数控机床电主轴及发展趋势.docVIP

论文 数控机床电主轴及发展趋势 院系名称：工学院 专业名称：机械设计制造及其自动化 姓 名： 学 号： 0003年 00 月 8 日 数控机床电主轴及发展趋势 ? 摘要：本文介绍了有关高速电主轴的工作原理和基本结构，以及高速电主轴的关键技术，综述其应用及国内外发展状况。? 关键词：数控机床；电主轴；发展 Abstract:This paper introduces the basic structure and working principle of high-speed electric spindle ,And the key technology of high speed motorized spindle ,A review of its application and development at home and abroad. Key words:HYPERLINK /numerical_control_machineNumerical control machine ; Electric spindle ; Develop 一、概述? 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。自20世纪80年代以来，数控机床、加工中心主轴向高速化发展。高速数控机床的机械结构已得到极大的简化，取消了带传动和齿轮传动，机床主轴由内装式主轴电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床主传动的零传动,这种结构称为电主轴。数控机床的工作性能，首先取决于主轴的性能。数控机床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加工起着关键的作用。电主轴是机床的核心部件,它将机床主轴与电机轴合二为一,即将主轴电机的定子、转子直接装入主轴组件的内部,也被称为内装式电主轴,其间不再使用皮带或齿轮传动副,从而实现机床主轴系统的“零传动”。它具有结构紧凑、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了广泛的应用。随着高速加工技术的迅猛发展和广泛应用,各工业部门特别是航天、航空、汽车、摩托车和模具加工等行业,对高速度、高精度数控机床的需求与日俱增。 二、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???运转。? 2.2电主轴的典型结构及优点? ??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，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。 ??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，调速范围宽。? 三、电主轴对装备制造业促进和发展? 3.1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。? 3.2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