电主轴开题报告.docVIP

学号： 1120110541 大 连 海 事 大 学 硕士研究生学位论文开题报告 研 究 生 院 制 发 个人基本情况 姓名 黄鑫 学号 1120110541 培养层次 □博士 □硕士 学科（专业） 机械电子工程 导 师 马文琦 培养类别 □脱产 □在职 学生类别 □公费 □自费 □委培 入学年月 2011年 9月 1日 身份证号 37061219870722201 研究方向 气动元件及系统理论与应用技术 论文题目 高速电主轴结构设计及性能分析 课程学习情况 已修学分 待修学分 总学分 24 学位课 非学位课 学位课 非学位课 18 6 0 0 开 题 申 请 书 一、课题意义及国内外研究现状综述 1.课题意义 高速加工技术越来越受到人们的关注,它不仅可获得更大的生产率,而且还可获得很高的加工质量,并可降低生产成本,因而被认为是21世纪最有发展前途的先进制造技术之一。在先进工业国家,此项技术已广泛应用于航空、航天及模具行业。在近五年中,我国的该项技术也取得了长足的进步。高速机床是实现高速切削的前提条件,机床的高速化是目前机床的发展趋势。实现高速化的关键部件是主轴单元, 而采用高速电主轴技术是实现主轴高速化的一个重要途径。空气静压轴承可实现轴颈与轴承衬套的无直接接触,轴承发热量少,旋转精度高,非常适合在高速电主轴上应用。 图1 PCB加工电主轴 电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，它与直线电机技术，高速刀具技术一起，将会把高速加工推向一个新时代。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轴运转。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。电主轴是一套组件，它包括电主轴本身及其附件：电主轴、高频变频装置、冷却装置、内置编码器、换刀装置。高速电主轴主要包括：壳体、轴承、定子、转子、润滑和冷却系统。电主轴的结构示意图如图2所示。 图2 电主轴结构示意图 电主轴所融合的技术： (1)高速轴承技术：电主轴通常采用复合陶瓷轴承，耐磨耐热，寿命是传统轴承的几倍；有时也采用电磁悬浮轴承，或静压轴承，内外圈不接触，理论上寿命无限长。高速电机技术：电主轴是电机与主轴融合在一起的产物，电机的转子即为主轴的旋转部分，理论上可以把电主轴看作一台高速电机，其关键技术是高速度下的动平衡。润滑：电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑；也可以采用脂润滑，但相应的速度要打折扣。所谓定时，就是每隔一定的时间间隔注一次油，所谓定量，就是通过一个叫做定量阀的器件，精确地控制每次润滑油的注油量。而油气润滑，指的是润滑油在压缩空气的携带下，被吹入陶瓷轴承。油量控制很重要，太少，起不到润滑作用；太多，在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。冷却装置：为了尽快给高速运行的电主轴散热，通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂，冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。内置脉冲编码器：为了实现自动换刀以及刚性攻丝，电主轴内置一脉冲编码器，以实现准确的相位控制以及与进给的配合。自动换刀装置：为了适用于加工中心，电主轴配备了能进行自动换刀的装置，包括碟形簧、拉刀油缸。高速刀具的装卡方式：广为熟悉的BT、ISO刀具，已被实践证明不适合于高速加工。这种情况下出现了HSK、SKI等高速刀柄。高频变频装置：要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速，必须用高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电机，变频器的输出频率甚至需要达到几千Hz。2011.8-2011.9： 收集资料并整理，分析国内外研究现状，确定选题。 2011.10-2011.11：总体方案设计 2011.11-2012.4： 各个部分具体设计及性能分析 2012.4-2012.5： 校核及绘制装配图，写毕业论文。 2012. 6-2012. 6： 完成毕业论文、准备论文答辩。 2.预期成果 （1）电主轴各部分结构CAD图纸及装配图纸； （2）Ansys下热—结构分析热变形； （3）动静态仿真分析可靠性。 五、参考文献 [1] 刘素华，袁世先.电主轴关键技术及工艺要求.安阳师范学院学报 2003年. [2] 严道发.电主轴技术综述.机械研究与应用. 2006年 06期. [3] 闫红卫，徐同申.国内电主轴的起源与发展.机械工人,2005年 11期. [4] 田华.数控机床高速电主轴结构设计及性能分析.四川大学.2006年. [5] 徐红琴.加工中心用电主轴结构设计及其仿真分析.南京理工大学.2008年 申请人：黄鑫 年 月 日 导师意见