【JC125】机床主轴设计及相关技术研究.zip

机床主轴单元 1.介绍 机床主轴基本上完成两个任务：在空间精确的旋转刀具（钻削，铣削，磨 削）或工件（车削）；把所需要的能量传递到切削区。 很显然主轴对切削效率和机加工件的质量有很大影响，这篇文章评论了目 前的状态和介绍了主轴技术的研究挑战。 1.1 历史回顾 典型地，主轴是被皮带或齿轮驱动的，转速只能通过改变传动比或通过电 器开关改变驱动级的数量来改变。 之后，简单的电气或液压控制器开始发展，主轴旋转速度通过无级调速方 式来改变，要提高生产力就需要更高的速度，加工技术要求发展新型轴承，电 力电子与逆变器系统。在致力于发展紧凑的电力电子（静止变频器）领域的进 步 导致在使用高频三相异步电动机上的低成本维护，对于早在 80 年代的主轴，高 转速只能利用磁力轴承来实现，在轴承，润滑，滚动材料和驱动系统(马达和转 换器)领域的持续发展已经允许建造直接驱动电机主轴来满足目前各种需求。 1.2 主要结构 如今，绝大多数机床都装配了点主轴。不同于外部驱动主轴，电主轴不需 要像齿轮和接头一样的机械传动单元。 主轴至少有两套主要的球轴承系统。轴承系统是对主轴的寿命影响最大的 组成部件。最常见的电机是安装在两个轴承系统之间。 而冷却主要是通过水冷。冷却剂流过电机定子周围的冷却套而还经常流过 轴承外圈。 主轴末端的密封件防止碎屑及切削液的侵入，通常这些是做了空气净化的。 一个标准的工具接口例如 HSK 和 SK 是被放置在主轴前端的。一个夹紧系统是 用于快速 automatictool 变化。理想情况下，一个可以控制夹紧力的未夹紧单元 需要可靠的加工。如果切削液一定要通过刀具流到切削上，那么对应的轨道和 旋转机构就要求具有夹紧系统的特点。 今天，几乎每个主轴都装配有用于监视电机温度(热敏电阻或热电偶)的传 感器和定位夹紧系统。用于监测轴承的附加传感器，可以监测驱动过程的稳定 性，但在许多工业领域却不太普遍。 1.3 当前发展状况 大功率、高转速电主轴是为了加工用于航空、航天工业的大型铝制框架而 发展起来的。高转速、低功率的电主轴用于电子工业为印刷电子版钻孔 （PCB）。 1.4 工业方面的实际开发领域 当前电主轴的发展主要集中在电动机的技术，降低用于预防性维护监测的 成本。另一个核心问题是为了减少主轴上的热量发展用于抵消存在的约束力和 输出频率的驱动系统。 过去