【正文】 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。 (4) 配套控 制系統(tǒng)水平高。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。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 。 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,扭矩范圍 ～ 300N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。 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。 m 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)12021r/min，最大功率只有 11kw。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。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。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。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。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)。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)。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。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。I 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。 關(guān)鍵詞 ： 車床；電主軸；主軸；軸承 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 II Abstract This 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 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 III 目 錄 第 1 章 緒論 ………………………………………………………………………………….. ……………………………….1 選題的目的和意義 ………………………………………………………………………………….. ……………………………1 ……………………………………………………………….1 ……………………………………………………………………………….. …………………………..4 第 2章 數(shù)控車床電主軸的 介紹 ………………………………………………………………………………….. …5 車床電主軸的工作原理 ……………………………………………………………………………….. ………………………5 數(shù)控車床電主軸的特征 ……………………………………………………………………………….. ………………………5 第 3 章 車床電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………………………………………….. ………7 ……………………………………………………………………………….. ………………………………………7 ……………………………………………………………………………….. ………………………………………7 內(nèi)置編碼器的選擇 ……………………………………………………………………………….. ……………………………11 轉(zhuǎn)子和定子的設(shè)計 ……………………………………………………………………………….. ……………………………12 軸承的選擇 ……………………………………………………………………………….. ……………………………………….14 ……………………………………………………………………………….. ………………………………..16 ……………………………………………………………………………….. ………………………..18 第 4章 軸的校核 ……………………………………………………………………………….. ………………………………………..25 軸的強度校核計算 ……………………………………………………………………………….. ……………………………25 軸的剛度校核計算 ……………………………………………………………………………….. ……………………………28 軸的 CAE 分析 ……………………………………………………………………………….. ………………………………….29 第 5章 軸承的校核 ……………………………………………………………………………….. ……………………………………31 ……………………………………………………………………………….. ………………………..31 深溝球軸承的校核 ……………………………………………………………………………….. ……………………………33 CAE分析 ……………………………………………………………………………….. ………………………………..34 總結(jié) ……………………………………………………………………………….. ……………………………. ……………..36 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………….. …………………………………….37 致謝 ……………………………………………………………………………….. …………………………………………….39 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 IV 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 1 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。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。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。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。 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)