加工中心电主轴设计

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加工中心电主轴设计摘 要 I
Abstract II

1 绪论 1
1.1 电主轴的概述 1
1.2 选题的意义和目的 1
1.3 国内外研究现状 1
1.3.1国内研究发展现状 1
1.3.2国外研究发展现状 2
1.4 课题研究主要内容和技术参数 2
1.4.1课题研究主要内容 2
1.4.2主要技术参数 3
2 电主轴总体方案设计 4
2.1 电主轴结构布局选择 4
2.2 电主轴的主要热源及解决办法 4
2.3 主轴支承选择 4
2.4 电机选择 4
3 主轴结构设计计算 5
3.1 主轴材料选择 5
3.2 主轴的设计计算 5
3.2.1主轴端面的设计 5
3.2.2主轴直径 5
3.2.3主轴内孔直径 6
3.2.4主轴悬伸量的确定 6
3.2.5 主轴最佳跨距的选择 7
3.3 主轴上零件定位 7
3.4 主轴结构示意图 8
3.5 主轴刚度校核 8
3.5.1主轴的扭转刚度校核 8
3.5.2主轴刚度验算 9
4 主轴轴承选择 11
4.1 轴承配置形式 11
4.2 轴承型号选择 13
4.3轴承精度 13
4.4轴承刚度计算 13
5 主轴内刀具的自动夹紧 15
5.1 刀具自动夹紧原理 15
5.2 拉杆的尺寸确定及其校核 16
5.3 蝶形弹簧选择 17
6 冷却系统设计和轴承润滑、密封 18
6.1 冷却系统的设计 18
6.2 轴承润滑的选择 19
6.3 轴承的密封 19
7 电主轴箱体设计 21
7.1 电主轴箱体材料选择 21
7.2 电主轴箱体结构方案选择 21
7.3 电主轴箱体结构尺寸计算 21
7.4 轴承端盖的选择 22
8 Pro/E 三维实体装配图 23
8.1 三维零件图的绘制 23
8.2 电主轴三维的装配图 25
9 提高电主轴性能的措施 26
10 总结与展望 27

致 谢 28
参考文献 29

1 绪论
1.1 电主轴的概述
电主轴是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为-体的新技术，它把机床主轴和主轴电机合二为-，从而省去了皮带和齿轮传动等中间传动环节，把机床主传动链缩短为零，实现了机床的零传动”。电主轴是由各个不同的部件组成，它包含了主轴、主轴轴承、电机、冷却系统、箱体等部件。
1.2 选题的意义和目的
高速电主轴单元技术的发展，可以带动高性能刀具、高速进给、检测与控制等-系列相关技术的发展。因此，各工业国家都非常关注电主轴单元技术的研究与发展。目前高速电主轴已成为国内外高速数控系统研究的热点问题，其性能优劣成为数控技术水平的标志，各个有实力的国家正在致力于研制更高精度的超高速数控机床，谁先在该领域的研究方面有突破性进展，谁就将先为国民经济的发展和国防实力的提高打下坚实的基矗
电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性孝振动孝噪声低、响应快等优点，不但转速高、功率大，还具有-系列控制主轴温升与振动，而且能显著提高加工零件的表面质量和精度。
因此，对加工中心电主轴的研究，对进行结构完善，提高加工中心电主轴系统的刚度、精度、稳定性和增强冷却效果仍是现今机械行业的研究重点。
1.3 国内外研究现状
1.3.1国内研究发展现状
电主轴在我国的应用也较早，20世纪60年代，主要用于零件内表面磨削，但是这种电主轴的功率低，刚度也校到80年代，国内高速主轴轴承的开发成功，可以研制出系列高刚度的高速电主轴，并广泛应用于各种内圆磨床和各个机械制造领域。在90年代以后，磨用电主轴开始转向加工中心、铣床、钻床等电主轴，如印制电路板(MB)钻床用高速电主轴、小型数控铣床用电主轴等，这些电主轴不仅能加工更多复杂的零件，而且加工精度也得到相应提高。目前国内生产的车削用电主轴最高转速可达12000r/min，最大功率只有11kw；加工中心用电主轴的转速最高30000r/ min，转矩达200N•m的加工中心用电主轴转速只有4000r/min；磨削用电主轴的转速在15000r/min以内。电主轴的润滑方面，国外普遍采用先进的油气润滑技术，而国内主要以油脂润滑和油雾润滑为主。
1.3.2国外研究发展现状