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1、WORD格式可編輯高速電主軸及其結構報告姓名：周李念學號：20122449班級：機自實驗04班重慶大學機械工程學院專業(yè)技術資料整理WORD格式可編輯高速電主軸及其結構周李念（重慶大學機械工程學院機自實驗04班）摘要：高速加工能顯著地提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品加工質量，是制造業(yè)發(fā)展的重要趨勢，也是一項非常有前景的先進制造技術。實現(xiàn)高速加工的首要條件是高質量的高速機床，而高速機床的核心部件是高速電主軸單元，它實現(xiàn)了機床的“零傳動”，簡化了結構，提高了機床的動態(tài)響應速度，是一種新型的機械結構形式，其性能好
2、壞在很大程度上決定了整臺機床的加工精度和生產(chǎn)效率。關鍵詞：高速加工；電主軸；結構設計1高速電主軸概述高速電主軸最早是用于磨削機床加工，逐步發(fā)展到加工中心電主軸及其他各行業(yè)機床主軸.典型的磨削電主軸的結構如圖1所示，傳統(tǒng)的主軸一般是通過傳動帶、齒輪來進行傳動驅動，而電主軸的驅動是將異步電機直接裝入主軸內(nèi)部，通過驅動電源直接驅動主軸進行工作，以實現(xiàn)機床主軸系統(tǒng)的零傳動，形成“直接傳動主軸”.從而減少中間皮帶或者齒輪機械傳動等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了機械與電機一體的主軸單元.電主軸不但減少了中間環(huán)節(jié)存在的打滑、振動和噪音的因
3、素，也加速了主軸在高速領域的快速發(fā)展，成為滿足高速切削，實現(xiàn)高速加工的最佳方案，其高轉速、高精度、高剛性、低噪音、低溫升、結構緊湊、易于平衡、安裝方便、傳動效率高等優(yōu)點，使它在超高速切削機床上得到廣泛的應用［1］..1轉軸；2前軸承組；3定子部件；4轉子部件；5后軸承組；6進-出水孔；7進油孔；8接線座；9出油孔圖1電主軸結構簡圖專業(yè)技術資料整理WORD格式可編輯高速電主軸的優(yōu)點：高速電主軸取消了由電機驅動主軸旋轉工作的中間變速和傳動裝置（如齒輪、皮帶、聯(lián)軸節(jié)等），因此高速電主軸具有如下優(yōu)點：（1）主軸由內(nèi)
4、裝式電機直接驅動，省去了中間傳動環(huán)節(jié)，機械結構簡單、緊湊，噪聲低，主軸振動小，回轉精度高，快速響應性好，機械效率高；（2）電主軸系統(tǒng)減少了高精密齒輪等關鍵零件，消除了齒輪傳動誤差，運行時更加平穩(wěn)；（3）采用交流變頻調速和矢量控制技術，輸出功率大，調速范圍寬，功率—扭矩特性好，可在額定轉速范圍實現(xiàn)無級調速，以適應各種負載和工況變化的需要；（4）可實現(xiàn)精確的主軸定位，并實現(xiàn)很高的速度、加速度及定角度快速準停，動態(tài)精度和穩(wěn)定性好，可滿足高速切削和精密加工的需要；（5）大幅度縮短了加工時間，只有原來的約1/4；（6
5、）加工表面質量高，無需再進行打磨等表面處理工序；2高速電主軸的結構［2］高速電主軸要求具備很高的工作性能，因此對其結構的設計、材質、加工工藝和檢驗等方面都有非常嚴格的要求.電主軸設計時，需要確定主軸的總體性能參數(shù)、主軸的實際結構（根據(jù)軸承形式、配置、驅動方法、潤滑、等參數(shù)來確定）、主軸軸承的選型確認、軸承的壽命、主軸的剛度、危險速度、軸承游隙（預緊力）、主軸的尺寸（軸徑、長度、軸承支距等）和主軸實際安裝條件的要求等等因素.2.1電主軸的轉軸及要求轉軸是高速電主軸的主要零件之一，轉軸的材料一般是經(jīng)過軋制或鍛造
6、經(jīng)切削加工的碳素鋼或合金鋼.它用來安裝各種傳動零件，使之繞其軸線轉動，傳遞轉矩或回轉運動，并通過軸承與主軸機架或機座相聯(lián)接.轉軸帶動工件或刀具旋轉，完成表面成型運動，承受切削和驅動等載荷的作用.因此，對軸有很高的技術要求，應滿足下列幾方面的要求：(1)節(jié)約材料，減輕重量，在特殊情況下選用合適的具有耐腐蝕性和耐高溫性的材料；(2)在結構上要受力合理、盡量避免或減少應力集中現(xiàn)象；(3)提高足夠的強度（靜強度和疲勞強度）和剛度的結構措施；(4)轉軸在高速時的振動穩(wěn)定性及良好的加工工藝性，保證精度要求；(5)易于各
7、個零件在軸上精確定位、穩(wěn)固、裝配、裝拆和調整方便.1轉軸；2前軸承組件；3平衡環(huán)；4轉子部件；5后軸承組件圖2轉軸結構簡圖專業(yè)技術資料整理WORD格式可編輯.在一般情況下，轉軸結構為階梯形，將內(nèi)裝的電機轉子部件與轉軸聯(lián)接在一起形成整體部件，如圖2所示.該轉軸部件最大的優(yōu)點是前后軸承組件、電機轉子部件、平衡環(huán)均采用先進的感應加熱下套工藝方法進行組裝，無鍵槽的設計工藝方法，不但增加了轉軸的剛度，同時，通過平衡環(huán)調整轉軸整體動平衡量，最大限度地降低了轉軸在旋轉時由于偏心造成的振動和偏差.2.2電主軸的電動機技術電
8、主軸將機床主軸與電機合二為一，形成內(nèi)裝式主軸驅動系統(tǒng)，是機床的核心關鍵部件之一，它不但要實現(xiàn)高速、高精度、高剛度等要求，還必須要實現(xiàn)連續(xù)工作時輸出的較大轉矩力和承受較寬領域的恒功率運轉范圍.尤其是在轉速要求較高且加減速操作頻繁的領域，如加工中心、銑鏜床、磨床、鉆床等領域..內(nèi)裝式主軸電機結構緊湊，簡化了機床的構造.因為轉子安裝在主軸上，降低了轉軸在旋轉時由于偏心造成的振動和偏差，而且獲得較短的起動時間和制動時間，
