電動(dòng)機(jī)電主軸問(wèn)題

《電動(dòng)機(jī)電主軸問(wèn)題》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、電主軸技術(shù)水平分析　添加時(shí)間：2007-5-18?摘要：電主軸是高速數(shù)控加工機(jī)床的“心臟部件”，本文介紹了電主軸的工作原理、典型結(jié)構(gòu)，闡述了電主軸的關(guān)鍵技術(shù)，總結(jié)了其發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：電主軸?陶瓷球混合軸承?油氣潤(rùn)滑1、概述由于高速加工不但可以大幅度提高加工效率，而且還可以顯著提高工件的加工質(zhì)量，所以其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，特別是在航空航天、汽車和模具等制造業(yè)中。于是，具有高速加工能力的數(shù)控機(jī)床已成為市場(chǎng)新寵。目前，國(guó)內(nèi)外各著名機(jī)床制造商在高速數(shù)控機(jī)床中廣泛采用電主軸結(jié)構(gòu)，特別是在復(fù)合加工機(jī)床、多軸聯(lián)動(dòng)、多面體加工機(jī)床和并聯(lián)機(jī)床中。電主軸是高速數(shù)控加工機(jī)床的“心臟部件”，其性能指標(biāo)直接決定機(jī)床

2、的水平，它是機(jī)床實(shí)現(xiàn)高速加工的前提和基本條件。2、電主軸的工作原理、典型結(jié)構(gòu)及優(yōu)點(diǎn)2.1電主軸的工作原理??電主軸就是直接將空心的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子裝在主軸上，定子通過(guò)冷卻套固定在主軸箱體孔內(nèi)，形成一個(gè)完整的主軸單元，通電后轉(zhuǎn)子直接帶動(dòng)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)。2.2電主軸的典型結(jié)構(gòu)??電主軸單元典型的結(jié)構(gòu)布局方式是電機(jī)置于主軸前、后軸承之間（如圖所示），其優(yōu)點(diǎn)是主軸單元的軸向尺寸較短，主軸剛度大，功率大，較適合于大、中型高速數(shù)控機(jī)床；其不足是在封閉的主軸箱體內(nèi)電機(jī)的自然散熱條件差，溫升比較高。?1主軸箱體2冷卻套3冷卻水進(jìn)口4定子5轉(zhuǎn)子6套筒7冷卻水出口8轉(zhuǎn)軸9反饋裝置10主軸前軸承11主軸后軸承?2.3電主軸

3、的優(yōu)點(diǎn)電主軸省去了帶輪或齒輪傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的“零傳動(dòng)”，提高了傳動(dòng)效率。電主軸的剛性好、回轉(zhuǎn)精度高、快速響應(yīng)性好，能夠?qū)崿F(xiàn)極高的轉(zhuǎn)速和加、減速度及定角度的快速準(zhǔn)停（C軸控制），調(diào)速范圍寬。3、電主軸的關(guān)鍵技術(shù)“電主軸”的概念不應(yīng)簡(jiǎn)單理解為只是一根主軸套筒，而應(yīng)該是一套組件，包括：定子、轉(zhuǎn)子、軸承、高速變頻裝置、潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置等。因此電主軸是高速軸承技術(shù)、潤(rùn)滑技術(shù)、冷卻技術(shù)、動(dòng)平衡技術(shù)、精密制造與裝配技術(shù)以及電機(jī)高速驅(qū)動(dòng)等技術(shù)的綜合運(yùn)用。3.1電主軸的高速軸承技術(shù)實(shí)現(xiàn)電主軸高速化精密化的關(guān)鍵是高速精密軸承的應(yīng)用。目前在高速精密電主軸中應(yīng)用的軸承有精密滾動(dòng)軸承、液體動(dòng)靜壓軸承、氣體靜壓軸

4、承和磁懸浮軸承等，但主要是精密角接觸陶瓷球軸承和精密圓柱滾子軸承。液體動(dòng)靜壓軸承的標(biāo)準(zhǔn)化程度不高；氣體靜壓軸承不適合于大功率場(chǎng)合；磁懸浮軸承由于控制系統(tǒng)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，其實(shí)用性受到限制。角接觸球軸承不但可同時(shí)承受徑向和軸向載荷，而且剛度高、高速性能好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、品種規(guī)格繁多、便于維修更換，因而在電主軸中得到廣泛的應(yīng)用。目前隨著陶瓷軸承技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用最多的電主軸軸承是混合陶瓷球軸承，即滾動(dòng)體使用Si3N4陶瓷球，采用“小珠密珠”結(jié)構(gòu)，軸承套圈為GCr15鋼圈。這種混合軸承通過(guò)減小離心力和陀螺力矩，來(lái)減小滾珠與溝道間的摩擦，從而獲得較低的溫升及較好的高速性能。陶瓷球混合軸承與鋼球軸承相比

5、，優(yōu)點(diǎn)如下：（1）??????陶瓷與鋼組成的陶瓷球軸承摩擦性能非常好，能降低材料與潤(rùn)滑劑的應(yīng)力。（2）??????因陶瓷密度低，可降低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的離心力。（3）??????陶瓷較低的熱膨脹系數(shù)有效降低了軸承預(yù)加負(fù)荷的變化。（4）??????陶瓷的彈性模量較高，可以提高軸承的剛性。??上述因素大幅度地延長(zhǎng)了軸承的壽命和提升了軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)極限速度。3.2電主軸的潤(rùn)滑技術(shù)高速電主軸必須采用合理的、可控制的軸承潤(rùn)滑方式來(lái)控制軸承的溫升，以保證數(shù)控機(jī)床工藝系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。采用滾動(dòng)軸承的電主軸的潤(rùn)滑方式目前主要有脂潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑和油氣潤(rùn)滑等方式。脂潤(rùn)滑在轉(zhuǎn)速相對(duì)較低的電主軸中是較常見(jiàn)的潤(rùn)滑方式。脂潤(rùn)滑型

6、電主軸的潤(rùn)滑系統(tǒng)簡(jiǎn)單、使用方便、無(wú)污染、通用性強(qiáng)。油霧潤(rùn)滑具有潤(rùn)滑和冷卻雙重作用，它以壓縮空氣為動(dòng)力，通過(guò)油霧器將油液霧化并混入空氣流中，然后把其輸送到需要潤(rùn)滑的位置。油霧潤(rùn)滑所需設(shè)備簡(jiǎn)單，維修方便，價(jià)格比較便宜，是一種普遍使用的高速電主軸潤(rùn)滑方式。但它有污染環(huán)境，油耗比較高等缺點(diǎn)。隨著人們對(duì)環(huán)保要求的提高，油霧潤(rùn)滑方式必將逐漸被淘汰。油氣潤(rùn)滑技術(shù)是利用壓縮空氣將微量的潤(rùn)滑油分別連續(xù)不斷地、精確地供給每一套主軸軸承，微小油滴在滾動(dòng)和內(nèi)、外滾道間形成彈性動(dòng)壓油膜，而壓縮空氣則可帶走軸承運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的部分熱量。實(shí)踐表明在潤(rùn)滑中供油量過(guò)多或過(guò)少都是有害的，而前兩種潤(rùn)滑方式均無(wú)法準(zhǔn)確地控制供油量多少

7、，不利于主軸軸承轉(zhuǎn)速和壽命的提高。而新近發(fā)展起來(lái)的油氣潤(rùn)滑方式則可以精確地控制各個(gè)摩擦點(diǎn)的潤(rùn)滑油量，可靠性極高。實(shí)踐證明，油氣潤(rùn)滑是高速大功率電主軸軸承的最理想潤(rùn)滑方法，但其所需設(shè)備復(fù)雜，成本高。由于油氣潤(rùn)滑方式潤(rùn)滑效果理想，目前已成為國(guó)際上最流行的潤(rùn)滑方式。3.3電主軸的熱源分析及其冷卻??電主軸有兩個(gè)主要的內(nèi)部熱源：內(nèi)置電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和主軸軸承的發(fā)熱。如果不加以控制，由此引起的熱變形會(huì)嚴(yán)重降低機(jī)床的加工精度和軸承使用壽