高速电主轴的内部结构说明

车床主轴箱设计说明书

中北大学 课程设计任务书 15/16 学年第一学期 学院：机械工程与自动化学院 专业：机械设计制造及其自动化 学生姓名：王前学号：1202014233 课程设计题目：《金属切削机床》课程设计 （车床主轴箱设计） 起迄日期：12 月21 日～12 月27 日课程设计地点：机械工程与自动化学院 指导教师：马维金讲师 系主任：王彪 下达任务书日期: 2012年12月21日

课程设计任务书

课程设计任务书

目录 1.机床总体设计 (5) 2. 主传动系统运动设计 (5) 2.1拟定结构式 (5) 2.2结构网或结构式各种方案的选择 (6) 2.2.1 传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 (6) 2.2.2 基本组和扩大组的排列顺序 (6) 2.3绘制转速图 (7)

2.5确定带轮直径 (8) 2.6验算主轴转速误差 (8) 2.7 绘制传动系统图 (8) 3．估算传动件参数确定其结构尺寸 (10) 3.1确定传动见件计算转速 (10) 3.2确定主轴支承轴颈尺寸 (10) 3.3估算传动轴直径 (10) 3.4估算传动齿轮模数 (10) 3.5普通V带的选择和计算 (11) 4．结构设计 (12) 4.1带轮设计 (12) 4.2齿轮块设计 (12) 4.3轴承的选择 (13) 4.4主轴主件 (13) 4.5操纵机构、滑系统设计、封装置设计 (13) 4.6主轴箱体设计 (13) 4.7主轴换向与制动结构设计 (13) 5.传动件验算 (14) 5.1齿轮的验算 (14) 5.2传动轴的验算 (16) 5.3花键键侧压溃应力验算 (19)

高速电主轴及其结构

高速电主轴及其结构报告 姓名：周李念 学号： 班级：机自实验04班 重庆大学机械工程学院

高速电主轴及其结构 周李念 （重庆大学机械工程学院机自实验04班） 摘要：高速加工能显著地提高生产率、降低生产成本和提高产品加工质量，是制造业发展的重要趋势，也是一项非常有前景的先进制造技术。实现高速加工的首要条件是高质量的高速机床，而高速机床的核心部件是高速电主轴单元，它实现了机床的“零传动”，简化了结构，提高了机床的动态响应速度，是一种新型的机械结构形式，其性能好坏在很大程度上决定了整台机床的加工精度和生产效率。 关键词：高速加工；电主轴；结构设计 1 高速电主轴概述 高速电主轴最早是用于磨削机床加工，逐步发展到加工中心电主轴及其他各行业机床主轴.典型的磨削电主轴的结构如图1 所示，传统的主轴一般是通过传动带、齿轮来进行传动驱动，而电主轴的驱动是将异步电机直接装入主轴内部，通过驱动电源直接驱动主轴进行工作，以实现机床主轴系统的零传动，形成“直接传动主轴”.从而减少中间皮带或者齿轮机械传动等环节，实现了机械与电机一体的主轴单元.电主轴不但减少了中间环节存在的打滑、振动和噪音的因素，也加速了主轴在高速领域的快速发展，成为满足高速切削，实现高速加工的最佳方案，其高转速、高精度、高刚性、低噪音、低温升、结构紧凑、易于平衡、安装方便、传动效率高等优点，使它在超高速切削机床上得到广泛的应用［1］. . 1 转轴；2 前轴承组；3 定子部件；4 转子部件；5 后轴承组；6 进-出水孔；7 进油孔；8 接线座；9 出油孔 图1 电主轴结构简图 高速电主轴的优点： 高速电主轴取消了由电机驱动主轴旋转工作的中间变速和传动装置（如齿轮、皮带、联轴节等），因此高速电主轴具有如下优点： （1）主轴由内装式电机直接驱动，省去了中间传动环节，机械结构简单、紧凑， 噪声低，主轴振动小，回转精度高，快速响应性好，机械效率高； （2）电主轴系统减少了高精密齿轮等关键零件，消除了齿轮传动误差，运行时更加平稳； （3）采用交流变频调速和矢量控制技术，输出功率大，调速范围宽，功率—扭矩特性好，可在额定转速范围实现无级调速，以适应各种负载和工况变化的需要； （4）可实现精确的主轴定位，并实现很高的速度、加速度及定角度快速准停，动态精度和稳定性好，可满足高速切削和精密加工的需要； （5）大幅度缩短了加工时间，只有原来的约 1/4； （6）加工表面质量高，无需再进行打磨等表面处理工序；

电主轴参数

GDJ系列产品参数：

2、安装前首先用手转动电主轴轴头，应手感灵活，无阻滞现象。

3、用500V的摇表检查定子绝缘电阻不低于100MΩ。 4、将以上检验符合要求的电主轴装入机座内，电主轴外壳以机座安装孔的配合为滑动配合。电主轴严禁装夹在前、后轴承部位，以防轴承室变形，卡住轴承造成轴承提早损坏。夹紧力不宜过大，电主轴装入机座内不得松动。 二、正确使用 1、按要求连接电主轴进出水管接头，检查连接处是否漏水和通畅。水冷电主轴的冷却系统系统应于机床的总开关连接；开机后至停机的中间，冷却系统系统应连续工作；冷却液水量按2.5升/千瓦·分钟计算，冷却液流量按3～6升/分钟，小的电主轴取小值，大的电主轴取大值；冷却液要求使用单独水箱，冷却液要求每月定期更换；冷却液的温度应低于环境温度3～5℃为宜，最好控制在25℃左右。 2、选择变频器应与电主轴的电压、功率、频率相匹配来配套使用。设置变频器首先设置变频器的基准频率，变频器的基准频率按电主轴的最高频率设置。变频器的最高频率、转折频率和对应的电压按电主轴的频压曲线对应设置；变频器的电流按电主轴的额定电流设置；载波频率按电主轴的功率大小设置，小于10kw电主轴按8kHz设置，大于10kw电主轴按5kHz设置；增、减速时间按10s左右设置，如遇到起动电流超过额定电流而保护时应延长增、减速时间。增、减速时间过短易造成前螺母松动。 3、将变频器与电主轴三相电源连接，其中变频器的三相电源线应焊接在插头1(U1)、2(V1)、3(W1)脚上，4脚为地线。然后变频器与外接电源连接。接通电源后变频器点动，观察电主轴的旋转方向是否与电主轴指示方向一致，如旋转方向不一致应立即关机改正，电主轴严禁在错误的旋转方向上运转。电主轴与变频器连线不宜超过25m。 4、电主轴在安装刀具时，应清除干净轴头锥孔及弹簧夹头表面的污垢，以免降低精度。装夹、拆卸刀具时应使用专用工具。注意装夹、拆卸时禁止用力过猛。 5、由于精密角接触球轴承油脂润滑的极限转速的限制，电主轴不允许超速运行。超速运行会造成精密角接触球轴承烧坏。 6、电主轴正常工作时做好一听，二摸，三看三个环节。一听电主轴有无异常声出现，发现异常声应及时关机检查。二摸电主轴发热、振动是否稳定，若发热、振动加剧及时关机检查。三看被加工的表面质量是否稳定，如不稳定及时关机检查。 三、电主轴运行常出现的问题 正常工作时电主轴常遇到发热现象，水冷电主轴表面温度与环境温度超过15℃时可以认为发热。需关机检查，首先用温度计检查冷却水箱里的冷却液温度是否超过了环境温度，如超过应及时更换低于环境温度的冷却液。如果冷却水箱没有问题，

机床主轴箱设计说明书

机床主轴箱设计说明书 一、机床的型号及用途 1、规格 选用型号 CA6140、规格 Φ320×1000 2、用途 CA6140型卧式车床万能性大，适用于加工各种轴类、套筒类、轮盘类零件上的回转表面。可车削外圆柱面、车削端面、切槽和切断、钻中心孔、钻孔、镗孔、铰孔、车削各种螺纹、车削外圆锥面、车削特型面、滚花和盘绕弹簧等。加工围广、结构复杂、自动化程度不高，所以一般用于单件、小批生产。 二、 机床的主参数和其他主要技术要求 1、主参数和基本参数 1) 主参数 机床主参数系列通常是等比数列。普通车床和升降台铣床的主参数均采用公比为1.41的数列，该系列符合国际ISO 标准中的优先系列。 普通车床的主参数D 的系列是：250、320、400、500、630、800、1000、1250mm 。 2) 基本参数 除主参数外，机床的基本是指与被加工工件主要尺寸有关的及与工、夹、量具标准有关的一些参数，这些主参数列入机床的参数标准，作为设计时依据。 3）普通车床的基本参数 普通车床的基本参数应符合《普通车床参数国家标准》见参考文献 【一】中表2的规定，有下列几项数； 刀架上最大工件回转直径1D （mm ） 由于刀架组件刚性一般较弱，为了提高生产效率，国外车床刀架溜板厚度有所增加，在不增加中心高时，1D 值减少的趋势。我国作为参数标准的1D 值，基本上取12D D >/,这样给设计留一定的余地，设计时，在刀架刚度允许的条件下能保证使用要求，可以取较大的1D 值。所以查参考文献【一】（表2）得1D =160mm 。 主轴通孔直径d ﹙mm ﹚

普通车床主轴通孔径主要用于棒料加工。在机床结构允许的条件下，通孔直径尽量取大些。参数标准规定了通孔直径d的最小值。所以由参考文献 【一】（表二）d=36mm。 主轴头号 普通车床采用短锥法兰式主轴头，这种形式的主轴头精度高，装卸方便。 主轴端部及其结构合面得型式和基本尺寸要符合《法兰式车床主轴端部尺寸部标注》的规定。根据机床主参数值大小采用不同号数的主轴头（4～15号），号值数等于法兰直径的1/25.4而取其整数值。所以由参考文献【一】（表2）可知主轴头号取4.5 装刀基面至主轴中心距离h(mm) 为了使用户，提高刀具的标准化程度，根据机械工业部工具研究所的刀 具杆标准，规定了h=22mm。 最大工件长度L （mm） 最大工件长度L是指尾座在床身处于最后位置，尾座顶尖套退入尾座孔时容纳的工件长度。为了有利组织生产，采用分段等差的长度数列。所以由参考文献【一】（表2）得L=1000mm。 2、主传动的设计 1）主轴极限的确定 由课程设计任务书中给出的条件可知： Z=40 r/min min Z=1800 r/min max 2）公比的确定 主轴极限转速的确定后，根据机床的使用性能和结构要求，选择主轴转速数列的公比值，因为中型通用机床，常用的公比为1.26或是1.41，再根据极限转速，按参考文献【一】中表2—1选出标准转速数列公比 =1.41。 3）主轴转速级数的确定 按任务书要求Z=12 按标准转速数列为40、56、80、115、160、225、315、445、625、880、1250、1800r/min 4）主传动电动机功率的确定 电动机的额定功率为： N =4kW 额

kessler电主轴说明书

Assembly Instructions Grinding spindle Model E13811B Article number 000.633.533 Serial number ______________ Date of delivery ______________ Original Assembly Instructions - German All other languages are a translation of the original. Franz Kessler GmbH Franz-Kessler-Strasse 2 ? 88 422 Bad Buchau Telephone: +49 (0)7582 / 809-0 ? Fax: +49 (0)7582 / 809-170 e-mail: franz-kessler@franz-kessler.de ? web: http://www.franz-kessler.de OI 000.654.990_EN Created: 10/2010

Contents Declaration of incorporation (5) 1. About these assembly instructions (6) Scope of delivery (6) 2. For your safety (7) General (7) Designated use (7) Non-authorised usage (7) Product identification (7) Important operating instructions (7) Operator's responsibility (8) Qualified technical staff (9) Work on the electrical system (9) Work on the hydraulic system (9) Personal protective equipment (9) Information about warning notices (10) Warning symbols (10) Warning levels (10) Damage to property (11) Other symbols used (11) Safety instructions (12) Danger due to electrical voltage (12) Danger due to hydraulic fluid (12) Danger due to compressed air (13) Danger of environmental pollution (13) 3. Transport (14) 4. Storage (15) 5. Assembly (16) General informations (16) Installation position (16) Standard assembly information (16) Sequence for assembly (16) Electrical system: (17) Connection with plug (17) Possible plug connections (18) Frequency converter (20) Torque motor drive (21) Operating mode (21) Connection sensor system (22) Temperature sensor for motor coil (22) Motor shut-down temperature (22)

电主轴综述

高速电主轴技术 乔志敏 S1203027 摘要:通过阐述了高速电主轴的发展历程、高速电主轴的结构以及高速电主轴设计制造过程中的关键技术，分析了高精度、高转速电主轴对数控机床性能的影响。实践证明，采用高速加工技术可以解决机械产品制造中的诸多难题，能够获得特殊的加工精度和表面质量，高精度高转速电主轴功能部件，对提高数控机床的性能具有极大的影响。 关键词：高速电主轴；高精度；数控机床 Abstract: Based on the development of high-speed motorized spindle and the main str ucture of the motorized and the key technologies in the manufacturing process of high -speed motorized spindle, it analyzes the high precision, high speed electric spindle of influence on the performance of the numerical control machine. Practice has proved t hat high-speed processing technology can solve many problems in the manufacturing of mechanical products, and it can obtain special machining accuracy and surface qual ity. High precision and high speed motorized spindle features have a great impact on t he performance of CNC machine tools . Keywords: high-speed motorized spindle, high precision, CNC machine

电主轴使用说明

电主轴使用说明 电主轴是一种高速高刚度精密的电动机，其由精密滚动轴承支承，油脂润滑，外循环水冷却，雕刻(铣)主轴一般为立式使用，使用的方法正确与否将直接影响雕刻和雕铣质量，以及主轴的工作寿命。 1、避免撞击 强烈撞击，特别是主轴端部及前端盖部位绝不许撞击，否则会损坏精密轴承及主轴精度，造成主轴回转精度的丧失。 2、正确安装和夹紧 安装前应确认主轴电机状态正常，主要指外观无损伤，主轴转动轻匀。用500V摇表查定子之对地绝缘电阻在100мΩ以上。主轴电机套筒外径与夹持座孔间的配合公差必须保证主轴电机之套筒能顺利滑入座孔，在任何情况下都不能使用锤子或其他工具来使主轴定位，夹紧力不宜过大，否则会造成精密轴承的钢球滚道变形，使主轴精度及寿命受到影响。夹持后要检查主轴前端锥孔定心面的跳动应不大于0.005MM，主轴回转轻匀。 3、筒夹（ER型）压帽和刀具的安装 刀具的安装必须保证回转精度,否则会产生剧烈振动，影响雕刻(铣)质量和效率及轴承寿命。 必须十分小心的地擦净筒夹，压帽和刀具以及主轴前端之锥孔，装拆刀具应避免用力过猛。 组装后要查看刀具根部跳动﹤0.015MM若超差要通过反复放松和拧紧并调整变换刀具柄接触面来纠正，若无改善要检查各接触面是否处于正常状态，切忌乱敲打。 4、启动前必须 1）确认主轴套筒所须的循环冷却水已开通，冷却水的温度一般不要超过35°ｃ，但也不宜过低，不宜直接接用自来水，因水温过低会造成主轴电机内部热空气遇冷而形成凝水影响绝缘和轴承生锈，冷却水流量一般可在3-5L/MIN，冷却水应干净无杂屑以防堵塞通道。冷却水箱中水量约50L—100L，建议水泵用AB-25或AB-50。进出水口不能相距太近，必须使水在箱内有一冷却过程，力求使进出口水温差能达到2—3°ｃ，要避免造成热水循环而达不到冷却效果。 2）确认电源电压，频率与主轴匹配关系正确，按主轴名牌数据或产品检测报告中提供的电压与频率对应关系设置变频器的U/F 曲线，主轴插头座的1号芯接地，2.3.4号芯接变频器的U V W。启动时应先点动，查看主轴方向。（从轴伸端看主轴应逆时针旋转）若反转应即关车，切断电源，将三根进线中的任意两根对调即可。 对新启用的主轴电机宜先进行低速运行，建议先半速运行0.5-1.0小时，然后再进入高速。一般用调频调压方式启动主轴电机，应尽力避免突加满压启动。启动时间约10秒左右完成。 5、运行 按U/F曲线，调节变频器频率可以得到各种转速。此时变频器电压会自动跟踪调整至所需之值。在低速运行时，为适当提高转矩可将电压略为提高，一般可控制在标定值上浮20%左右以工作电流值接近额定值（安培）为宜。雕刻铣电主轴不许超速运行。在一定的输出频率范围内，可能会遇到负载装置（雕铣主轴）的机械共振点，引起噪音和振动加大，此时应避开此频率工作，噪音和振动即可改善。 正常运行时应做到一听，二摸，三查，并尽量避免突然刹车，刀具卡死时要及时关车。 一听----听主轴电机运转声有无干磨擦和怪叫，发现异常要及时关车检查。 二摸----摸前盖或套筒发热及振动情况是否稳定，若发热和振动加剧应及时关车检查。（轴承能承受的温度< 90°c,定子绕组<130°c） 三查----查被加工的零件的质量是否稳定，如变化大应及时关车检查。 每天工作结束后应先关断电源待主轴停转以后，再关水泵停止供水，并将主轴电机擦干净。 6、维修保养 在正常使用情况下，一般运转一年左右，应将主轴电机拆洗重新装配使用，这样可保证轴承精度和延长使用寿命。为了保证主轴电机能正常良好地工作，其拆卸装配必须由有经验的专业操作人员，在清洁干净的环境中，以及使用

#C6136机床主轴箱设计说明书14896

C6136型机床主轴箱课程设计说明书系别：交通和机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机械10-4班 姓名：富连宇 学号：1008470434 吗 指导老师：赵民 目录 一、设计目的 (1) 二、机床主要技术要求 (1) 三、确定结构方案 (1) 四、运动设计 (1) 4.1确定极限转速 (1) 4.2拟订结构式 (1) 4.3绘制转速图 (2) 4.4 确定齿轮齿数 (2) 4.5 验算主轴转速误差： (3) 4.6 绘制传动系统图 (3) 五、动力设计 (3) 5.1 V带的传动计算 (3) 5.2各传动轴的估算 (4) 5.3齿轮模数确定和结构设计： (5) 5.4摩擦离合器的选择和计算： (6) 5.5结构设计 (7) 六、齿轮强度校核 (8) 6.1、各齿轮的计算转速 (8) 6.2、齿轮校核 (9) 七、主轴刚度校核 (9) 八、主轴最佳跨度确定 (10) 8.1计算最佳跨度 (10) 8.2校核主轴挠度 (10) 8.2主轴图：（略）见附图2 (10) 九、各传动轴支持处轴承选用 (10) 十、键的选择和校核 (10) 1）、轴IV的传递最大转矩 (10) 十一、润滑和密封 (11) 十二、总结 (11) 十三、参考文献 (11) 十四、附 (12)

一、设计目的 通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。可使我们学会理论联系实际的工作方法，培养独立工作的能力；学会基本的设计的方法；熟悉手册、标准、资料的运用；加强机械制图、零件计算、编写技术文件的能力，学会设计说明书的编写。为接下去的毕业设计、毕业论文积累经验。 二、机床主要技术要求 [1]车床类型为C6136型车床主轴变速箱（采用机械传动结构）。 [2]加工工件最大直径：360mm [3]加工工件最大长度：1500mm [4] 主轴通孔直径：40-50mm [5]主轴前锥孔：莫式5号 [6]主轴采用三相异步电机 [7]主电动机功率为n电额：4kw [8]转速nmin：33.5r/min mmax：1700 r/min n额：1000r/min [9]主轴变速系统实现正传12级变速，反转6级变速（采用摩擦离合器） 三、确定结构方案 [1] 主轴传动系统采用V带、齿轮传动； [2]传动形式采用集中式传动； [3]主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器； [4]变速系统采用多联滑移齿轮变速。 四、传动方案 4.1确定极限转速 转速n min：33.5r/min n max：1700 r/min n额：1000r/min 4.2拟订结构式 1）确定变速组传动副数目： 传动副中由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z应为2和3的因子，为实现12级主轴转速变化的传动系统可以以下多种传动副组合： ①12=3x2x2 ②12=2x2x3 ③12=2ⅹ3ⅹ2等 18级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴箱的具体结构、装置性能，主轴上的传动副数主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上的齿轮少些为好。按照1 符合变速级数、级比规律 2 传动件前多后少3 结构网前密后疏4 第二扩大组变速范围r=8满足变速范围要求

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。在20世纪80 年代末以后, 由磨用电主轴转向铣用电主轴, 它不仅能加工各种形体复杂的模具, 还开发了用于木工机械用的风冷式高速铣用电主轴, 推动高速电主轴在铣削中的应用。此外, 食品工业的固体饮料; 染化工业的染料; 医药工业的药品等粉状和粒状物质均需用高速离心干燥技术来生产, 而高速离心干燥设备也需要高速电主轴技术。高速拉伸电主轴的应用促进了我国有色管材精密冷成型技术的发展。高精度硅片切割机用电主轴, 促进电子工业设备的更新和进步。利用高速电主轴的优良性能, 还可开发多种高性能试验机。 国外电主轴最早用于内圆磨床, 20世纪80年代, 随着数控机床和高速切削技术的发展和需要, 逐渐将电主轴技术应用于加工中心、数控铣床等高档数控机床, 成为近年来机床技术所取得的重大成就之一。目前, 采用电主轴技术的数控机床越来越多。电主轴已成为现代数控机床最热门的主要功能部件之一, 世界上形成许多著名机床电主轴功能部件专业制造商, 它们生产的电主轴功能部件已经系列化, 如瑞士的FIS2CHER, Step-Tec和IBAG, 德国的GMN和CYTEC, 意

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。目前在高速精密电主轴中应用的轴承有精密滚动轴承、液体动静压轴承、气体静压轴承和磁悬浮轴承等，但主要是精密角接触陶瓷球轴承和精密圆柱滚子轴承。液体动静压轴承的标准化程度不高；气体静压轴承不适合于大功率场合；磁悬浮轴承由于控制系统复杂，价格昂贵，其实用性受到限制。

高速电主轴热态特性与动力学特性耦合分析模型_杨佐卫

第４１卷　第１期吉林大学学报（工学版） 　Ｖ ｏｌ．４１　Ｎｏ．１２０１１年１月 Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｊｉｌｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　 Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｊ ａｎ．２０１１收稿日期：２００９－１０－ １９．基金项目：“十一五”国家重大科技专项项目（２００９ＺＸ０４００１－０２３）；四川省科技支撑计划项目（０７ＧＧ００８－０２３）．作者简介：杨佐卫（１９８０－），男，博士研究生．研究方向：机床性能优化及误差补偿．Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｕｐｅｒ＿ｙｚｗ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ．ｃｎ通信作者：殷国富（１９５６－），男，教授，博士生导师．研究方向：现代集成制造系统．Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｆｙ ｉｎ＠ｓｃｕ．ｅｄｕ．ｃｎ高速电主轴热态特性与动力学特性耦合分析模型 杨佐卫１，殷国富１，尚　欣１，姜　华２，钟开英２ （１．四川大学制造科学与工程学院，成都６１００６５；２．四川普什宁江机床有限公司，四川都江堰６１１８３０ ）摘　要：针对高速电主轴的耦合分析，考虑到结合面接触热阻和润滑剂黏温变化对其热态特性影响的同时， 以轴承拟静力学模型描述了径向刚度函数，建立了一种高速电主轴热态特性与动力学特性耦合分析模型。分析了轴承离心力软化效应和热诱导预紧力硬化效应联合作用下的支撑刚度变化规律及其对主轴系统动力学性能的影响。仿真分析与实验结果验证了本文模型的有效性。 关键词：机床；耦合分析模型；接触热阻；热诱导预紧力 中图分类号：ＴＧ５０２．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１－５４９７（２０１１）０１－０１００－ ０６Ｃｏｕｐｌｉｎｇ　 ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｔｈｅｒｍａｌ　ａｎｄ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｆｏｒ　ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ　ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ　ｓｐ ｉｎｄｌｅＹＡＮＧ　Ｚｕｏ－ｗｅｉ１，ＹＩＮ　Ｇｕｏ－ｆｕ１，ＳＨＡＮＧ　Ｘｉｎ１，ＪＩＡＮＧ　Ｈｕａ２，ＺＨＯＮＧ　Ｋａｉ－ｙｉｎｇ ２（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇ ｄｕ６１００６５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｉｃｈｕａｎ　ＰｕｓｈＮｉｎｇｊｉａｎｇ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｔｏｏｌ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｄｕｊｉａｎｇｙ ａｎ６１１８３０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　 ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｔｈｅｒｍａｌ　ａｎｄ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｗａｓ　ｂｕｉｌｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｍｏｔｏｒｉｚｅｄ　ｓｐｉｎｄｌｅ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｊｏｉｎｔｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｕｂｒｉｃａｎｔｖｉｓｃｏｓｉｔｙ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｗｅｒｅ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ，ｔｈｅ　ｒａｄｉａｌ　ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｗａｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｂｙ　ａｑｕａｓｉ－ｓｔａｔｉｃ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｂｅａｒｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ　ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅｃｏｍｂｉｎｅｄ　ａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ　ｆｏｒｃｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｅｎｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆｔｈｅｒｍａｌｌｙ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｐｒｅｌｏａｄ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｓｐｉｎｄｌｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｐｒｏｖｅｄ　ｔｈｅ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｍｏｄｅｌ　ｓａｔｉｓｆｉｅｄ　ｔｈｅ　ｎｅｅｄ　ｏｆｃｏｕｐｌｉｎｇ　 ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ　ｍｏｔｏｒｉｚｅｄ　ｓｐｉｎｄｌｅ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍａｃｈｉｎｅ　ｔｏｏｌ；ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｍｏｄｅｌ；ｔｈｅｒｍａｌ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｔｈｅｒｍａｌｌｙ　ｉｎｄｕｃｅｄｐ ｒｅｌｏａｄ０　引　言 高速电主轴内置电机大量的热生成以及附加的转子质量增加了热态特性、 动力学性能及其耦合行为的复杂性，因此，国内外学者对其进行了深 入的研究。Ｔ．Ａ．Ｈａｒｒｉｓ［１］ 提出了解析轴承系统温度分布的热网络法。Ｂ．Ｂｏｓｓｍａｎｎｓ等［２］提出 了基于有限差分法的高速电主轴热分析模型。

机械毕业设计1706主轴箱设计说明书

1.概述 车床的规格系列和用处 普通机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计的是普通型车床C6140主轴变速箱。主要用于加工回转体。 车床的主参数（规格尺寸）和基本参数（GB1582-79，JB/Z143-79） 工件最大回转直径 D max (mm ) 正转最高转速 n max ( min r ) 电机功率 N （kw ） 公比 ? 转速级数Z 反转 400 1400 5.5 1.41 12 级数Z 反=Z 正/2；n 反 max ≈1.1n 正max 2.参数的拟定 2.1 确定极限转速 n R n n =min max ， 1-=z n R ? 又∵?=1.41∴ 得n R =43.79. 取 n R =45； min /1.31min /45/1400/max min r r R n n n ===，去标准转速列min /5.31min r n =. 2.2 主电机选择 合理的确定电机功率N ，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。 已知电动机的功率是5.5KW ，根据《车床设计手册》附录表2选Y132S-4，额定功率5.5kw ，满载转速1440 min r ，最大额定转距2.2。 3.传动设计 3.1 主传动方案拟定 拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停、幻想、制动、操纵等整个传动系统的确定。传动型式则指传动和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的传动型式、变速类型。

传动方案和型式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定传动方案和型式，要从结构、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。 传动方案有多种，传动型式更是众多，比如：传动型式上有集中传动，分离传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等型式；变速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。 显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们采用集中传动型式的主轴变速箱。 3.2 传动结构式、结构网的选择 结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。 3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 级数为Z 的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有1Z 、2Z 、……个传动副。即 321Z Z Z Z = 传动副中由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数Z 应为2和3的因子：b a Z 3?2= ，可以有三种方案： 12=3×2×2；12=2×3×2；12=2×2×3； 3.2.2 传动式的拟定 12级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。 在Ⅰ轴如果安置换向摩擦离合器时，为减少轴向尺寸，第一传动组的传动副数不能多，以2为宜。 主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上齿轮少些为好。最后一个传动组的传动副常选用2。 综上所述，传动式为12=2×3×2。 3.2.3 结构式的拟定 对于12=2×3×2传动式，有6种结构式和对应的结构网。分别为： 6212?3?2=12， 6132?3?2=12， 1422?3?2=12， 2412?3?2=12 3162?3?2=12 1262?3?2=12 由于本次设计的机床错误！未找到引用源。轴装有摩擦离合器，在结构上要求有一齿轮的齿根圆大

高速电主轴的内部结构说明

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https://www.sodocs.net/doc/e710983137.html, 奶茶店加盟https://www.sodocs.net/doc/e710983137.html, 联合整理发布

国内外高速电主轴技术的现状与发展趋势

高速电主轴技术的现状与发展趋势高速数控机床（CNC）是装备制造业的技术基础和发展方向之一，是装备制造业的战略性产业。高速数控机床的工作性能，首先取决于高速主轴的性能。数控机床高速电主轴单元影响加工系统的精度、稳定性及应用范围，其动力性能及稳定性对高速加工起着关键的作用。 1、高速电主轴对数控机床的发展以及金属切削技术的影响 对于数控机床模块化设计、简化机床结构、提高机床性能方面的作用： (1)简化结构，促进机床结构模块化 电主轴可以根据用途、结构、性能参数等特征形成标准化、系列化产品，供主机选用，从而促进机床结构模块化。 (2)降低机床成本，缩短机床研制周期 一方面，标准化、系列化的电主轴产品易于形成专业化、规模化生产，实现功能部件的低成本制造；另一方面，采用电主轴后，机床结构的简单化和模块化，也有利于降低机床成本。此外，还可以缩短机床研制周期，适应目前快速多变的市场趋势。 (3)改善机床性能，提高可靠性 采用电主轴结构的数控机床，由于结构简化，传动、连接环节减少，因此提高了机床的可靠性；技术成熟、功能完善、性能优良、质量可靠的电主轴功能部件使机床的性能更加完善，可靠性得以进一步提高。 (4)实现某些高档数控机床的特殊要求 有些高档数控机床，如并联运动机床、五面体加工中心、小孔和超小孔加工机床等，必须采用电主轴，方能满足完善的功能要求。 2、促进了高速切削技术在机械加工领域的广泛应用 电主轴系由内装式电机直接驱动，以满足高速切削对机床“高速度、高精度、高可靠性及小振动”的要求，与机床高速进给系统、高速刀具系统一起组成高速切削所需要的必备条件。电主轴技术与电机变频、闭环矢量控制、交流伺服控制等技术相结合，可以满足车削、铣削、镗削、钻削、磨削等金属切削加工的需要。采用高速加工技术可以解决机械产品制造中的诸多难题，取得特殊的加工精度和

GDK雕铣电主轴使用说明书

GDK系列电主轴使用说明书 感谢您惠购我公司产品，为了更好了解和使用GDK系列电主轴,正确的安装和维护本产品，请在装机使用前请仔细阅读说明书。掌握GDK系列电主轴使用的性能后，再进行安装、调试。 GDK系列电主轴是一种机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，是数控雕刻机床的主要功能部件。它采用了机电一体化新技术、新工艺、新材料，具有变频无级调速、噪音低、运转平稳、可靠和较好的负载特性。用于高速钻铣削和雕刻机床。 一、安装和使用 1、GDK系列电主轴的工作环境温度通常为-10℃～40℃。 2、安装前首先用手转动电主轴轴头，应手感灵活，无阻滞现象。 3、用500V的摇表检查定子绝缘电阻不低于50MΩ。 4、将2、3检验符合要求的电主轴装入机座内，严格按照电主轴安装位置图安装，旋紧螺钉，主轴装入机座内不得松动。 5、电主轴存放或停用6个月后，须重新更换新油脂后方可使用，否则将影响电主轴寿命。 6、正确连接电主轴进出水管接头，检查连接处是否漏水和通畅。水冷电主轴开机后至停机的中间，须常通循环冷却液进行冷却；冷却液水量按2升/千瓦·分钟计算，冷却液最低流量不小于5升/分钟；冷却液要求使用单独水箱并添加防锈剂，冷却液要求每月定期更换；冷却液严禁与切削液混合使用，以防止切削液里的切削和污垢进入水冷电主轴冷却水道，堵塞水冷电主轴冷却水道，造成电主轴发热烧坏。水温控制5℃-25℃，精密加工机床要求恒温20±2℃。 7、为了延长电主轴的轴承使用寿命,要求电主轴运转时必须使用气封。气封在电主轴轴承的前端形成高压腔，防止切削液和切削粉尘进入轴承，造成轴承损坏。气封的压力为1-2个大气压。气源为经过油、水分离装置的洁净空气。电主轴运转时严禁将轴头浸入冷却液内加工。 8、电主轴必须与变频器配套使用，变频器选用应与电主轴的电压、功率、频率等范围相匹配。设置变频器首先设置变频器的基准频率，变频器的基准频率按电主轴的最高频率设置，如变频器的基准频率不设置（变频器的基准频率在出厂时设置为50Hz），开始运行时电主轴马上会烧坏；变频器的最高频率、转折频率和对应的电压按使用说明书中的曲线对应设置；变频器的电流按电主轴的额定电流设置；过载电流按电主轴的额定电流120%设置；过载跳闸等级按100%设置，过载跳闸时间按5s设置；载波频率按电主轴的功率大小设置，小于10 kw电主轴按8kHz设置，大于10kw电主轴按5kHz设置；升速、减速时间按10s~20s设置，如遇到起动电流超过额定电流而保护时应延长升速时间；输入/输出缺相保护应设置在能保护变频器和电主轴的功能上。 9、将变频器与电主轴三相电源连接，其中变频器的三相电源线应焊接在插头1(U1)、2(V1)、3(W1)脚上，4脚为地线。然后变频器与外接电源连接。接通电源后变频器点动，观察电主轴的旋转方向是否与电主轴指示方向一致，如旋转方向不一致应立即关机，调换变频器与电主轴连接三相电源上的两根即可。电主轴严禁在错误的旋转方向上运转。注意电源线应采取防水及屏蔽措施。电主轴与变频器连线不宜超过25m。水冷电主轴的电源线与接线座连接时，要求电源线在接线座的下面弯成U形后固定，再与接线座接线，防止电源线的冷凝水进入接线座。采用屏蔽电源线防止电源对变频器进行干扰。 10、为延长电主轴的使用寿命，新主轴或更换新轴承的主轴应在转速范围内低速运行8h后再升速，避免直接高速运转而缩短轴承的使用寿命。在休假日后，开机使电主轴空载运转半小时后，再开始工作。 11、电主轴在安装弹簧夹头时，应清除干净轴头内孔及弹簧夹头表面的污垢，以免降低精度，装拆时弹簧夹头不应装有刀具，以免损坏刀具，注意夹紧夹头时禁止用力过猛。 12、电主轴停机时，应先关断电源，待完全停转后再关断冷却，如果停用时间较长时，应用压缩空气将冷却管道中的残余冷却液吹干净。 13、电主轴的主轴电机的使用寿命保质期为一年。轴承的使用寿命保质期：国产为1000h，进口为2000h。如果用户没有正确使用，造成轴承进液和切削粉尘而损坏，由用户承担轴承的维修费用。