电主轴分析和总结.docxVIP

2110608甘敏华机械工程学院

2110608

甘敏华

机械工程学院

试从制造技术的发展历史、现状和趋势等方面说明电主轴、直线电机、力矩电机、滚珠丝杠的工作原理和应用范围。

电主轴：

工作原理：高速电主轴电机的绕组相位互差120°,通以三相交流电后,三相绕组各自形成一个正弦交变磁场,磁场转速就是电主轴的同步转速。异步电动机的同步转速n由输入电机定子绕组电流的频率f和电机定子的极对数P决定(n=60f/P)。电主轴就是利用变换输入电动机定子绕组的电流的频率和激磁电压来获得各种转速。改变电主轴输入电流的相序,便可改变电主轴的旋转方向。

应用范围：电主轴已应用于高速精密磨削，铣削、雕刻和难加工材料的微小孔钻削及抛光等。在食品工业的固体饮料，染化行业的染料，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。高速拉伸电主轴的应用也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,促进了电子工业的设备更新和进步。还可利用高速电主轴的优良性能,还可以开发多种高性能试验机。

发展历史：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；到80年代,随着高速主轴轴承的开发成功，高速电主轴也产生,广泛应用于各种内圆磨床和各个机械制造领域；在90年代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，而且开发了用于木工机械用的风冷式高速铁用电主轴,推动了高速电主轴在铁削中的应用。并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。

发展现状：目前国内生产的磨削用电主轴的转速在15O00Or/min以内。加工中心用电主轴的转速最高3000Or/min，转矩达2OONm的加工中心用电主轴转速只有4000r/min。车削用电主轴最高转速可达12000r/min，最大功率只有llkw。我国生产的电主轴主要以油脂润滑和油雾润滑为主.

国外的电主轴有美国福特公司和Ingersoll公司联合推出的HVM8OO卧式加工中心的大功率电主轴最高转速达150O0r/min,由静止升至最高转速仅需15s。瑞士IBAG公司提供的电主轴已经系列化、标准化,电主轴最大转速可达140000r/min,直径范围33到300mm,功率范围125W至80KW,扭矩范围0.02一300Nm。日本三井精机公司生产的HT3A卧式加工中心,采用陶瓷轴承支承的电主轴,主轴转速达40000r/min。在润滑方面，国外许多公司的产品普遍采用先进的油气润滑技术。

发展趋势：主要着重发展研究大功率、大扭矩、调速范围宽、能实现快速制启动、准确定位、自动对刀等数字化高标准电主轴。

直线电机：

工作原理：直线电动机是一种将电能直接转换成直线运动机械能的电力传动装置。直线电动机的工作原理是定子绕组与交流电源相连接，通以多相交流电流后，在气隙中产生一个平稳的行波磁场（当旋转磁场半径很大时，就成了直线运动的行波磁场）。该磁场沿气隙作直线运动，同时，在动子导体中感应出电动势，并产生电流，这个电流与行波磁场相互作用产生异步推动力，使动子沿行波方向作直线运动。若把直线电动机定子绕组中电源相序改变一下，则行波磁场移动方向也会反过来，根据这一原理，可使直线电动机作往复直线运动。

应用范围：直线异步电动机主要用于功率较大场合的直线运动机构，如门自动开闭装置，起吊、传递和升降的机械设备，驱动车辆，尤其是用于高速和超速运输等。由于直线电机的牵引力或推动力可直接产生，不需要中间连动部分，没有摩擦、无噪声、无转子发热、不受离心力影响等，可应用于数控绘图仪、记录仪、数控制图机、数控裁剪机、磁盘存储器、精密定位机构等设备中。

发展历史：直线电机的研究始于19世纪末与20世纪初，但未获得成功。直至20世纪

50年代中期，控制、材料技术的飞速发展和新型控制元器件的不断出现为直线电机的广泛应用打开方便之门。1965年Laithwaite提出直线电机设计准则（通常是效率和功率等性能参数）品质因数G，后来Boldia提出最佳品质因数的概念，设计中采取各种措施来降低端部效应的影响。直线电机用于机床的进给传动中，是1993年德国Excell-O公司生产的XHC-240型高速加工中心是世界上最早使用直线电机驱动的机床，其3个坐标方向上都采用了交流感应式直线电机。

发展现状：目前直线电机的设计研究主要是在引入各种数值算法和优化算法对直线电机进行计算机辅助优化设计。现在，直线电机在车床、铣床、磨床、加工中心、电加工机床、压力机、激光加工机床、雕刻机等加工设备上都获得应用，如：意大利Samputensili公司生产的RSB18CNC八轴数