高速磨削电主轴电磁设计.pdfVIP

兰 二 Z CN41—1148／TH 轴承 2014年5期 Bearing 2014，No．5 4—7 高速磨削电主轴电磁设计 陈长江 ，曹琨 ，俞蓬 (1．合肥工业大学，合肥 230009；2．洛阳轴研科技股份有限公司，河南 洛阳 471039) 摘要：对高速磨削电主轴的结构以及工况进行了简要介绍，利用开发的 VB软件计算了 150MD磨削电主轴的电 磁参数，并对磨削电主轴的电磁特性进行了详细分析，归纳出了电主轴内装电动机的设计原则。 关键词：电主轴 ；电动机；磨削；电磁设计 中图分类号：TG580；TM343 ．3 文献标志码 ：B 文章编号：1000—3762(2014)05—0OO4—04 Electromagnetic Design of High Speed Grinding Electric Spindle Chen Changjiang ，Cao Kun ，Yu Peng (1．Hefei University of Technology，Hefei 230009，China；2．Luoyang Bearing ScienceTechnology Co．，Ltd．， Luoyang 47 1039，China) Abstract：The structure and working conditions of the hi gh speed grinding electric spindle are briefly introduced．The e— lectromagnetic parameters for the grinding electric spindle 150MD are calculated by using developed VB software，and the electromagnetic properties of the grinding electric spindle are analyzed in detail．The design principles of the built— in motor for the electric spindle are summarized． Key words：electric spindle；motor；grinding；electromagnetic design 1 高速磨削电主轴特点及分类 高速磨削电主轴作为轴承加工主机的关键功 能部件，现已得到广泛应用，此类主轴具有高转 速，高静、动精度，高刚性，磨削过程节拍较快，工 作负载较轻，工作转速较为恒定等特点。按照电 动机与支承轴承组的相对位置关系，大致可分为2 种。一种是电动机处于前后 2组轴承之间，如图 1 收稿 日期 ：2013—09—26；修回日期 ：2013—11—16 作者简介 ：陈长江(1979一)，男，工程师，主要从事电主轴 的设计开发和研究。E—mail：zysccj@126．com。 所示，常见于内圆、外圆、端面磨床的砂轮主轴以 及砂轮修整主轴；另一种是电动机悬伸于后轴承 组之外，如图2所示，多用于内圆、深孔、端面复合 磨削磨床的砂轮主轴。 t-nW~gtgt； 动机l 轴承组 图 1 传统结构磨削电主轴结构图 了套圈与滚子、轴承与轴间的接触，采用整体粗糙 模型和精细子模型方法进行了计算分析。整体分 析结果反映了不同游隙下滚子法向接触力的分布 情况及最大法向接触力值，随着游隙的增大，模型 中受力滚子数量逐渐减少，而最大法向接触力逐 渐增大。采用子模型对2种不同修型滚子接触应 力的分析计算表明，对数曲线修型滚子在该工况 下具有更好的承载能力。 参考文献： [I] Harris T A．Roling Bearing Analysis[M]．3rd ed．New York：John Wiley and Sons Inc．，1990． (编辑 ：温朝杰) 学兔兔 陈长江，等：高速磨削电主轴电磁设计 l—唷口轴承组，2-后轴承组；3--~ 01,； 支承轴承组 图2 电动机后置磨削电主轴结构图 由于高速磨削电主轴工作转速通常较为恒定 (一般为其标称最高转速的80％ ～90％)，因此其 内装式电动机通常设计为恒转矩制；而在一些较 为特殊的工作场合，例如在内、外圆及端面复合磨 削的情况下，也有设计成恒功率制的。此类电主 轴一般内装两极异步鼠笼电动机，主要是考虑到 工作转速较高(一般都在每分钟几万转甚至十几 万转以上)，采用两极设计可以降低电动机的工作 频率，方便驱动器(变频器)的配套。由于在磨削 过程中工作负荷是周期性连续变化的，电动机对 于负载有一定的短时过载能力，通常可以达到额 定转矩的1．6倍以上。同时，由于机床对于电主 轴