数控机席高速电主轴技术及应用.pdfVIP

高 ，要求配套 的功能部件 电必须迅速提高 自身 的水平 。功 高速电主轴单元包括动力源 、主轴 、轴承和机架 四个 能部件技术水平 的高低 、性能的优劣以及整体 的社会配套 主要部分 ，是高速机床的核心部件 。这 四个部分构成一个 水平 ，都直接决定和影 响着数控机床整机 的技术水平和性 动力学性能及稳定性 良好的系统 _5]．在很大程度上决定了 能 ，也制约着主机的发展速度 。没有高质量 的功能部件 ， 机床所能达到的切削速度 、加工精度和应用范 围。高速 电 数控机床的迅速发展也将成为一句空话。 主轴单元的性能取决于主轴的设计方法 、材料 、结构 、轴 国产 电主轴技术水平 的高低必然影响产 品在主机上 的 承 、润滑冷却 、动平衡 、噪声等多项相关技术 ，其 中一些 应用 。我 国数控机床 的发展历程充分证明，数控功能部件 技术又是相互制约的，包括高速和高刚度 的矛盾 、高速和 产业发展 的滞后 ，始终是制约我 国数控机床发展 的瓶颈 问 大转矩的矛盾等。 题之一。功能部件跟不上 ，发展数控机床将成为空话 。我 从 目前发展现状来看 ，电主轴单元形成独立 的单元而 国数控机床整体技术水平 的发展和提高 ，最终离不开先进 成为功能部件 以方便地配置 到多种加工 中心及高速机床 的功能部件产业 的支持 ，要抓住 目前的黄金发展机遇 ，学 上 ，是高速 、高效 、高精度数控机床发展 的一种趋势 。电 习国外 同行 的先进技术 ，探索 国际合作途径 ，共 同做大做 主轴技术包括主轴机械体、高速主轴轴承、无外壳主轴 电 强数控功能部件产业 ，促进周产数控机床的发展 。 机及其控制模块 、润滑冷却系统 、主轴刀柄接 口和刀具夹 2高速 电主轴的结构组成 紧方式 以及刀具动平衡等 。 数控机床 的高速主轴具有高 回转速度 ，但这并无严格 在高速主轴单元 中，由于机床既要完成粗加工，又要 的界限。对作为高速切削机床代表的加_T中心和数控铣床 完成精加工，因此对主轴单元提 出了较高的静刚度和工作 而言 ，一般是指最高转速 ≥10000r／min的主轴系统 ，并相 精度的要求 。另外 ，高速机床主轴单元 的动态特性也在 应具有高 的角加 (减1速度 ，以实现主轴 的瞬时升降速与 很大程度上决定 了机床的加 质量和切 削能力。当切 削过 起停 。为适应制造业对机床加工精度愈来愈高 的要求 ，高 程 现较大 的振动时 ，会使刀具 出现剧烈 的磨损或破损 ， 速切 削主轴还应有较高 的回转精度 ，通常要求主轴 的径 向 也会增加主轴轴承所承受的动载荷 ，降低轴承的精度和寿 跳动小于 1gun或 2 m，轴向窜动小于 2m。此外 ，主轴 命 ，影 响加工精度和表面质量 。因此 ，主轴单元应具有较 也要有足够的静、动刚度 ，以承受一定的切削负荷并保持 好 的抗振性 。高速运转下 ，主轴单元 的振动问题是非常突 高的回转精度 l4]。 的，采用电主轴是最佳的选择 ，这是基于以下几点。 高速 电主轴是高速机床的核心部件 ，它将机床主轴与 (1)如果电机仍采用皮带或齿轮等方式传动 ，则在高 驱动电机合二为一 ，即将主轴电机的定子 、转子直接装入 速运转条件下 ，有机械传递所产生 的振动和噪声等问题难 主轴 组件 内部 ，也被 称 为 内装 式 电主轴 (builtinmotor 以解决 ，必会影响机床 的加工精度 、加工表面粗糙度 7[1。 spindle)．其 间不再使用皮带或齿轮传动副 ，从而实现机床 (2)为 了提高生产率 ，要求在最短 时间内实现高的速 主轴系统 的 “零传动 ”。电主轴典型 的结构如 图 1所示 。 度变化 ，即主轴 回转时要具有极大 的角加速度。达到这个 高速 电主轴的结构紧凑、重量轻、惯性小、响应特性好 ， 要求