【正文】 diamanZYS 數(shù)控機(jī)床用電主軸系統(tǒng)型譜已問(wèn)世。選用優(yōu)質(zhì)的進(jìn)口編碼器和驅(qū)動(dòng)控制器來(lái)匹配我國(guó)自 行開(kāi)發(fā)的電主軸單元，從而組成電主軸系統(tǒng)，以供應(yīng)國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床之急需，從而降低主機(jī)成本，提高主機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力是一條可行之路。 電主軸系統(tǒng)品質(zhì)的優(yōu)劣是大型數(shù)控銑、加工中心、數(shù)控車(chē)品質(zhì)優(yōu)劣的關(guān)鍵之一。在主軸后端裝有測(cè)速﹑測(cè)角﹑位移傳感器，前端的內(nèi)錐孔和端面用于安裝刀具?？梢哉f(shuō)，電主軸是未來(lái)加工行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)！ 2 電主軸的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)組成 氣靜壓電主軸是采用空氣靜壓軸承作主軸的支承，采用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸，變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)子安裝在主軸上（因此稱作電主軸），電機(jī)的定子安裝在殼體內(nèi)。電主軸能夠在很好地控制主軸電機(jī)溫度的前提下提升轉(zhuǎn)速，而且很好地保證加工精度。 電主軸研究的目的 電主軸研究的目的只要是 提高加工效率、降低加工 成本、改善加工質(zhì)量，是加工行業(yè)永恒不變的追求！提高主軸的轉(zhuǎn)速則是提高加工效率最直接的方法。一些用戶、主機(jī)廠由于對(duì)國(guó)產(chǎn)電主軸質(zhì)量和可靠性不信任，指名選配國(guó)外產(chǎn)品，使國(guó)產(chǎn)電主軸難以 批量生產(chǎn)，制約了電主軸產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。 （ 3） 政府要加大對(duì)電主軸等功能部件的扶持力度。如加強(qiáng)高速、高剛度軸承研究、軸承潤(rùn)滑冷卻方式研究、新一代驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究、新材料新結(jié)構(gòu)的電機(jī)技術(shù)研究。 高速刀具的裝卡方式 廣為熟悉的 BT、 ISO 刀具，已被實(shí)踐證明不適合于高速加工。油量控制很重要，太少，起不到潤(rùn)滑作用；太多，在軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)因油的阻力而發(fā)熱。 潤(rùn)滑 技術(shù) 電主軸的潤(rùn)滑一般采用定時(shí)定量油氣潤(rùn)滑；也可以采用脂潤(rùn)滑，但相應(yīng)的速度要打折扣。我國(guó)在應(yīng)用方面存在很大差距，潛在的市場(chǎng)很大。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 印刷電路板微小孔的鉆孔 英國(guó) WESTWIND 公司、日本 TOSHIBA MACHINE 公司和 TOSHIBA TUNGALOY 公司均有生產(chǎn)轉(zhuǎn)速為 120200rpm 的超高速氣靜壓電主軸，英國(guó) AIR BEARING 公司也生產(chǎn)有 125000rpm 的同類型產(chǎn) 品，用于 以下的印刷電路板和難加工材料微小孔的鉆孔，最小鉆孔直徑為 。 在 高速加工機(jī)床上的應(yīng)用 最近日本東芝機(jī)械公司（ TOSHIBA ）已生產(chǎn)有主軸頭為高剛性超精密氣靜壓電主軸的高速加工機(jī)床，機(jī)床型號(hào)為 FMACH 442 和 FMACH 644兩種，主軸轉(zhuǎn)速為 6000~30000rpm 軸移動(dòng)量（ XYZ ） 400400200mm 和600400400mm ，工作臺(tái)面積為 600450mm 和 1100450mm ，可用于加工精密模具等。如國(guó)家發(fā)政委動(dòng)用國(guó)債資金強(qiáng)化支持，到 2020 年可能擴(kuò)產(chǎn)到 6000 臺(tái)套，其余缺口尚需通過(guò)進(jìn)口來(lái)解決。會(huì)上，國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)工業(yè)司程竹處長(zhǎng)宣讀了發(fā)改委領(lǐng)導(dǎo)張國(guó)寶、王春正同志關(guān)于發(fā)展數(shù)控機(jī)床及其功能部件的批示。預(yù)計(jì)到 2020 年，數(shù)控機(jī)床用電主軸將激增到 20200根，約占電主軸總需求量的 2/3，替代磨用電主軸的市場(chǎng)地位，成為電主軸市場(chǎng)的主力軍。 以往電主軸主要用于軸承行業(yè)的高 速內(nèi)圓磨削，隨著數(shù)控技術(shù)和變頻技術(shù)的發(fā)展，電主軸在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家，此項(xiàng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空、航天及模具行業(yè)。s attention. But the information for design of highspeed motorized spindle is little. Based on being in need of the practice project and the great situation for rapidly developed related major, enabling devices to running on rating rotate speed is attained through PLC variable frequency speed regulation， the problem on great heating and high temperature is solved perfectly through double water outer cooling technology. And modern manufacture efficiency is improved though DCS. The high speed processing technology， not only it may obtain a greater productivity, moreover also may obtain the very high processing quality, and may reduce the production cost, thus was considered is the 21st century most has one of development future advanced techniques of manufacture. In the advanced industrial nation, this technology has widely applied in the aviation, astronautics and the mold profession. In the near five years, our countries this technology has also made the considerable progress. This article according to the high speed electricity main axle in the repair process, analyzes various parts and the ponents application and the principle, in the understanding repair process the method and the skill. Studies the high speed electricity main axle the development and the tendency. First introduced the electricity main axle development and the characteristic。首先介紹了電主軸的發(fā)展及其特性；其介紹了 內(nèi)部的結(jié)構(gòu)并對(duì)其技術(shù)水平進(jìn)行了分析。在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家，此項(xiàng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空、航天及模具行業(yè)。 簽名 ： 吳萬(wàn)牢 2020年 3 月 31 日 簽名 年 月 日 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 【 摘 要 】 目前，高速加工技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。但高速電主軸設(shè)計(jì)的資料還是相當(dāng)缺少的 。在近五年中，我國(guó)的該項(xiàng)技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。第 三，對(duì)其常見(jiàn)故障進(jìn)行了分析研究，列舉了一些常見(jiàn)的故障問(wèn)題。 Next Shoat its internal structure and has carried on the analysis to its technical level. Third, has conducted the analysis research to its mon breakdown, has enumerated some mon breakdown question. Finally, had the further research to the electricity main axle. Key words: motorized spindle。在近五年中，我國(guó)的該項(xiàng)技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前我國(guó)各類電主軸年需求量約6000 根，其中數(shù)控機(jī)床用電主軸僅有約 1000 根，而且大部分（約 60%）為進(jìn)口電主軸；磨削用電主軸大約 4000 根，約占電主軸總需求量的 2/3；其余為高速離心機(jī)、高速試驗(yàn)機(jī)等特殊用途電主軸。與此同時(shí)，數(shù)控機(jī)床主軸所需的高精密軸承的需求量也將急劇增加。并表明了全力支持?jǐn)?shù)控機(jī)床功能部件創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的態(tài)度。因此，數(shù)控機(jī)床用電主軸單元的市場(chǎng)容量巨大，目前所需要的就是如何合理組織人力、物力、財(cái)力，開(kāi)發(fā)出既多又好的功能部件 。 半導(dǎo)體硅片的切割和磨削 現(xiàn)在半導(dǎo)體硅片直徑已發(fā)展至 8” （ Φ200mm ），使用氣靜壓電主軸切割硅片，由于砂輪偏擺極 小，所以切下的硅片厚度差很小。 汽車(chē)零件內(nèi)孔磨削 滾珠軸承外環(huán)內(nèi)滾道磨削 滾珠軸承外環(huán)內(nèi)滾道的偏擺公差要求很高，在磨削過(guò)程中要求砂輪不產(chǎn)生軸向偏擺，氣靜壓電主軸由于結(jié)構(gòu)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)（如前所述），能順利地達(dá)到加工要求，得到了成功的應(yīng)用。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 高速軸承技術(shù) 電主軸通常采用復(fù)合陶瓷軸承，耐磨耐熱，壽命是傳統(tǒng)軸承的幾倍；有時(shí)也采用電磁懸浮軸承或靜壓軸承，內(nèi)外圈不接觸，理論上壽命無(wú)限 。所謂定時(shí)，就是每隔一定的時(shí)間間隔注一次油。 冷卻裝置 為了盡快給高速運(yùn)行的電主軸散熱，通常對(duì)電主軸的外壁通以循環(huán)冷卻劑，冷卻裝置的作用是保持冷卻劑的 溫度。這種情況下出現(xiàn)了 HSK、 SKI 等高速刀具。 （ 2） 加快電主軸的標(biāo)準(zhǔn)化工作。如加大科技投入，加大技改資金支持，加大鼓勵(lì)電主軸國(guó)產(chǎn)化的政策支持，享受數(shù)控機(jī)床主機(jī)的稅收優(yōu)惠等。 （ 6） 鼓勵(lì)支持以專業(yè)廠家生產(chǎn)的高質(zhì)量的電主軸取代各機(jī)床廠家自己生產(chǎn)的傳統(tǒng)主軸。然而，提高主軸轉(zhuǎn)速則會(huì)使主軸的升溫明顯，進(jìn)而影響到主軸和整個(gè)機(jī)床的壽命。目前電主軸的轉(zhuǎn)速能夠達(dá)到 202000rpm，甚至更高，功率可以達(dá)到 70kw。空氣軸承采用 “ 全支承 ” 結(jié)構(gòu)與國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比，能成倍地提高軸系的承載和剛度。 下圖 21為 電主軸單元典型的結(jié)構(gòu)布局 圖 21 電主軸單元典型的結(jié)構(gòu)布局 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 15 下圖 22為電主軸結(jié)構(gòu)示意圖 圖 22 電主軸結(jié)構(gòu) 電主軸的系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 電主軸的系統(tǒng) 由內(nèi)裝式電主軸單元、驅(qū)動(dòng)控制器、編碼器、通訊電纜、直流母線制動(dòng)器組合成的，用以將電網(wǎng)電能變?yōu)殡娭鬏S 單元的機(jī)械能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電主軸準(zhǔn)停。對(duì)閉環(huán)式配置的電主軸系統(tǒng)而言尤為重要。 2020 年，洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司分別與德國(guó)博世 力士樂(lè)公司、德國(guó) AMK 公司駐中國(guó)辦事處取得聯(lián)系，并成功地實(shí)現(xiàn)了 Refute(力土樂(lè) )電源 +Subtask 編碼器 +ZYS 10,000r/min 電主軸單元的聯(lián)配。由于國(guó)產(chǎn)電主軸單元同類型產(chǎn)品價(jià)格遠(yuǎn)低于進(jìn)口電主軸，故 IndiamanZYS 電主軸系統(tǒng)價(jià)格也遠(yuǎn)比進(jìn)口系統(tǒng)低得多，從而為國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展提供了新的選擇?？諝鈩?dòng)靜壓軸承徑向剛度低并有沖擊，但高速性能好，一般用在超高速、輕載、精密主軸上。 do 值在106 以上的主軸，多采用油潤(rùn)滑的方式，其中油霧潤(rùn)滑是將潤(rùn)滑油 (如透平油 )經(jīng)壓力空氣霧化后對(duì)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑的。油氣始終處于分離狀態(tài)，這有利于潤(rùn)滑油的回收，而對(duì)環(huán)境卻沒(méi)有污染。 噴射潤(rùn)滑是直接用高壓潤(rùn)滑油對(duì)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑和冷卻的，功率消耗較大，成本高，常用在 do 值為 106 以上的超高速主軸上。軸承的定位元件與主 軸不宜采用螺紋連接，電機(jī)轉(zhuǎn)子與主軸也不宜采用鍵連接，而普遍采用可拆的階梯過(guò)盈連接。 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 21 電主軸的動(dòng)平衡技術(shù) 由于不平衡質(zhì)量是以主軸的轉(zhuǎn)速二次方影響主軸動(dòng)態(tài)性能的，所以主軸的轉(zhuǎn)速越高，主軸不平衡量引起的動(dòng)態(tài)問(wèn)題越嚴(yán)重。小型主軸和普通電機(jī)常采用去重法。 圖 32 增重法 4 電主軸的關(guān)鍵技術(shù)研究 西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 22 高速電主軸的熱穩(wěn)定性問(wèn)題是該類主軸需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。 除了電機(jī)的發(fā)熱之外，主軸軸承的發(fā)熱也不容忽視，引起軸承發(fā)熱的因素很多，也很復(fù)雜，主要有滾子與滾道的滾動(dòng)摩擦、高速下所受陀螺力矩產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦、潤(rùn)滑油的粘性摩擦等。水套用熱阻較小的材料制造，套外環(huán)加工有螺旋水槽，電機(jī)工作時(shí)，水槽里通入循環(huán)冷卻水，為加強(qiáng)冷卻效果，冷卻水的入口溫度應(yīng)嚴(yán)格控制，并有一定的壓力和流量。