【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書摘 要本文闡述了車床電主軸的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀以及趨勢，并介紹了電主軸的工作原理及關(guān)鍵技術(shù)。然后，確定了合理的電主軸總體結(jié)構(gòu)，分別對電主軸的電機、編碼器、轉(zhuǎn)子、定子和冷卻系統(tǒng)等各零部件作了設(shè)計，產(chǎn)生了裝配圖、零件圖與設(shè)計說明書等設(shè)計文檔。最后，對電主軸的旋轉(zhuǎn)軸和軸承進(jìn)行了詳細(xì)的分析和校核，計算表明，該電主軸設(shè)計符合要求。關(guān)鍵詞：車床；電主軸；主軸；軸承IIIAbstractThis paper describes the history, status and trends of lathe electrical spindle development, and also introduce the working principle and key technology of electrical spindle. Then, the reasonable structure of the electrical spindle is determined. The structure of main ponents is designed, such as axis, encoders, rotor, stator and cooling systems. The assembly drawings, part drawings and design specifications and other design documents is generated. Finally, the detailed analysis and verification of the axis and bearing are made. The calculation result shows that the design of electrical spindle meets the requirements.Key words: lathe；electrical spindle；spindle；bearing目 錄第1章 緒論………………………………………………………………………………….. ……………………………….1………………………………………………………………………………….. ……………………………1……………………………………………………………….1……………………………………………………………………………….. …………………………..4第2章 數(shù)控車床電主軸的介紹………………………………………………………………………………….. …5……………………………………………………………………………….. ………………………5……………………………………………………………………………….. ………………………5第3章 車床電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………………………………….. ………7……………………………………………………………………………….. ………………………………………7……………………………………………………………………………….. ………………………………………7……………………………………………………………………………….. ……………………………11……………………………………………………………………………….. ……………………………12……………………………………………………………………………….. ……………………………………….14……………………………………………………………………………….. ………………………………..16……………………………………………………………………………….. ………………………..18第4章 軸的校核……………………………………………………………………………….. ………………………………………..25……………………………………………………………………………….. ……………………………25……………………………………………………………………………….. ……………………………28……………………………………………………………………………….. ………………………………….29第5章 軸承的校核……………………………………………………………………………….. ……………………………………31……………………………………………………………………………….. ………………………..31……………………………………………………………………………….. ……………………………33……………………………………………………………………………….. ………………………………..34總結(jié)……………………………………………………………………………….. ……………………………. ……………..36參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………….. …………………………………….37致謝……………………………………………………………………………….. …………………………………………….39附錄1 電主軸的裝配圖……………………………………………………………………………….. ……………..40附錄2 電主軸的主軸零件圖……………………………………………………………………………….. ……..41附錄3 電主軸的同步帶輪零件圖……………………………………………………………………………….. 42附錄4 電主軸的壓蓋零件圖……………………………………………………………………………….. ……..43附錄5 電主軸的刀套零件圖……………………………………………………………………………….. ……..44畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書第1章 緒論 選題的目的和意義 我國數(shù)控機床的發(fā)展歷程充分證明，數(shù)控機床電主軸發(fā)展的滯后，始終是制約我國數(shù)控機床發(fā)展的瓶頸問題之一。高速電主軸的功能部件跟不上，發(fā)展數(shù)控機床將成為空話。我國數(shù)控機床整體技術(shù)水平的發(fā)展和提高，最終離不開先進(jìn)的功能部件產(chǎn)業(yè)的支持。我國數(shù)控機床經(jīng)歷了二十多年的發(fā)展歷程,形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模，具備了進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)。但在數(shù)控機床品種、質(zhì)量和性能等方面與發(fā)達(dá)國家還存在較大差距，很難能滿足市場需求，特別是高端數(shù)控機床主要依賴進(jìn)口，已明顯制約我國國民經(jīng)濟和國防工業(yè)的發(fā)展。高速電主軸制造技術(shù)成為了決定高端的數(shù)控機床發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。對決定電主軸發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)要進(jìn)行重點攻關(guān)，特別是在電主軸應(yīng)用中的關(guān)鍵部件諸如復(fù)合陶瓷軸承、內(nèi)置式無外殼電機、性能優(yōu)良的伺服控制器、高精度位置編碼器、氣密封裝置等進(jìn)行自主研發(fā)，改變這些關(guān)鍵部件主要靠進(jìn)口的局面。高速電主軸也是高端的數(shù)控機床的核心，大力發(fā)展高速電主軸將對我國的裝備制造行業(yè)會起到強大的推動作用。 數(shù)控車床電主軸的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 數(shù)控車床電主軸的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 國內(nèi)對電主軸技術(shù)的研究始于20世紀(jì)60年代，主要用于零件內(nèi)表面磨削，這種電主軸的功率低，剛度小，并且它采用無內(nèi)圈式向心推力球軸承，限制了高速電主軸的產(chǎn)業(yè)化。到80年代，隨著國內(nèi)高速主軸軸承的開發(fā)成功，研制出一系列高剛度、高速電主軸，廣泛應(yīng)用于各種內(nèi)圓磨床和各個機械制造領(lǐng)域。在90年代以后由磨用電主軸轉(zhuǎn)向銑用電主軸，它不僅能加工各種形體復(fù)雜的模具，而且開發(fā)了用于木工機械用的風(fēng)冷式高速銑用電主軸，推動了高速電主軸在切削中的應(yīng)用。在國內(nèi)以洛陽軸承研究所(洛陽軸研科技股份有限公司)為代表，早在1958年就研制出了磨用電主軸之后又研發(fā)了大功率、高轉(zhuǎn)速系列電主軸，磁懸浮和氣靜壓電主軸等，并將電主軸在90年代應(yīng)用于大型數(shù)控銑床，加工中心和數(shù)控車床，是我國電主軸技術(shù)的引領(lǐng)者。廣州工業(yè)大學(xué)高速加工和機床研究所也開發(fā)研制了多種電主軸，并應(yīng)用于數(shù)控銑床由于近些年數(shù)控加工技術(shù)的飛速發(fā)展，在軍工、基礎(chǔ)裝備制造，航空航天等領(lǐng)域?qū)Ω咚匐娭鬏S的迫切需要，國內(nèi)的電主軸研究也得到了很大的發(fā)展。同濟大學(xué)、北京機床研究所和上海機床廠在高速電主軸方面也取得了很大的成就。目前國內(nèi)生產(chǎn)的磨削用電主軸的轉(zhuǎn)速在15000r/min以內(nèi)；加工中心用電主軸的轉(zhuǎn)速最高30000r/ min，轉(zhuǎn)矩達(dá)200Nm的加工中心用電主軸轉(zhuǎn)速只有4000r/min；車削用電主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)12000r/min，最大功率只有11kw。在電主軸的潤滑方面，國外普遍采用先進(jìn)的油氣潤滑技術(shù)，而我國主要以油脂潤滑和油霧潤滑為主。 國外電主軸最早用于內(nèi)圓磨床，上世紀(jì)80年代，隨著數(shù)控機床和高速切削技術(shù)的發(fā)展和需要，逐漸將電主軸技術(shù)應(yīng)用于加工中心、數(shù)控銑床等高檔數(shù)控機床。目前電主軸已經(jīng)成為現(xiàn)代數(shù)控機床最主要功能部件之一，世界上形成許多著名的機床電主軸功能部件專業(yè)制造商，它們生產(chǎn)的電主軸功能部件已經(jīng)系列化。具有代表性有美國福特公司和Ingerso1l公司聯(lián)合推出的HVM800臥式加工中心的大功率電主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)15000r/min由靜止升至最高轉(zhuǎn)速僅需15s。瑞士IBAG公司在電主軸行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先現(xiàn)在被公認(rèn)為代表了行業(yè)的發(fā)展趨勢。IBAG公司提供的電主軸已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化電主軸最大轉(zhuǎn)速可達(dá)140000r/min，直徑范圍33到300mm，功率范圍125WSOkW,～300Nm。日本三井精機公司生產(chǎn)的HT3A臥式加工中心采用陶瓷軸承支承的電主軸,主軸轉(zhuǎn)速達(dá)40000r/min此外還有瑞士的Fisher公司、德國的GMN公司、Hofer公司、西門子、意大利的Faemat公司和Gamfior公司等，這些公司生產(chǎn)的電主軸有以下特點：(l) 功率大、轉(zhuǎn)速高。(2) 采用高速、高剛度軸承。國外高速精密主軸上采用高速、高剛度軸承，主要有陶瓷軸承和液體動靜壓軸承，特殊場合采用空氣潤滑軸承和磁懸浮軸承。(3) 精密加工與精密裝配工藝水平高。(4) 配套控制系統(tǒng)水平高。這些控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)子自動平衡系統(tǒng)、軸承油氣潤滑與精密控制系統(tǒng)、定轉(zhuǎn)子冷卻溫度精密控制系統(tǒng)、主軸變形溫度補償精密控制系統(tǒng)等[1]。（1）向高速度、高剛度方向發(fā)展隨著主軸軸承及其潤滑技術(shù)、精密加工技術(shù)、精密動平衡技術(shù)、高速刀具及其接口技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床用電主軸高速化已成為目前發(fā)展的普遍趨勢。電主軸的功率和轉(zhuǎn)速是受電主軸體積及軸承限制的，DmN值是反映電主軸剛度和轉(zhuǎn)速的一個重要的綜合特征參數(shù)，DmN值越大，其電主軸性能越。因此，在保證電主軸高轉(zhuǎn)速的前提下，加大主軸直徑，提高其剛性，也是電主軸技術(shù)發(fā)展的方向之一。（2）向高速大功率、低速大轉(zhuǎn)矩方向發(fā)展現(xiàn)代數(shù)控機床需要同時能夠滿足低速粗加工時的重切削、高速切削時精加工的要求，因此機床電主軸應(yīng)該具備