電主軸技術(shù)綜述_嚴(yán)道發(fā)

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1、第19卷第6期機(jī)械研究與應(yīng)用Vol19No62006年12月MECHANICALRESEARCH&APPLICATION2006-12#專題論述#*電主軸技術(shù)綜述嚴(yán)道發(fā)(東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,江蘇南京210096)摘要:總結(jié)電主軸的優(yōu)點(diǎn)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn),分析高速電主軸對現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床發(fā)展和金屬切削技術(shù)的影響,闡述電主軸的關(guān)鍵技術(shù),重點(diǎn)介紹國內(nèi)外電主軸技術(shù)的研究現(xiàn)狀,最后指出國產(chǎn)電主軸的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:電主軸;數(shù)控機(jī)床;高速加工中圖分類號(hào):TG659文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1007-4414(2006)06-0001-03Summarization

2、ofelectronicspindleYanDao-fa(Dept.mechanicalengineering,Southeastuniversity,NanjingJiangsu210096,China)Abstract:Thispapersummarizestheexcellencesandcharacteristicsofelectronicspindle,analysesitsaffectiononthedeve-lopmenttendencyofCNCmachinetoolandtechnologyofmetalcutting,e

3、xpoundsitskeytechnologies,introducesitsstatesofresearchindetailandpointsthedirectionofitsdevelopmentfinally.Keywords:electronicspindle;CNCmachinetoo;lhighspeedmachining高速電主軸是高速機(jī)床的核心部件,它將機(jī)床主軸與變頻電機(jī)軸合二為一,即將主軸電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子直接裝入主軸組件內(nèi)部,也被稱為內(nèi)裝式電主軸(Built-inMotorspindle),其間不再使用皮帶或齒輪傳動(dòng)副,從

4、而實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸系統(tǒng)的/零傳動(dòng)0。其具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn),并改善了機(jī)床的動(dòng)平衡,避免振動(dòng)和噪聲,在超高速機(jī)圖1電主軸的結(jié)構(gòu)示意圖床中得到廣泛應(yīng)用。按適用于不同機(jī)床中它分為:鉆銑主軸、加工中心主軸、雕刻機(jī)主軸、磨床用電主軸等。隨著高速加工(2)利用交流變頻技術(shù),電主軸可在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,各工業(yè)部門特別是航天、航空、汽現(xiàn)無級(jí)變速,以適應(yīng)機(jī)床工作時(shí)各種工況和負(fù)載變化的需要。車、摩托車和模具加工等行業(yè),對高速度、高精度數(shù)控機(jī)床的需(3)利用內(nèi)裝電機(jī)的閉環(huán)矢量控制、伺服控制技術(shù),不僅求與日俱增。這迫切

5、需要開發(fā)出更加優(yōu)質(zhì)的高速電主軸。滿足機(jī)床低速粗切削時(shí)大轉(zhuǎn)矩、高速精加工時(shí)大功率的需求,1電主軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[1]還可實(shí)現(xiàn)停機(jī)時(shí)角向準(zhǔn)確定位(即準(zhǔn)停)及C軸傳動(dòng)功能,適應(yīng)要求有準(zhǔn)停和C軸功能的加工中心、數(shù)控車床及其它數(shù)控電主軸是采用變頻電機(jī)與機(jī)床主軸合二為一的結(jié)構(gòu)形式,即變頻電機(jī)的空心轉(zhuǎn)子與機(jī)床主軸零件直接過盈套裝在機(jī)床的需要。一起成為一體,帶冷卻套的定子裝配在主軸單元的殼體內(nèi)直(4)與其它形式的主軸相比,電主軸更易于實(shí)現(xiàn)高速化,其動(dòng)態(tài)精度和穩(wěn)定性更好,可滿足數(shù)控機(jī)床進(jìn)行高速切削和接與機(jī)床連接,成為一種集成式電機(jī)主軸)))電機(jī)的轉(zhuǎn)子就是機(jī)床的主

6、軸,機(jī)床主軸單元的殼體就是電機(jī)座。它實(shí)現(xiàn)了精密加工的需要。變頻電機(jī)和機(jī)床主軸之間的/零傳動(dòng)0,這是數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系(5)由于沒有中間傳動(dòng)環(huán)節(jié),電主軸工作時(shí)運(yùn)行更加平穩(wěn),沒有外來沖擊,主軸軸承所承受的動(dòng)負(fù)荷較小,延長了其統(tǒng)的重大改革。它克服了傳統(tǒng)機(jī)床皮帶或齒輪傳動(dòng)方式的主軸系統(tǒng)在高速下打滑、振動(dòng)和噪聲大、慣量大等缺點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)精度壽命。主軸轉(zhuǎn)速的高速化,有效改善主軸高速綜合性能。其結(jié)構(gòu)如(6)由于實(shí)現(xiàn)電機(jī)和主軸的一體化、單元化,使電主軸能夠由制造商進(jìn)行系列化、規(guī)?；蛯I(yè)化生產(chǎn),電主軸以商品圖1所示。的形式進(jìn)人市場,成為專門的數(shù)控機(jī)床功能部件之一

7、,以供主2電主軸的優(yōu)點(diǎn)機(jī)選用,促進(jìn)機(jī)床模塊化和其它技術(shù)的發(fā)展。傳統(tǒng)機(jī)床主軸是由電機(jī)通過中間變速和傳動(dòng)裝置(如皮帶、齒輪、聯(lián)軸節(jié)等)驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)而工作,這樣的主軸形式稱3高速電主軸對現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床發(fā)展和金屬切削技術(shù)為分離式和直聯(lián)式主軸(通稱機(jī)械主軸)。與此相比,電主軸的影響具有以下優(yōu)點(diǎn)。(1)促進(jìn)高速切削技術(shù)與機(jī)床的發(fā)展。電主軸系由內(nèi)裝(1)主軸由內(nèi)裝式電機(jī)直接驅(qū)動(dòng),省去皮帶、齒輪、聯(lián)軸式電機(jī)直接驅(qū)動(dòng),更容易滿足高速切削對機(jī)床/高速度、高精節(jié)等中間變速和傳動(dòng)裝置,具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、效率高、噪聲度、高可靠性及小振動(dòng)0的要求,與機(jī)床高速進(jìn)給系統(tǒng)、高

8、速刀低、振動(dòng)小和精度高等特點(diǎn)。具系統(tǒng)一起組成高速切削所需的必備條件。電主軸技術(shù)與電*收稿日期:2006-10-07作者簡介:嚴(yán)道發(fā)(1975-),男,江蘇南京人,在讀碩士,研究方