【正文】 發(fā)展目標(biāo)，高速機(jī)床的生產(chǎn)能力和技術(shù)水平己經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志。我國(guó)自上世紀(jì)70年代初期自行研制內(nèi)磨砂輪電主軸開始，發(fā)展至今，高速電主軸的各項(xiàng)性能指標(biāo)與國(guó)外尚有一定的差距。由于電主軸性能的好壞在很大程度上決定了整臺(tái)機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)效率，因此，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都十分關(guān)注高速電主軸的研究與發(fā)展，紛紛投入巨資，裝備精良的加工和測(cè)試設(shè)備，建立恒溫、潔凈的裝配環(huán)境，形成了不少電主軸的專業(yè)生產(chǎn)基地。同時(shí)，該所還兼營(yíng)精密機(jī)床用主軸軸承，且有少量出口。近來(lái)，該所開發(fā)的加工中心、高速銑床和車床用電主軸，已與國(guó)產(chǎn)高速機(jī)床和國(guó)產(chǎn)并聯(lián)（虛擬軸）機(jī)床配套，投入使用。德國(guó)CYTEC公司只有15年的電主軸生產(chǎn)歷史，近來(lái)推出高達(dá)800NGMN公司還兼產(chǎn)機(jī)床用精密主軸軸承，其最高精度（UP級(jí)）高于ISO和ABEC標(biāo)準(zhǔn)的最高精度（P2和ABEC9），本研究所使用的混合陶瓷球軸承即選用該公司的產(chǎn)品。這迫切需要開發(fā)出更加優(yōu)質(zhì)的高速電主軸。它應(yīng)用于不同機(jī)床中分為:鉆銑主軸、加工中心主軸、雕刻機(jī)主軸、磨床用電主軸等。關(guān)鍵詞：電主軸 角接觸混合陶瓷球軸承 油潤(rùn)滑 仿真分析AbstractElectrospindle is the core ponent of machine tools, its accuracy directly determines the machining accuracy of the machine, and therefore, developing their own property rights in a highprecision electrospindle is an urgent demand for machinery industry.In response to this need, this paper contains the following aspects: in the structure of the spindle span, the best use of the method of calculating the shaft to make the most reasonable structure； in the layout , use the more popular of the builtin motor, cycle water cooling systems, hybrid ceramic angular contact ball bearings, oil mist lubrication, as well as spring preload of the typical form of rolling sleeve. The urgent structure reduces the space occupied by the spindle system. Circulating water cooling system to ensure the heat generated by the spindle and bearing scatter out quickly mist lubrication scatter out the heat generated by the bearings at the same time lubricate the bearings. so that when temperature rise ,the rolling Introduction sets make the elongation of axis do not affect the precision； in the assembly, the strict demands on the accuracy of all aspects, especially in the bearing assembly on the basis of measured values, using selective assembly method, to ensure the accuracy of the whole system ；in capability of analysis of the spindle, through quantitative analysis of the stability of electrospindle, qualitative analysis of its thermal stability and dynamic balance；The designed Spindle motor reduce the transmission link in the middle, thus reducing the machine tool structure of space, while at the same time than the traditional high speed grinder, a smaller energy consumption, and the drive is more stable, so its machining accuracy is higher, and it improve the quality of machining and processing efficiency.Key words：electrospindle hybrid ceramic angular contact ball bearings oil lubrication MicroMilling Machine 33目錄摘要 IAbstract II目錄 I第1章 緒論 1 1 2 2 2 3 3 4 4 5 6 6 6 6 6 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算 6 9 9 9 12 12 12 13 13 17第3章 軸承系統(tǒng)的計(jì)算 19 19 19 20 21第4章 電主軸主軸單元靜態(tài)特性虛擬仿真分析 23 23 2單元類型選擇、建模與網(wǎng)格劃分 2約束與求解 24 25 2建模 2約束與求解 26結(jié)論 30參考文獻(xiàn) 31致謝 32第1章 緒論高速電主軸是高速機(jī)床的核心部件,它將機(jī)床主軸與電機(jī)軸合二為一,即將主軸電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子直接裝入主軸組件的內(nèi)部,也被稱為內(nèi)裝式電主軸,其間不再使用皮帶或齒輪傳動(dòng)副,從而實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸系統(tǒng)的“零傳動(dòng)”。結(jié)構(gòu)緊促縮小了主軸系統(tǒng)占用的空間，循環(huán)油冷卻系統(tǒng)保證了主軸和軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量很快散出去，油潤(rùn)滑在帶走軸承產(chǎn)生的熱量同時(shí)對(duì)軸承進(jìn)行了潤(rùn)滑；在裝配上，嚴(yán)格要求各個(gè)環(huán)節(jié)的精度，尤其在軸承的裝配上，根據(jù)實(shí)測(cè)值，采用選配法，保證了整個(gè)系統(tǒng)的精度；在電主軸的性能分析上，通過(guò)定量去分析電主軸的穩(wěn)定性，定性去分析其動(dòng)態(tài)平衡性和熱穩(wěn)定性，并加入了仿真分析。內(nèi)圓磨床主軸設(shè)計(jì)摘要電主軸是加工機(jī)床的核心部件，它的精度直接決定了整個(gè)機(jī)床的加工精度，因此，開發(fā)出一個(gè)擁有自主產(chǎn)權(quán)的高精密電主軸是機(jī)械行業(yè)的迫切需求。針對(duì)這一需要，本文從以下幾個(gè)方面去設(shè)計(jì)的：在電主軸的結(jié)構(gòu)上運(yùn)用最佳跨距計(jì)算方法，做出軸的最合理的結(jié)構(gòu)；在布局上采用比較流行的內(nèi)置電機(jī)，循環(huán)油冷卻系統(tǒng)，角接觸混合陶瓷球軸承，油潤(rùn)滑，彈簧預(yù)緊的典型形式。所設(shè)計(jì)的電主軸，減少了中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，因此使機(jī)床的結(jié)構(gòu)空間減小，同時(shí)它比傳統(tǒng)內(nèi)圓磨床轉(zhuǎn)速更高，能耗更小，且傳動(dòng)更加平穩(wěn)，因此加工精度更高，在保證加工質(zhì)量的同時(shí)提高了效率。具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn),并改善了機(jī)床的動(dòng)平衡,避免振動(dòng)和噪聲,在超高速機(jī)床中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著高速加工技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用,各工業(yè)部門特別是航天、航空、汽車、摩托車和模具加工等行業(yè),對(duì)高速度、高精度數(shù)控機(jī)床的需求與日俱增。目前國(guó)內(nèi)外的電主軸專業(yè)生產(chǎn)廠家多達(dá)幾十家，以德國(guó)的GMN公司與瑞FISCHER公司最為著名。瑞士IBAG公司電主軸產(chǎn)品的質(zhì)量也比較好，該公司最近推出了以油為介質(zhì)的靜壓軸承電主軸和商品化的磁懸浮軸承電主軸。m的大轉(zhuǎn)矩電主軸和裝備有自行開發(fā)的環(huán)形力矩伺服電動(dòng)機(jī)的雙擺角電主軸而引人注目國(guó)內(nèi)電主軸的生產(chǎn)以洛陽(yáng)軸承研究所最為有名，在上世紀(jì)70年代初即開始研發(fā)內(nèi)孔磨削用電主軸，80年代，曾經(jīng)從德國(guó)GMN公司引進(jìn)過(guò)生產(chǎn)電主軸的技術(shù)。迄今已發(fā)展到100多個(gè)品種的電主軸，~75kW，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)150000 r/min。電主軸是高速加工機(jī)床的核心功能部件。電主軸的研究工作在國(guó)外開展較早，現(xiàn)在已進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。為了加快我國(guó)高速加工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，加速數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的更新?lián)Q代，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的性能優(yōu)異的高速電主軸顯得十分迫切。高速機(jī)床技術(shù)主要包括高速單元技術(shù)和機(jī)床整機(jī)技術(shù)。機(jī)床整機(jī)技術(shù)包括機(jī)床床身、冷卻系統(tǒng)、安全設(shè)施、加工壞境等。高速電主軸由于結(jié)構(gòu)的特殊性，尚有許多新問題需要解決。本課題即是基于以上分析所設(shè)立的。并且它采用無(wú)內(nèi)圈式向心推力球軸承,限制了高速電主軸的生產(chǎn)社會(huì)化和商品化。在20世紀(jì)80年代末以后,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(jī)械用的風(fēng)冷式高速銑用電主軸,推動(dòng)了高速電主軸在銑削中的應(yīng)用。高速拉伸電主軸的應(yīng)用也促進(jìn)了我國(guó)有色管材精密冷成型技術(shù)的發(fā)