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学号:
大连海事大学
硕士研究生学位论文开题报告
研究生院制发
个人基本情况
姓名黄鑫学号培养层次□博士
□硕士
学科(专业)机械电子工程
导师马文琦培养类别□脱产□在职
学生类别□公费□自费□委培
入学年月2011年9月1日身份证号
研究方向气动元件及系统理论与应用技术
论文题目高速电主轴结构设计及性能分析
课程学习情况已修学分待修学分
总学分24学位课非学位课学位课非学位课
18600
开题申请书
一、课题意义及国内外研究现状综述
1.课题意义
高速加工技术越来越受到人们的关注,它不仅可获得更大的生产率,而且还可获得很高的加工质量,并可
降低生产成本,因而被认为是21世纪最有发展前途的先进制造技术之一。在先进工业国家,此项技术已广泛
应用于航空、航天及模具行业。在近五年中,我国的该项技术也取得了长足的进步。高速机床是实现高速切
削的前提条件,机床的高速化是目前机床的发展趋势。实现高速化的关键部件是主轴单元,而采用高速电主
轴技术是实现主轴高速化的一个重要途径。空气静压轴承可实现轴颈与轴承衬套的无直接接触,轴承发热量
少,旋转精度高,非常适合在高速电主轴上应用。
图1PCB加工电主轴
电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术,它与直线电机技
术,高速刀具技术一起,将会把高速加工推向一个新时代。电主轴就是直接将空心的电动机转子装在主轴上,
定子通过冷却套固定在主轴箱体孔内,形成一个完整的主轴单元,通电后转子直接带动主轴运转。电主轴省
去了带轮或齿轮传动,实现了机床的“零传动”,提高了传动效率。电主轴是一套组件,它包括电主轴本身
及其附件:电主轴、高频变频装置、冷却装置、内置编码器、换刀装置。高速电主轴主要包括:壳体、轴承、
定子、转子、润滑和冷却系统。电主轴的结构示意图如图2所示。
图2电主轴结构示意图
电主轴所融合的技术:
(1)高速轴承技术:电主轴通常采用复合陶瓷轴承,耐磨耐热,寿命是传统轴承的几倍;有时也采用电磁悬
浮轴承,或静压轴承,内外圈不接触,理论上寿命无限长。
(2)高速电机技术:电主轴是电机与主轴融合在一起的产物,电机的转子即为主轴的旋转部分,理论上可以
把电主轴看作一台高速电机,其关键技术是高速度下的动平衡。
图3同步内置电机和异步内置电机
(3)润滑:电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑;也可以采用脂润滑,但相应的速度要打折扣。所谓定
时,就是每隔一定的时间间隔注一次油,所谓定量,就是通过一个叫做定量阀的器件,精确地控制每次润滑
油的注油量。而油气润滑,指的是润滑油在压缩空气的携带下,被吹入陶瓷轴承。油量控制很重要,太少,
起不到润滑作用;太多,在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。
(4)冷却装置:为了尽快给高速运行的电主轴散热,通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂,冷却装置的作用
是保持冷却剂的温度。内置脉冲编码器:为了实现自动换刀以及刚性攻丝,电主轴内置一脉冲编码器,以实
现准确的相位控制以及与进给的配合。
(5)自动换刀装置:为了适用于加工中心,电主轴配备了能进行自动换刀的装置,包括碟形簧、拉刀油缸。
(6)高速刀具的装卡方式:广
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