【正文】 畢 業(yè) 設 計 說 明 書摘 要本文闡述了車床電主軸的發(fā)展歷史、現狀以及趨勢，并介紹了電主軸的工作原理及關鍵技術。然后，確定了合理的電主軸總體結構，分別對電主軸的電機、編碼器、轉子、定子和冷卻系統等各零部件作了設計，產生了裝配圖、零件圖與設計說明書等設計文檔。最后，對電主軸的旋轉軸和軸承進行了詳細的分析和校核，計算表明，該電主軸設計符合要求。關鍵詞：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 數控車床電主軸的介紹………………………………………………………………………………….. …5……………………………………………………………………………….. ………………………5……………………………………………………………………………….. ………………………5第3章 車床電主軸結構設計……………………………………………………………………………….. ………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……………………………………………………………………………….. ……………………………. ……………..36參考文獻……………………………………………………………………………….. …………………………………….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 計 說 明 書第1章 緒論 選題的目的和意義 我國數控機床的發(fā)展歷程充分證明，數控機床電主軸發(fā)展的滯后，始終是制約我國數控機床發(fā)展的瓶頸問題之一。高速電主軸的功能部件跟不上，發(fā)展數控機床將成為空話。我國數控機床整體技術水平的發(fā)展和提高，最終離不開先進的功能部件產業(yè)的支持。我國數控機床經歷了二十多年的發(fā)展歷程,形成了一定的生產規(guī)模，具備了進一步發(fā)展的基礎。但在數控機床品種、質量和性能等方面與發(fā)達國家還存在較大差距，很難能滿足市場需求，特別是高端數控機床主要依賴進口，已明顯制約我國國民經濟和國防工業(yè)的發(fā)展。高速電主軸制造技術成為了決定高端的數控機床發(fā)展的關鍵技術。對決定電主軸發(fā)展的關鍵技術要進行重點攻關，特別是在電主軸應用中的關鍵部件諸如復合陶瓷軸承、內置式無外殼電機、性能優(yōu)良的伺服控制器、高精度位置編碼器、氣密封裝置等進行自主研發(fā)，改變這些關鍵部件主要靠進口的局面。高速電主軸也是高端的數控機床的核心，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。 數控車床電主軸的國內外的研究現狀和發(fā)展趨勢 數控車床電主軸的國內外的研究現狀 國內對電主軸技術的研究始于20世紀60年代，主要用于零件內表面磨削，這種電主軸的功率低，剛度小，并且它采用無內圈式向心推力球軸承，限制了高速電主軸的產業(yè)化。到80年代，隨著國內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，廣泛應用于各種內圓磨床和各個機械制造領域。在90年代以后由磨用電主軸轉向銑用電主軸，它不僅能加工各種形體復雜的模具，而且開發(fā)了用于木工機械用的風冷式高速銑用電主軸，推動了高速電主軸在切削中的應用。在國內以洛陽軸承研究所(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年代應用于大型數控銑床，加工中心和數控車床，是我國電主軸技術的引領者。廣州工業(yè)大學高速加工和機床研究所也開發(fā)研制了多種電主軸，并應用于數控銑床由于近些年數控加工技術的飛速發(fā)展，在軍工、基礎裝備制造，航空航天等領域對高速電主軸的迫切需要，國內的電主軸研究也得到了很大的發(fā)展。同濟大學、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。目前國內生產的磨削用電主軸的轉速在15000r/min以內；加工中心用電主軸的轉速最高30000r/ min，轉矩達200Nm的加工中心用電主軸轉速只有4000r/min；車削用電主軸最高轉速可達12000r/min，最大功率只有11kw。在電主軸的潤滑方面，國外普遍采用先進的油氣潤滑技術，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圓磨床，上世紀80年代，隨著數控機床和高速切削技術的發(fā)展和需要，逐漸將電主軸技術應用于加工中心、數控銑床等高檔數控機床。目前電主軸已經成為現代數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，它們生產的電主軸功能部件已經系列化。具有代表性有美國福特公司和Ingerso1l公司聯合推出的HVM800臥式加工中心的大功率電主軸最高轉速達15000r/min由靜止升至最高轉速僅需15s。瑞士IBAG公司在電主軸行業(yè)技術領先現在被公認為代表了行業(yè)的發(fā)展趨勢。IBAG公司提供的電主軸已經系列化、標準化電主軸最大轉速可達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的HT3A臥式加工中心采用陶瓷軸承支承的電主軸,主軸轉速達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，這些公司生產的電主軸有以下特點：(l) 功率大、轉速高。(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) 配套控制系統水平高。這些控制系統包括轉子自動平衡系統、軸承油氣潤滑與精密控制系統、定轉子冷卻溫度精密控制系統、主軸變形溫度補償精密控制系統等[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、精密加工技術、精密動平衡技術、高速刀具及其接口技術等相關技術的發(fā)展，數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速的一個重要的綜合特征參數，DmN值越大，其電主軸性能越。因此，在保證電主軸高轉速的前提下，加大主軸直徑，提高其剛性，也是電主軸技術發(fā)展的方向之一。（2）向高速大功率、低速大轉矩方向發(fā)展現代數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，因此機床電主軸應該具備