抑制了热变形,进一步提高了加工精度。
最后,高速电主轴技术在振动和噪音控制方面也取得了一定的成就。
高速运转的传统机床主轴容易产生振动和噪音,影响加工质量和工作环境。
高速电主轴技术通过电机驱动主轴,提高了运转平稳性,减少了振动和噪音。
2.技术挑战然而,高速电主轴技术在发展过程中也面临着一些挑战。
首先,高速电主轴技术需要解决热问题。
高速运转会导致主轴产生大量的热量,如何有效散热是一个关键问题。
目前,通过轴承内的液体或气体注入来进行主轴冷却已经成为一种常见的解决方案。
此外,还有一些技术如陶瓷轴承、液氮冷却等也在不断研发中。
其次,高速电主轴技术需要解决动静平衡问题。
高速运转会产生离心力,增加主轴的不平衡。
传统的方案是采用平衡块进行动静平衡,但这种方式存在一定的局限性。
新的方案如在线动平衡和振动传感器反馈调整等的发展为解决这个问题提供了新的途径。
最后,高速电主轴技术需要解决驱动技术问题。
高速电主轴对电机的驱动要求非常高,如何实现高速转子的精确控制是一个重要挑战。
目前,采用高性能的伺服电机和调速器已经成为一种常见的解决方案,并且在不断推进优化。
3.发展前景高速电主轴技术在数控机床行业有着广阔的应用前景。
首先,随着制造业对加工效率和精度要求的不断提高,高速电主轴技术将成为机床制造商的技术发展方向,有望在未来得到更广泛的应用。
高速电主轴的关键技术及发展趋势
高速 下快速 响应 , 可 以实现很 高的速度
年代 , 主要用于零件内表面磨削 , 这
和加速 度 , 且定 位准确 、 因此在高精度
机床加工中得到了广泛的应 用 随着
种电主轴的功率低 , 刚度小 , 并且它采用
无内圈式 向心推 力球轴承 , 限 制了高速
电主轴的产业化 。 到 年代 , 随着国内
件 , 在超高速机床 中得到 了广泛的应用 , 它克服 了传统主轴 系统在 高速 下打滑 、 振动和噪声大 、 惯量大等缺点 , 有效的改 善了主轴高速情况下的整体性能 ' 主轴机 械结构紧凑 电
国内高速电主轴的研究现状
国内对电主轴技术的研究始于
纪
转动惯 量小 , 能在
世
轴研究也得到了很 大的发展 。 同济大学 、 北 京机床研究所 和上海机床 厂在高速电 主轴 方面也取得 了很 大的成就 。 目前国 内生 产 的 磨 削 用 电 主 轴 的 转 速 在 以内
哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院 杨贵杰 秦冬冬
引言
电主 轴是将主轴 电机 的定子 、 转子 直接 装入 主轴组 件内部 , 较传统 的皮带
和高精度转子位置测角技术 、 冷却技术 、 摩擦 与润滑等多种 交叉学科技术于一体 , 是一种典型 的机 电一体化产 品 。 目前已 成 为国内外高速数 控系统研究的热 点问
担 。 目前 国内外高速 电主轴 润滑和冷却
系统 , 一般均采用油气润滑系统 ”, '“〕。 因 此 为使润滑 和冷却 系统 满足 电主轴在高
向高速大功率 、 低速大转矩方向 发展
现代数 控机床需要 同时能够满足低
的不 断进步 和成 熟 , 在满足 成本要 求的 情况下 , 磁悬浮 轴承将 由一 些特殊场合
高速电主轴动力学特性分析综述
《机械模态分析与实验》结课论文高速电主轴模态分析综述班级研1201姓名赵川学号2012020003高速电主轴模态分析综述前言高速电主轴是高速机床的核心部件, 它将机床主轴与变频电机轴合二为一, 即将主轴电机的定子、转子直接装入主轴组件内部, 也被称为内装式电主轴( Built- in Motor spindle) ,其间不再使用皮带或齿轮传动副。
其具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等优点, 并改善了机床的动平衡, 避免振动和噪声, 在超高速机床中得到广泛应用。
随着科学技术的发展,高速精密加工技术已广泛应用于高端装备制造各个行业。
高速精密数控机床目前成为现代化制造业的关键生产设备。
提高高速精密数控机床在加工运行过程中精度的可靠性、稳定性和可维护性,对提升企业竞争力越来越重要。
高速精密机床的工作性能,取决于机床的主轴系统。
主轴也是最容易失效的部位之一,主轴系统在加工过程中由于各种原因会引起回转精度劣化和功能丧失,严重影响产品加工精度和质量。
如精密车削的圆度误差30%-70%是主轴的回转误差引起。
加工的精度越高,所占的比例越大。
其动态性能的好坏对机床的切削抗振性、加工精度及表面粗糙度均有很大的影响,是制约数控机床加工精度和使用效率的关键因素。
正文高速加工技术已广泛应用于航空航天、模具及汽车制造等行业。
高速主轴在加工过程中, 由于离心力和陀螺力矩效应, 其动态特性相对静止状态发生很大改变。
若仍然利用静态主轴的动态特性参数进行高速切削稳定性分析, 会带来较大的误差。
因此有必要对高速旋转状态下的主轴进行精确建模, 以达到优化切削参数的目的。
国内电主轴的研究始于20世纪60 年代, 主要用于零件内表面磨削, 这种电主轴的功率低, 刚度小。
且采用无内圈式向心推力球轴承, 限制了高速电主轴的生产社会化和商品化。
20世纪70年代后期至80年代, 随着高速主轴轴承的开发, 研制了高刚度、高速电主轴, 它被广泛应用于各种内圆磨床和各机械制造领域。
高档数控机床高速精密电主 轴关键技术及应用 公告
高档数控机床高速精密电主轴关键技术及应用公告全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:近年来,随着工业技术的不断发展和进步,高档数控机床在制造业中的应用越来越广泛。
作为数控机床的关键部件之一,高速精密电主轴的研发和应用越来越受到人们的重视。
高速精密电主轴在数控机床中的作用非常重要,对于提高机床加工效率和精度具有至关重要的作用。
本文将对高档数控机床高速精密电主轴的关键技术和应用进行深入探讨。
一、高速精密电主轴的概念和特点高速精密电主轴是数控机床中的一个重要部件,它主要用于驱动刀具进行高速旋转,以实现工件的加工。
与传统的机床相比,高速精密电主轴具有以下几个显著的特点:1. 高转速:高速精密电主轴的转速通常可以达到数万转每分钟,远远高于传统机床的转速。
2. 高精度:高速精密电主轴的精度可以达到微米级,可以满足对工件加工精度要求较高的情况。
3. 高刚性:高速精密电主轴具有较高的刚性,可以保证在高速运转时不会产生明显的振动和变形。
4. 高可靠性:高速精密电主轴采用先进的控制技术和材料,具有较高的可靠性和稳定性。
1. 高速轴承技术:高速精密电主轴的转速较高,因此对轴承的要求也非常严格。
目前,常见的高速轴承包括气体润滑轴承、油气混合润滑轴承等,这些轴承具有耐高速、耐高温、寿命长等特点。
2. 高速电机技术:高速精密电主轴所采用的电机通常为无刷直流电机或交流伺服电机,这些电机具有响应速度快、控制精度高、寿命长等特点。
3. 热力分析技术:高速精密电主轴在运行时会受到热量的影响,因此需要进行热力分析以保证轴承和电机的正常运转。
4. 动平衡技术:高速精密电主轴在运行过程中会产生一定的不平衡力,因此需要进行动平衡处理以减小振动和噪音。
高速精密电主轴主要应用于对工件加工精度要求较高的领域,如航空航天、汽车制造、模具加工等。
其具体应用领域包括但不限于以下几个方面:1. 航空航天领域:航空航天领域对零部件的加工精度要求非常高,因此高速精密电主轴在该领域应用广泛。
浅谈机床高速电主轴装配技术的研究与应用
浅谈机床高速电主轴装配技术的研究与应用摘要:高速电主轴是机床所有零部件中最为重要的组件之一,在整个机床的设计制造过程中,高速电主轴的设计方案以及加工精度,直接影响着整个机床的加工精度,所以高速电主轴的质量直接反映着机床的质量。
本文对机床高速电主轴进行了综合的阐述,对高速电主轴的性能优点进行分析,对高速电主轴的结构特点及其装配要求进行了详细描述。
关键词:高速电主轴;加工精度;装配要求前言科技的发展同时带动了机械行业的快速发展,机床技术也在不断地更新换代,机床切削技术变得更加高速化和超高速化,并且机床变得更加稳定,加工速度更快,加工精度更高,加工工艺更加合理智能化。
越来越多的非标准件设计人员对零部件的加工精度要求不断升高,且对加工时间也有较高要求,所以机械加工产业对高速数控机床的需求量也越来越大【1】。
高速数控机床的高速主要来源于机床的高速主轴,最为常见的高速数控机床都是通过内置电主轴直驱单元对高速电主轴进行驱动的。
所以一台高精度、高效率、高稳定性的数控机床最为关键的核心部分就是其高速电主轴的加工制造及使用。
一、高速电主轴功能特点高速电主轴的出现带动了机床产业的迅速发展,高速电主轴是通过将机床的电机与主轴进行有效的结合的一种新的主轴设计技术。
高速数控机床的高速电主轴传动系统已经逐渐的取代了传统的齿轮传动和带传动方式。
其最大传动特点是传动链长度为零,主要由内装式电动机直接驱动,省去了传统的带传动和齿轮传动的传动方式,且传统传动方式的各级传动机构都会存在传动误差,而零传动的高速电主轴传动方式则减少了传动误差,这也是其具有较高加工进度的主要原因之一。
在省去了中间传动系统的高速电主轴传动方式占有空间也得到了大大的缩小,同时没有了齿轮传动和带传动,其传动噪音以及振动也得到了很大的改善,并且高速电主轴传动也避开了外力的冲击,从而大大增加了机床主轴使用寿命。
电主轴的传动方式能够更好的实现机床主轴高速化,传动精度更高,稳定性更好,可以很好的实现数控机床的高速高速切削以及高精度加工等要求。
数控木工镂铣设备电主轴及其结构设计分析
刻表面 质量 ,同时利用 电主轴 变频调速和
快速 自动换刀的特 点 , 实现对形状复杂的
内外曲线、曲面轮廓零件加工和艺术性雕 刻。一直以来高速 电主轴的研究主要针对 金属切削 , 而针对木材切削的数控木工镂
铣 设 备 专 用 电 主轴 研 究 还 比较 少 。 因此 ,
2 数控 木 工镂铣 设 备高速 电主
及其 外力作用 ,具有结构紧凑、机械效率 高、运行平稳噪声低 、加工精 度高和主轴 轴承 寿命更长 等特 点;采用交流变频调速 和矢 量控 制 , 出功率大 , 整范围宽 , 输 调 转 备用高速 电主轴 。目前 ,国内外超高速机 床 采 用 较 多 的 轴 承 形 式 主 要 有 磁 悬 浮 轴 承 、动静压轴承和混 合陶瓷轴承 。
材 容易受 液体 污染 的原 因 ,数控 木工镂 铣设 备 电主轴 不能 通过液 体冷 却 ,而 采 用强力抽风 设备 来吸走切削加工过程产生 的木 屑和 粉末 ,利 用高 速气 流对木 工镂 铣机 电主轴 进行 散热 冷却 。 2 2电主轴密封程度要求较高 . 由于数控木工镂铣设备用电主轴切削 加 工对象是木质材料 , 削加 工过程 中会 切 产生大量的粉尘 , 使得数控木 工镂铣设备 用电主轴的使用环境 比金属切 削加工的电
1 桂林 电子 科 技 大 学 5 10 ;2 广 西生 态 工 程 职 业技 术 学 院 5 5 0 . 404 . 40 5
区 域 和 电 机 定 子 进 行 强 制 冷 却 。 由 于 木
传动和齿轮传 动。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 “ 传动 ” 零 。这种 主轴 电动机与机床主轴 “ 合二为一”的传
不能通用 。数控木工镂铣设备电主轴要 根 产 ,标 准化程 度低 ,维护也困难 。目前只 在超高速微小切削 电主轴上采用 。
木工机械电主轴及其关键技术分析
木工机械电主轴及其关键技术分析
马 大 国
( 东北林业大学机 电工程 学院, 黑龙江 哈 尔滨 10 4 ) 50 0 摘 要: 简要介绍 了… … 3 , 点和 电主轴的基本结构 以及 国内外 电主轴 的发展概况 。根据木材切 削的特  ̄ r 2 "
点, 分析 了木工机械 用电主轴 的关键技 术和解决方法。 关键词 : 木工机械 ; 电主轴 ;高速加工 中图分类号 :K 3 . T 70 3 文献标识码 : A 文章编号 :0 14 6 (0 8 1— 0 7 0 10 — 4 22 0 )0 0 0 - 3
( o e eo Meh nc l n l t cl n ie r g N r e s F rs yU i r t H ri e o g a g1 0 4 , h a C l g f c a i dE e r a E gn e n , ot a t o t n es y abnH i nj n 5 0 0 C i ) l aa ci i h er v i, l i n
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机床用高速主轴轴承的技术介绍
机床用高速主轴轴承的技术介绍高速主轴轴承是指能够承受高速旋转的机床主轴上的轴承。
随着机床技术的发展和对高效加工的需求,高速主轴轴承的研发和应用也变得越来越重要。
本文将从技术特点、结构形式和发展趋势三个方面进行介绍。
一、技术特点:1.高速性能:高速主轴轴承需要具备良好的高转速性能和高加速度性能,以适应高速加工的需求。
2.刚性要求高:高速主轴轴承需要具备较高的刚性,能够提供稳定的切削性能和精度。
3.耐磨损:高速主轴轴承需要具备较高的耐磨损性能,能够长时间运行而不受损。
4.低摩擦系数:高速主轴轴承需要具备较低的摩擦系数,减少能量损失和热量产生。
5.高导热性:高速主轴轴承需要具备良好的导热性能,能够高效散热,减少温升。
6.低噪声:高速主轴轴承需要具备较低的噪声特性,以保证工作环境的安静。
二、结构形式:目前,常用的高速主轴轴承结构主要有以下几种形式:1.接触角接触球轴承:采用接触角为15°或25°的接触球轴承,能够提供较高的载荷能力和刚性。
2.双向接触角接触球轴承:由两个接触角相反的球轴承组合而成,能够提供较高的径向载荷和轴向载荷能力。
3.圆锥滚子轴承:采用圆锥滚子轴承结构,能够提供较高的载荷能力和刚性。
4.角接触调心滚子轴承:由调心滚子轴承和接触角球轴承组合而成,能够提供较高的载荷能力和刚性。
三、发展趋势:随着机床技术的不断发展,高速主轴轴承的应用也在不断发展和创新。
以下是高速主轴轴承的发展趋势:1.发展超高速轴承:随着机床主轴转速的提高,对超高速轴承的需求也越来越大。
超高速轴承能够在更高的转速下工作,提高加工效率和精度。
2.发展预紧调整技术:预紧调整技术能够提高轴承的刚性和稳定性,进一步提高机床加工精度。
3.发展油膜轴承技术:油膜轴承能够提供较高的刚性和稳定性,减少润滑油的消耗和环境污染。
4.发展陶瓷轴承技术:陶瓷材料具有较好的耐磨损和高温性能,能够提高轴承的寿命和可靠性。
总之,高速主轴轴承的研发和应用对于机床加工的效率和精度具有重要影响。
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
木工机械用高速电主轴特点及关键技术分析
木工机械用高速电主轴特点及关键技术分析对木材进行精深加工的最主要方法就是高速镂铣。
对于现在使用比较广泛的数控镂铣机而言,它的主传动系统采用的是应用比较广泛的电主轴结构。
这种电主轴结构是数控镂铣机的核心部件,有很多特殊的要求。
本文针对国内外关于高速电主轴研发和应用现状,从木材加工的特点对高速电主轴的特殊要求进行了分析,在此基础上进一步分析了高速电主轴在轴承的润滑、散热和制动平衡等方面的特殊要求,最后分析了木工电主轴设计过程中用到的关键技术。
标签:木工;电主轴;动平衡;预紧力控制高速切削加工在金融切削加工领域中具有非常广泛的应用,而且现在发展迅速,它具有非常多的优点。
高速机床的最主要优点就是和传统的主传动系统相比,电主轴充分的应用到了高速机床中。
高速电主轴在木工机械中的应用,大大的实现了木材的高速加工,提高了木材加工效率和加工质量。
可以说,要想提高木材加工质量和效率,必须要尽快研发出适合木工机械用的电主轴。
从目前的技术发展来看,电主轴技术含量要求高,而且不是一般的企业能够制造的,真正能够生产并提供高质量电主轴的企业非常少,而这当中能够提供适合木工机械用的电主轴的企业就更少了。
国内外很多研究机构和个人都对电主轴进行了不同程度研究。
国外发达国家比如德国和意大利等,这些国家的高速电主轴研发已经达到了一定的水平而且基本上实现了专业化和系统化进程。
其中意大利的HSD公司是全球规模最大的轻型电主轴制造商,该公司的电主轴产品主要应用于木工雕刻机和木工加工中心。
1 木工电轴的结构特点木工切削机床的工作条件不同于传统的技术切削机床,它加工的多是木质复合材料或者是木材纤维等,具有一定的方向性,加工的时候对切削力度大小波动要求比较高。
而且在加工的时候由于环境粉尘较多,为了避免粉尘对成品污染,在进行加工时不允许液体润滑和冷却。
所以,必须要对木工电主轴进行特殊的设计,和金属切削电主轴相比,木工电主轴主要有以下几个方面的特点。
木工高速电主轴技术
木工高速电主轴技术
张伟;金征
【期刊名称】《木材加工机械》
【年(卷),期】2005(16)3
【摘要】介绍了木工高速电主轴及其主要技术特点和基本参数以及木工高速电主轴技术的国内外研究现状和应用。
【总页数】3页(P49-51)
【关键词】高速电主轴;技术特点;基本参数;研究现状;应用
【作者】张伟;金征
【作者单位】国家林业局北京林业机械研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TP271.4
【相关文献】
1.木工机械用高速电主轴散热结构设计与温度场分析 [J], 陈碧莹;肖曙红
2.木工机械用高速电主轴特点及关键技术分析 [J], 林辉;肖曙红
3.高速木工机械电主轴热态特性分析 [J], 王娟;汤晓华;李健;赵蕾
4.木工机械用高速电主轴的设计及动力学分析 [J], 马大国;姜新波;马岩
5.木工高速电主轴表面温度检测系统标定模块设计 [J], 李健;汤晓华;张伟;王娟;赵蕾;夏天煜
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电主轴技术水平分析-推荐下载
电主轴技术水平分析 添加时间:2007-5-18摘要: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。
关键词:电主轴陶瓷球混合轴承油气润滑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。
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木工机械用高速电主轴特点及关键技术分析【摘要】对木材进行精深加工的最主要方法就是高速镂铣。
对于现在使用比较广泛的数控镂铣机而言,它的主传动系统采用的是应用比较广泛的电主轴结构。
这种电主轴结构是数控镂铣机的核心部件,有很多特殊的要求。
本文针对国内外关于高速电主轴研发和应用现状,从木材加工的特点对高速电主轴的特殊要求进行了分析,在此基础上进一步分析了高速电主轴在轴承的润滑、散热和制动平衡等方面的特殊要求,最后分析了木工电主轴设计过程中用到的关键技术。
【关键词】木工;电主轴;动平衡;预紧力控制
高速切削加工在金融切削加工领域中具有非常广泛的应用,而且现在发展迅速,它具有非常多的优点。
高速机床的最主要优点就是和传统的主传动系统相比,电主轴充分的应用到了高速机床中。
高速电主轴在木工机械中的应用,大大的实现了木材的高速加工,提高了木材加工效率和加工质量。
可以说,要想提高木材加工质量和效率,必须要尽快研发出适合木工机械用的电主轴。
从目前的技术发展来看,电主轴技术含量要求高,而且不是一般的企业能够制造的,真正能够生产并提供高质量电主轴的企业非常少,而这当中能够提供适合木工机械用的电主轴的企业就更少了。
国内外很多研究机构和个人都对电主轴进行了不同程度研究。
国外发达国家比如德国和意大利等,这些国家的高速电主轴研发已经达到了一定的水平而且基本上实现了专业化和系统化进程。
其中
意大利的hsd公司是全球规模最大的轻型电主轴制造商,该公司的电主轴产品主要应用于木工雕刻机和木工加工中心。
1 木工电轴的结构特点
木工切削机床的工作条件不同于传统的技术切削机床,它加工的多是木质复合材料或者是木材纤维等,具有一定的方向性,加工的时候对切削力度大小波动要求比较高。
而且在加工的时候由于环境粉尘较多,为了避免粉尘对成品污染,在进行加工时不允许液体润滑和冷却。
所以,必须要对木工电主轴进行特殊的设计,和金属切削电主轴相比,木工电主轴主要有以下几个方面的特点。
一是由于工作环境和木工机床外形以及生产成本等各个因素,木工机械用的高速电主轴不能完全使用和金属切削用高速电主轴一样的轴承。
空气动静压轴承是一种新型多气腔轴承,它综合了静雅轴承和动压轴承的优点,但是这种轴承必须要进行专业的设计,很难得到大规模的推广,而且维修起来也难度较大。
从目前应用来看,空气动静压轴承主要应用在了超高速微小切削电轴承上磁浮轴承由于控制系统复杂以及性能和成本问题,通常只是应用在具有特殊要求的场合。
它很难在高速主轴单元上获得广泛应用。
二是和一般电主轴相比,主轴密封要求相对较高。
这是由于木工机械的加工对象和金属切削的加工对象不同,切削过程中会产生大量的粉尘,所以,相比较而言,木工机械用的电主轴的使用环境更加恶劣,要求条件更高,必须要密封更好。
三是对金属切削电主轴而言,它允许使用冷却液对切削区进行
排屑和冷却,木材在加工过程中比较容易受到环境中液体的污染,所以,必须在加工的时候必须要用强力抽风设备来抽取切削过程中产生的各种粉尘,同时要用风冷方式来降低电主轴的温度。
总的来说,角接触轴承是电轴承中应用最广泛、性能最好、有点最多的轴承,它具有标准化程度高、高速性能好、刚度高、结构简单和便于维护等优点。
但是由于在进行高速运动时,滚球会产生强大的陀螺力矩和离心力,所以它产生的载荷有时会超过机床的切削符合,这就会导致机床使用寿命的减少。
为了解决这个问题,最好的办法是采用混合式陶瓷球轴承,也就是用陶瓷材料来制造滚珠,用钢制材料来制造抽成的内外圈。
为了更好的满足实际生产要求,可以在陶瓷球轴承中使用脂润滑。
同时可以把两个或者多个混合陶瓷球轴承组合使用,这样可以进一步提高轴承的承载能力和刚度。
2 木工机械用电主轴的关键技术问题
在进行电主轴的结构设计的时候,必须要充分结合木工机械用高速电主轴的使用特点来设计,为此,必须要首先解决以下几个方面的问题:
①必须要设计良好的冷却与散热装置
对主轴电动机来说,它的两端就是主轴轴承,轴承的工作会随着电动机的发热程度发生变坏,如果电动机发热过高,就会影响到机床工作的稳定程度和精度。
因此,一定要首先解好主电动机的散热问题。
确切的数据统计显示,电主轴的主要热量来源就是电主轴的转子和定子。
通常的电主轴可以采用循环强制水冷却系统来进行
冷却,而木工机械用电主轴在进行冷却时,只能采用强力排风设备来进行冷却,而切削区的冷却也是采用风流冷却,并吹掉切削过程中产生的粉尘。
②选用合理的润滑方式
和普通电主轴一样,木工机械电主轴也要控制主轴的温度,一般采用的是润滑方式,为了确保电主轴的稳定性和工作精度,对润滑方式的选择至关重要,必须要综合考虑轴承的负荷、转速和类型等等。
通常比较常用的高速电主轴的润滑形式有环下润滑、喷射润滑、油气润滑和油雾润滑等。
木工机械用的电主轴又有特别的要求,需要一次的永久性脂润滑。
但是这种散热效果并不十分理想,这是由于油脂的流动性不好,从而产生了机械阻力进而影响了散热效果。
为了更好的使用,必须要对使用的油脂进行进一步改进,建议可以采用普通润滑脂加上引擎抗磨按照一定的比例混合拌匀添加
到轴承里面。
另外为了不影响散热,高速轴承的加入量要不能超过空隙的70%。
经过这种方法改进的油脂具有噪声低、温度升高慢等特点,可以非常好的满足使用要求。
③木工机械用高速电主轴的动平衡设计
对于高速主轴来说,即使是很小的不平衡量,都会产生很大的震动,从而导致加工表面和加工精度的下降。
木工机械加工的木材纤维一般不均匀,对加工过程中的刀具的力度波动要求比较高。
因此,在进行设计时,除了考虑主轴的刚性外,还要对主轴的每一个零件进行精密的加工和装配、校正。
3 结语
高速电主轴是实现木工机械高速化加工的核心部件。
由于木材加工的特殊性,木工电主轴的设计和装配比传统的金属切削电主轴有更高的更特殊的要求,比如轴承的发热、润滑、动态平衡等。
只有将这些影响电主轴性能关键因素引起的问题很好地解决了,才能开发出合格的适用于木材加工的高速电主轴产品。
参考文献
[1] 王卫东.木工机械用高速电主轴的结构设计[j]. 机电产品开发与创新. 2009(05)
[2] 储开宇.数控高速电主轴技术及其发展趋势[j]. 机床与液压. 2006(10)
[3] 严道发.电主轴技术综述[j]. 机械研究与应用. 2006(06)
[4] 许强,杜佳星.浅谈数控机床电主轴的发展趋势[j]. 伺服控制. 2007(06)。