机床高速电主轴结构设计及性能分析

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机床高速电主轴结构设计及性能分析引 言 5
1.电主轴概述 7
1.1电主轴的基本概念 7
1.2电主轴单元关键技术 7
1.2.1高速精密轴承技术 8
1.2.2高速精密电主轴的动态性能和热态性能设计 9
1.2.3高速电动机设计及驱动技术 9
1.2.4高速电主轴的精密加工和精密装配技术 10
1.2.5高速精密电主轴的润滑技术 10
1.2.6高速精密电主轴的冷却技术 10
1.3高速电主轴发展及现状 11
1.3.1高速电主轴技术的发展及现状 11
1.3.2主轴单元结构形式研究的发展 12
1.4电主轴对高速加工技术及现代数控机储展的意义 13
1.5内装式电主轴系统的研究 14
2.电主轴工作原理及结构 16
2.1电主轴的基本结构 16
2.1.1轴壳 16
2.1.2转轴 16
2.1.3轴承 17
2.1.4定子与转子 17
2.2电主轴的工作原理 17
2.3电主轴的基本参数 18
2.3.1电主轴的型号 18
2.3.2转速 18
2.3.3输出功率 19
2.3.4 输出转矩 19
2.3.5电主轴转矩和转速、功率的关系 19
2.3.6 恒转速调速 19
2.3.7 恒功率调速 19
2.3.8 轴承中径 20
2.4自动换刀装置 20
3. 电主轴结构设计 21
3.1主轴的设计 21
3.1.1.铣削力的计算 21
3.1.2 主轴当量直径的计算 21
3.2 高速电主轴单元结构参数静态估算 22
3.2.1 高速电主轴单元结构静态估算的内容与目的 22
3.2.2轴承的选择和基本参数 22
3.3 轴承的预紧 23
3.4 主轴轴承静刚度的计算 23
3.4.1 主轴单元主要结构参数确定及刚度验算 25
3.4.2主轴单元主要结构参数确定 26
3.4.3主轴强度的校核 29
3.4.4主轴刚度的校核 31
3.4.5主轴的精密制造 32
3.5主轴电机 33
3.5.1电机选型 33
3.6 主轴轴承 34
3.6.1轴承简介 34
3.6.2陶瓷球轴承 34
3.6.3陶瓷球轴承的典型结构 35
3.7 主轴轴承精度对主轴前端精度影响 36
4.电主轴的润滑与冷却 37
4.1 润滑介绍 37
4.1.1润滑的作用和目的 37
4.1.2 电主轴润滑的主要类型 37
4.1.3 油气润滑的原理和优点 38
4.2电主轴的冷却 40
4.2.1电主轴的冷却方法 40
4.3 电主轴的防尘和密封 40
5.电主轴的驱动和控制 42
5.1 恒转矩变频驱动和参数设置 42
5.2 恒功率变频驱动和参数设置 43
5.3 矢量控制驱动器的驱动和控制 44
5.4 主轴准停 46
5.4.1主轴的准停功能 46
5.4.2主轴准停的工作原理 46
5.4.3主轴准拓制方法 46
6.主轴动平衡 48
6.1 动平衡介绍 48
6.2 动平衡设计 48
7.电主轴应用中存在的主要问题及解决方法。 51
7.1 什么原因造成主轴损坏 51
7.1.1 自动换刀（ATC）阀门泄漏 51
7.1.2低压力脚真空 52
7.1.3主轴空气压力低 52
7.1.4 Z轴耦合器磨损 53
7.1.5 油浸透了空气过滤器 53
7.1.6 主轴无冷却或冷却不够 53
7.1.7 不能正常工作的空气干燥机 54
7.1.8 不能正常工作的变频器 54
7.1.9维修不当 54
7.2夹头维护频率 55
总 结 56
致 谢 57
参考文献 58