高速电主轴轴承为什么要选用油气润滑

制造技术的高速发展，使得机床行业有了更高的要求：高效、高精度、高平稳性。为了满足机床高效率的要求，机床主轴转速的提高成为了主要的研究课题，机床主轴转速的提高，核心问题就在于主轴的润滑。因此，研制一种有效的润滑方法就成为关键性的问题，油气润滑系统即可满足主轴实现高速旋转要求。此系统远比普通的油或者油脂润滑方法优越，不但能满足主轴高速旋转的要求，同时还能限制油温的上升及动力的消耗量。

(多普赛)高速电主轴油气润滑具有以下优点：

1、有利于环保保护。因为没有油雾，周围环境不受污染。

2、供油精确。油量通过精确计算，按照不同的需要输送到每一个润滑点。

3、不存在高黏度润滑油雾化困难的问题。

4、可以监控、系统的工作情况很容易实现电子监控。

5、特别适用于滚动轴承，具有空气冷却的效果，可降低轴承的运行温度，从而延长轴承的使用寿命。实测表明，在高速运转条件下，主轴轴承的温升比油雾润滑的温升可降低9到16度。

6、耗油量小。

7、使用油高速电主轴油气润滑的电主轴dmn可达2*106。

轴承润滑脂相关知识

轴承润滑脂相关知识概要轴承润滑脂就是用在轴承上的润滑脂，起到润滑，降温，抗压，延长轴承寿命等作用。这里面有两个概念，首先它是润滑脂，不是润滑油，说明它的形态是油脂状半固体，不是液体也不是气体。其次是针对轴承使用的，那么针对齿轮使用的，针对液压系统使用的润滑脂就不是轴承润滑脂。轴承润滑脂也是润滑脂的一种，它是用在轴承上的润滑脂。稠厚的油脂状半固体。用于轴承的摩擦部分，起润滑和密封作用。也用于金属表面，起填充空隙和防锈作用。主要由矿物油（或合成润滑油）和稠化剂调制而成。根据稠化剂可分为皂基脂和非皂基脂两类。皂基脂的稠化剂常用锂、钠、钙、铝、锌等金属皂，也用钾、钡、铅、锰等金属皂。常见的皂基脂如铁霸MEGALUBE极压复合锂基润滑脂，铁霸BLACK MAGIC磺化钙基复合润滑脂等。非皂基脂的稠化剂常用石墨、炭黑、石棉等。主要指标主要质量指标是滴点、针入度、灰分和水分等。用来评价轴承脂胶体稳定性的指标为分油试验、滚动轴承性能试验等。滚筒试验是测试滚压作用下稠度变化的试验方法。流动性试验是评价在低温下轴承脂可泵送性的试验方法。抗水淋性试验是评价轴承脂对水淋洗出的抵抗能力的试验方法。胶体安定性是轴承脂在贮存和使用中保持胶体稳定，液体矿油不从脂中析出的性能。机械安定性是表示轴承脂在机械工作条件下抵抗稠度变化的性能。滚珠轴承扭矩试验是评价轴承脂低温性能的一种试验方法。典型的轴承润滑脂的技术指标表格如下：（美国TRIPAK MEGALUBE极压复合锂基润滑脂技术指标）

主要作用轴承润滑脂的使用，其目的是使轴承滚动面及滑动面间形成一层薄薄的油膜，以防止金属与金属直接接触，从而减少轴承内部摩擦及磨损，防止烧粘，滑脂对轴承作用如下：（1）减少摩擦及磨损：在构成轴承的套圈。滚动体及保持器的相互接触部分，防止金属接触，减少摩擦。磨损。（2）延长疲劳寿命：轴承的转动疲劳寿命，在旋转中，滚动接触面润滑良好，则延长。反之，油粘度低，润滑油膜厚度不好，则缩短。（3）排出摩擦热。冷却：循环给油法等可以用油排出由摩擦发生的热，或由外部传来的热，达到冷却的效果。防止轴承过热，防止润滑油自身老化。（4）其他：还有防止异物侵入轴承内部，或防止生锈。腐蚀之效果。主要分类 1、有机硅脂有机硅硅脂是以硅油作为基油，添加增稠剂、填料及性能改进剂配制而成的脂状物。将上述各组份置入真空捏合机中，在加热及减压下混合均匀，然后用三辊机进一步研磨，经脱泡处理后包装。 2、锂基润滑脂锂基润滑脂是由天然脂肪酸(硬脂酸或12-羟基硬脂酸)锂皂，稠化中等粘度的矿物润滑油或合成润滑油制成，而合成锂基润滑脂是由合成脂肪酸锂皂，稠化中等粘度的矿物润滑油制成。常见立即润滑脂如铁霸绿油脂，铁霸TM COMPLEX合成复合锂基润滑脂等。铁霸TM COMPLEX合成复合锂基润滑脂是采用聚α 烯烃(PAO) 合成基础油加入复合锂皂基中调配而成.具备出众的低温泵送性能、低温启动和启动扭矩较低、良好的抗水性能、粘附性以及剪切稳定性。 3、膨润土润滑脂膨润土润滑脂是由经表面活性剂处理后的有机膨润土稠化中粘度或高粘度矿油制成，适用于车底盘、驾驶舵、万向节、水泵、轮毂以及轴承的润滑。膨润土润滑脂使用最广泛的莫过于铁霸红油脂。铁霸红油脂是使用最高质量的链烷烃基础油和膨润土，由特别配方独特工艺调配而成。在极高压和高温环境下能保持良好的抗剪切安定性和持久性。具有优良的防腐蚀性、防盐雾性、耐蒸汽性、抗氧化性、耐灰尘和耐风化。铁霸红油脂亦是少数能够承受重负载和承受梯姆肯289.5N抗压能力的油脂。铁霸红油脂含有特殊EP 极压添加剂，在高温环境下不会熔解，瞬态最高工作温度为593℃。 4、复合磺酸钙基润滑脂复合磺酸钙基润滑脂是由基础油、稠化剂和添加剂等组成，其稠化剂由两部分组成：一部分是高碱性非牛顿体磺酸钙，另一部分是复合钙皂，他们之间既有物理混合，又有化学缔合。复合磺酸钙基润滑脂最典型的要数铁霸黑油脂和铁霸TP2000系列润滑脂。美国铁霸TP2000系列复合磺化钙润滑脂是采用国际最先进之技术，配合以复合磺化钙皂之特殊工艺调配而成。它具备有优越的机械安定性，很高的负载能力，优越防水性及抗氧防腐蚀性，更同时具有显著的耐高温性能。比其他的高温润滑脂如复合锂基润滑脂，复合铝润滑脂及聚脲润滑脂等，在性能上更胜一筹，是一系列全新研制的润滑产品。 5、铝基润滑脂铝基润滑脂是由硬脂酸铝皂稠化矿物油或合成脂肪酸复合铝皂稠化润滑油制得，滴点高，机械和胶体安定性好，适用于铁路机车、汽车、水泵、电机等各种轴承润滑，适用于150～180℃的高温下。具有高

轴承润滑脂的添加方法

电机的常见故障及处理由于电机的种类繁多，结构和用途各异，因而电机出现的故障也是多种多样的。一般来讲，电机的故障与电机设计和制造的质量有关，与电机的使用条件，工作方式及使用维护因素等都有关。在正常情况下，电机的使用寿命可达15年以上；但若由于装配不良，使用不当或缺乏必要的日常维护，就容易发生故障而造成损坏，从而缩短电机的使用寿命。轴承过热和产生异响的原因及处理轴承是电机中较容易磨损的零件，也是负载较重的部分，因而轴承的故障也较多。随着轴承种类的不同，故障现象也有所不同，现分别加以叙述。一．滚动轴承过热的原因及处理 1．滚动轴承安装不正确，配合公差太紧或太松滚动轴承的工作性能不仅取决于轴承本身的制造精度，还和与他配合的轴和孔的尺寸精度、形位公差和表面粗糙度、选用的配合以及安装正确与否有关。一般卧式电机中，装配良好的滚动轴承只承受径向应力，但如果轴承内圈与轴的配合过紧，或轴承外圈与端盖的配合过紧，即过盈大时，则装配后会使轴承间隙变得过小，有时甚至接近于零，这样，转动就不灵，运行中就会发热。如果轴承内圈与轴的配合过松，或轴承外圈与端盖配合过松，则轴承内圈与轴，或轴承外圈与端盖，就会发生相对转动，产生摩擦发热，造成轴承的过热。通常，标准中将作为基准零件的轴承内圈内径公差带移至零线以下，这对同一个轴的公差带与轴承内圈形成的配合，要比它与一般基准孔形成的配合要紧的多。轴承外径的公差带与一般基准轴公差带的位置相同，也在零线下方，但轴承外圈平均外径的公差值也是特殊规定的。所以同一个孔的公差带与轴承外圈形成的配合，与一般圆柱体的基轴制配合也不完全相同。滚动轴承外圈与端盖的配合一般采用过渡配合。因为作用于滚动轴承外圈上的负荷是局部负荷，这种负荷仅被外圈滚道的下部区域所承受，故选用滚动轴承的配合时，应使配合面间存在不大的过盈或不大的间隙。这样，在电机运行时，受到冲击或振动的情况下，滚动轴承外圈可以产生间歇性的转动，从而避免轴承外圈的局部磨损，提高轴承寿命。同时，还可以保证电机转子温度升高时，轴伸长有可能。正确的配合公差见下表。当滚动轴承的内圈与轴配合过紧，或滚动轴承的外圈与端盖配合过紧时，可采用新加工的方法使配合合适。当滚动轴承的内圈与轴配合过松，或滚动轴承的外圈与端盖配合过松时，可采用喷涂金属或镶套的方法来弥补。 2．润滑脂不合适、质量差、加得太多或太少润滑脂选得合适与否将影响到轴承能否正常工作。选用时，主要掌握电机轴承温度以及是否亲水两个条件。可根据电机安装地点是潮湿还是干燥，是清洁还是多尘，以及运行中轴承的最高工作温度等情况选用。必要时，夏、冬季使用的润滑脂也应有所区别，因为有的地方夏冬季的温度相差很大，必须使用不同的润滑脂。当使用钙基或钠基润滑脂时，每运行1000-1500小时要添加一次润滑脂，运行累计2500-3000小时后应更换。当使用二硫化钼时，添加和换油的时间可以延长。锂基润滑脂是一种具有耐高温（150℃）和低温（-60℃）、耐高速、耐负荷、耐水性能的润滑脂，当在冬季时，可选用1号锂基润滑脂，在夏季时可用2、3号锂基润滑脂。如果润滑脂选得不合适或使用维护不当，润滑脂质量不好或已经变质，或混入了灰尘、杂质等都有可造成轴承发热。润滑脂加得过多或过少也会造成轴承发热，因为润滑脂过多时，轴承旋转部分和润滑之间会产生很大的摩擦；而润滑脂加得过少时，则可能出现干摩擦而发热。因此，必须调整润滑脂用量，使其约为轴承室空间体积的1/2-1/3。对不合适的或变了质的润滑脂应清洗干净，换上合适的和洁净的润滑脂。

高速电主轴及其结构

高速电主轴及其结构报告姓名：周李念学号：班级：机自实验04班重庆大学机械工程学院

高速电主轴及其结构周李念（重庆大学机械工程学院机自实验04班）摘要：高速加工能显著地提高生产率、降低生产成本和提高产品加工质量，是制造业发展的重要趋势，也是一项非常有前景的先进制造技术。实现高速加工的首要条件是高质量的高速机床，而高速机床的核心部件是高速电主轴单元，它实现了机床的“零传动”，简化了结构，提高了机床的动态响应速度，是一种新型的机械结构形式，其性能好坏在很大程度上决定了整台机床的加工精度和生产效率。关键词：高速加工；电主轴；结构设计 1 高速电主轴概述高速电主轴最早是用于磨削机床加工，逐步发展到加工中心电主轴及其他各行业机床主轴.典型的磨削电主轴的结构如图1 所示，传统的主轴一般是通过传动带、齿轮来进行传动驱动，而电主轴的驱动是将异步电机直接装入主轴内部，通过驱动电源直接驱动主轴进行工作，以实现机床主轴系统的零传动，形成“直接传动主轴”.从而减少中间皮带或者齿轮机械传动等环节，实现了机械与电机一体的主轴单元.电主轴不但减少了中间环节存在的打滑、振动和噪音的因素，也加速了主轴在高速领域的快速发展，成为满足高速切削，实现高速加工的最佳方案，其高转速、高精度、高刚性、低噪音、低温升、结构紧凑、易于平衡、安装方便、传动效率高等优点，使它在超高速切削机床上得到广泛的应用［1］. . 1 转轴；2 前轴承组；3 定子部件；4 转子部件；5 后轴承组；6 进-出水孔；7 进油孔；8 接线座；9 出油孔图1 电主轴结构简图高速电主轴的优点：高速电主轴取消了由电机驱动主轴旋转工作的中间变速和传动装置（如齿轮、皮带、联轴节等），因此高速电主轴具有如下优点：（1）主轴由内装式电机直接驱动，省去了中间传动环节，机械结构简单、紧凑，噪声低，主轴振动小，回转精度高，快速响应性好，机械效率高；（2）电主轴系统减少了高精密齿轮等关键零件，消除了齿轮传动误差，运行时更加平稳；（3）采用交流变频调速和矢量控制技术，输出功率大，调速范围宽，功率—扭矩特性好，可在额定转速范围实现无级调速，以适应各种负载和工况变化的需要；（4）可实现精确的主轴定位，并实现很高的速度、加速度及定角度快速准停，动态精度和稳定性好，可满足高速切削和精密加工的需要；（5）大幅度缩短了加工时间，只有原来的约 1/4；（6）加工表面质量高，无需再进行打磨等表面处理工序；

高速主轴单元(电主轴)的工作原理及国内外的发展状况

石油大学2012-2013学年第二学期《现代制造技术》考查姓名班级学号

高速主轴单元（电主轴）的工作原理及国内外的发展状况摘要：本文介绍了有关高速电主轴的工作原理和基本结构，以及高速电主轴的关键技术，综述其应用及国内外发展状况。关键词：主轴；润滑；轴承；机床；发展状况 1、概述高速数控机床（CNC）是装备制造业的技术基础和发展方向之一，是装备制造业的战略性产业。高速数控机床的工作性能，首先取决于高速主轴的性能。数控机床高速电主轴单元影响加工系统的精度、稳定性及应用范围，其动力性能及稳定性对高速加工起着关键的作用。高速电主轴是高速机床的核心部件 ,它将机床主轴与电机轴合二为一 ,即将主轴电机的定子、转子直接装入主轴组件的内部 ,也被称为内装式电主轴 ,其间不再使用皮带或齿轮传动副 ,从而实现机床主轴系统的“零传动”。具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等优点 ,并改善了机床的动平衡 ,避免振动和噪声 ,在超高速机床中得到了广泛的应用。随着高速加工技术的迅猛发展和广泛应用 ,各工业部门特别是航天、航空、汽车、摩托车和模具加工等行业 ,对高速度、高精度数控机床的需求与日俱增。这迫切需要开发出更加优质的高速电主轴。高速电主轴是一套组件 ,它包括电主轴及其一些附件 :电主轴、高速变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置 ,因此它融合了高速轴承技术、冷却技术、润滑等技术。高速轴承技术是高速电主轴技术中很关键的技术。 2、电主轴的工作原理、典型结构及优点 2.1电主轴的工作原理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。 2.2电主轴的典型结构电主轴单元典型的结构布局方式是电机置于主轴前、后轴承之间（如图所示），其优点是主轴单元的轴向尺寸较短，主轴刚度大，功率大，较适合于大、中型高速数控机床；其不足是在封闭的主轴箱体内电机的自然散热条件差，温升比较高。

滚动轴承脂润滑方式介绍

滚动轴承脂润滑方式 1、特点。优点：⑴润滑装置简单。如果使用密封轴承或者不需要补充脂的非密封轴承，则不需要任何附加的润滑装置。相比之下，油润滑系统需要油泵、油管、油箱等，要复杂得多。 ⑵润滑脂不易泄漏，轴承的密封结构比较简单。 ⑶轴承的维护、保养方便。 ⑷润滑脂有密封作用.可防止外部灰尘,水分和其它杂质侵入轴承。 ⑸容易提高机械装置的清洁度。缺点： ⑴轴承摩擦大，散热不好，允许的转速比较低。 ⑵温度很高时，润滑脂的基础油会加快蒸发和氧化变质。润滑脂的胶体结构也会变化而加速分油。随着温度升高，润滑脂寿命迅速降低。大部分润滑脂的使用温度与寿命的关系是：每当轴承温度升高10~15℃，润滑脂的寿命下降 l/2。因此，除特殊的高温润滑脂外，一般润滑脂不能在高温下作用。 ⒉润滑脂组成及其作用 ????? 基础油：约占75～95％稠化济约占5～20％添加剂各部分的作用： ⑴基础油：采用矿物油，或者合成油。润滑脂的润滑性能主要由

基础油的润滑性能所决定。基础油的粘度对轴承内油膜的形成和油膜的承载能力、轴承寿命影响很大。 ⑵稠化剂：分皂基和非皂基两种。皂基稠化剂有锡基、钠基、铝基、铅基等多种。稠化剂的种类影响润滑脂的滴点、耐水性。稠化剂以纤维状态分散于基油中，纤维互相交织成网，并把油吸附和固定在网中，使油成膏状。 ⑶添加剂：后边讲 ⒊针入度：润滑脂的稠度用针入度表示，它也是一项重要的指标。针入度的规定是指将质量150g 的圆锥体在5s内沉入温度为25℃的润滑脂内的深度，以1/10mm为单位。针入度用以表示润滑脂的“软度”，反映使用中的流动性。针入度数值越小，表示润滑脂越稠；针入度越大，表示润滑脂越稀。润滑脂的流动性取决于润滑脂的粘度和稠度。粘度越大，稠度越大，润滑脂的流动性越差。对低温下脂润滑的轴承，要求低温起动性能，需要保证在低温下脂的流动性。针入度与轴承使用条件关系见表7-5。 ⒋滴点：润滑脂在规定的试验条件下由半固态变为液态时的温

电主轴综述

高速电主轴技术乔志敏 S1203027 摘要:通过阐述了高速电主轴的发展历程、高速电主轴的结构以及高速电主轴设计制造过程中的关键技术，分析了高精度、高转速电主轴对数控机床性能的影响。实践证明，采用高速加工技术可以解决机械产品制造中的诸多难题，能够获得特殊的加工精度和表面质量，高精度高转速电主轴功能部件，对提高数控机床的性能具有极大的影响。关键词：高速电主轴；高精度；数控机床 Abstract: Based on the development of high-speed motorized spindle and the main str ucture of the motorized and the key technologies in the manufacturing process of high -speed motorized spindle, it analyzes the high precision, high speed electric spindle of influence on the performance of the numerical control machine. Practice has proved t hat high-speed processing technology can solve many problems in the manufacturing of mechanical products, and it can obtain special machining accuracy and surface qual ity. High precision and high speed motorized spindle features have a great impact on t he performance of CNC machine tools . Keywords: high-speed motorized spindle, high precision, CNC machine

永磁同步电机在高速电主轴系统中的应用

永磁同步电主轴技术与应用摘要：伴随着高速高效高精加工技术的飞速发展，高端数控机床针对电主轴的技术需求深度和广度都不断拓展。特别是近几年来，基于永磁同步电机的电主轴技术与产品得到了快速的发展和广泛的应用。本文结合笔者在电主轴技术研究和产品开发过程中所涉及的关键技术问题，尤其是永磁同步电机在高速电主轴系统中的应用问题进行了广泛深入的探讨，希望以此对国内永磁同步电主轴产品技术开发与推广应用有所促进。一、引言高速高精高效加工，是数控机床永恒的追求目标和发展趋势。高效率需要高速度，在航空零件加工中尤为突出。飞机机身结构件的典型零件有梁、筋、肋板、框、壁板、接头、滑轨等类零件。且以扁平件、细长件、多腔件和超薄壁隔框结构件为主。毛坯为板材、锻件和铝合金挤压型材，90％以上为铝合金件。材料利用率仅为5％-10％左右，原材料去除量非常大大（1）。材料去除量大，在粗加工阶段，需要主轴具备足够的转矩输出能力，满足大吃刀切削。整理结构，多腔超博，又需要用小刀具清根，修光。小刀具则需要主轴有足够高的转速，以满足刀具的切削速度需求。因此，航空铝合金零件的加工就需要机床主轴不但具备低速大转矩输出，同时又能在小刀具加工时具备足够高（20000rpm以上）的工作转速。在磨具加工行业，近年来大量使用的高速雕铣机，在高速电主轴的助推下，利用小刀具的微刀痕特点，大大提高了各种材质模具制造的精度和速度。随着雕铣机床的进一步发展，雕铣机也逐渐进入零件加工领域，因此对主轴的低速输出转矩也提出较高的要求。平板电脑、苹果手机等高端电子消费品的快速发展，是当今时代最大的亮点之一。这类日用电子消费品，更新速度之快，不但让人眼花缭乱，而且使数控钻攻中心机得以急速发展。这类机床除了具备现代数控机床的基本特征外，必须具备在6000rpm以上高速刚性攻丝的能力。综合上述三个典型的行业需求，需要数控机床电主轴同时具备三种特点，低速大转矩输出、20000rpm以上的工作转速、可以高速刚性攻丝。永磁同步电主轴则是同时具备这三个特征的最佳电主轴产品。本文就是通过对永磁同步电主轴基本结构，关键技术，以及在不同机床领域里的应用介绍，希望大家对永磁同步电主轴能有比较全面的认识和借鉴。二、永磁同步电主轴的基本结构及其特点永磁同步电主轴与传统电主轴的最大区别是采用了稀土永磁同步电机作为主轴的驱动动力源，除此之外，基本结构与异步电机驱动的电主轴结构基本相同。图1为典型的雕铣机用异步电主轴结构，图2为典型的雕铣机用永磁同步电主轴结构。两者结构上最大的区别是图1中的9为感应式鼠笼转子，图2中的16为稀土永磁转子。另外，图2中的20为编码器，是为了较高的速度控制精度而增加的速度和位置反馈元件。

电主轴轴承的装配方法

电主轴轴承的装配方法 1.专业装配的工装轴承间隙测量,调整工具(很正规专业那种). 精密的标准平台,V型支撑,还有测量内外圆标高的仪器(全是瑞士产的), 还有一些手动工具. 动平衡测量,试验台. 最终的跑合试验台(自带润滑系统,动力系统的). 要求太高了相关的图纸,啊啊, 一套液压安装工具和一套感应加热工具.FAG和NSK都有商品供应. 角接触球轴承一般是成对使用的，有面对面，背对背、同向三种装配的方法，主要是看设计者的思路了，不同的装配方法做预加负载的方法也是不同的。作预加负载是使轴承的内圈与钢球、外圈之间产生一定的弹性变形，来适合你所需要的转速。预加负载的大小不但影响精度，而且影响它的使用寿命。比如背对背使用时，一般采取垫外圈或者磨内圈的方法来实现消除间隙，因为背对背使用时一般是用轴来限制轴承的位置，而外圈一般没有限制的。 2. 轴承安装，不同的人有不同的安装方法:过度配合(0.04mm以内)--开水烫或煮;过盈(0.04mm以上)---油煮等。 1、检查配合要求是否与负载和转速要求相同。 2、测量配合是否超标。 3、根据测量计算决定加热方式。保证轴承油隙。温度不宜超过300--400度。注意防风。不宜用明火加热。条件不许可非用明火时注意温度变化及温度的均匀性。 4、调整轴承的轴向间隙。外圈加垫。

5、用塞尺实测轴承油隙。对特大轴承的油隙最好在实际最大负载(偏载)下调整，要考虑现场温度对轴承的影响。 6、检查转动部份与不动部分是否干涉。 7、加油。注意污染。 8、现场运行监测。轴承加热温度记得好像应该是小于120度吧说得对～曾遇到过超过120C后轴承不能回复到原状,报废. 还有的轴承带润滑脂,也不能用热套. 热塑模芯杆, 为了节约材料, 准备用局部镶嵌式联接(相配直径φ30,长度30,用热套方式), 不转递扭矩: 请大家推荐过盈量是多少最合适, 热套零件会变形,二只零件热套后不再加工直接使用,行得通, 热套工艺适合热塑模具, 过盈量在:0---0.03以内。加热温度70度以内。国外轴承装配过盈量一般为0。我这装过几百支辊道辊，过盈量0.03--0.05，加热温度70--90。轴承是国外的。加热设备是自己做的。很土但很实用对于精度要求较高的主轴组件,为了提高主轴的回转精度,除了要保证主轴及相关零件高的加工精度及采用精密的主轴轴承以外,轴承内圈与主轴装配需采用定向装配法或角度选配法,也就是人为地控制各装配件的径向跳动误差的方向,使误差相互抵消而不是误差累积. 电主轴是高速数控加工机床的“心脏部件”，本文介绍了电主轴的工作原理、典型结构，阐述了电主轴的关键技术，总结了其发展趋势。关键词:电主轴陶瓷球混合轴承油气润滑 1、概述

轴承润滑脂的添加方法

轴承润滑脂的添加方法电机的常见故障及处理由于电机的种类繁多，结构和用途各异，因而电机出现的故障也是多种多样的。一般来讲，电机的故障与电机设计和制造的质量有关，与电机的使用条件，工作方式及使用维护因素等都有关。在正常情况下，电机的使用寿命可达15年以上;但若由于装配不良，使用不当或缺乏必要的日常维护，就容易发生故障而造成损坏，从而缩短电机的使用寿命。轴承过热和产生异响的原因及处理轴承是电机中较容易磨损的零件，也是负载较重的部分，因而轴承的故障也较多。随着轴承种类的不同，故障现象也有所不同，现分别加以叙述。一(滚动轴承过热的原因及处理 1(滚动轴承安装不正确，配合公差太紧或太松滚动轴承的工作性能不仅取决于轴承本身的制造精度，还和与他配合的轴和孔的尺寸精度、形位公差和表面粗糙度、选用的配合以及安装正确与否有关。一般卧式电机中，装配良好的滚动轴承只承受径向应力，但如果轴承内圈与轴的配合过紧，或轴承外圈与端盖的配合过紧，即过盈大时，则装配后会使轴承间隙变得过小，有时甚至接近于零，这样，转动就不灵，运行中就会发热。如果轴承内圈与轴的配合过松，或轴承外圈与端盖配合过松，则轴承内圈与轴，或轴承外圈与端盖，就会发生相对转动，产生摩擦发热，造成轴承的过热。通常，标准中将作为基准零件的轴承内圈内径公差带移至零线以下，这对同一个轴的公差带与轴承内圈形成的配合，要比它与一般基准孔形成的配合要紧的多。轴承外径的公差带与一般基准轴公差带的位置相同，也在零线下方，但轴承外圈平均外径的公差值也是特殊规定的。所以同一个孔的公差带与轴承外圈形成的配

合，与一般圆柱体的基轴制配合也不完全相同。滚动轴承外圈与端盖的配合一般采用过渡配合。因为作用于滚动轴承外圈上的负荷是局部负荷，这种负荷仅被外圈滚道的下部区域所承受，故选用滚动轴承的配合时，应使配合面间存在不大的过盈或不大的间隙。这样，在电机运行时，受到冲击或振动的情况下，滚动轴承外圈可以产生间歇性的转动，从而避免轴承外圈的局部磨损，提高轴承寿命。同时，还可以保证电机转子温度升高时，轴伸长有可能。正确的配合公差见下表。当滚动轴承的内圈与轴配合过紧，或滚动轴承的外圈与端盖配合过紧时，可采用新加工的方法使配合合适。当滚动轴承的内圈与轴配合过松，或滚动轴承的外圈与端盖配合过松时，可采用喷涂金属或镶套的方法来弥补。 2(润滑脂不合适、质量差、加得太多或太少润滑脂选得合适与否将影响到轴承能否正常工作。选用时，主要掌握电机轴承温度以及是否亲水两个条件。可根据电机安装地点是潮湿还是干燥，是清洁还是多尘，以及运行中轴承的最高工作温度等情况选用。必要时，夏、冬季使用的润滑脂也应有所区别，因为有的地方夏冬季的温度相差很大，必须使用不同的润滑脂。当使用钙基或钠基润滑脂时，每运行1000-1500小时要添加一次润滑脂，运行累计2500-3000小时后应更换。当使用二硫化钼时，添加和换油的时间可以延长。锂基润滑脂是一种具有耐高温(150?)和低温(-60?)、耐高速、耐负荷、耐水性能的润滑脂，当在冬季时，可选用1号锂基润滑脂，在夏季时可用2、3号锂基润滑脂。如果润滑脂选得不合适或使用维护不当，润滑脂质量不好或已经变质，或混入了灰尘、杂质等都有可造成轴承发热。润滑脂加得过多或过少也会造成轴承发热，因为润滑脂过多时，轴承旋转部分和润滑之间会产生很大的摩擦;而润滑脂加得过少时，则可能出现干摩擦而发热。因此，必须调整润滑脂用量，使其约为轴承室空间体积的1/2-1/3。对不合适的或变了质的润滑脂应清洗干净，换上合适的和洁净的润滑脂。

高速滚动轴承保持架自由振动特性研究

收稿日期:2000203202　作者简介:周延泽(1964-),男,河北海兴人,在职博士生,100083,北京. 高速滚动轴承保持架自由振动特性研究周延泽王春洁陆　震 (北京航空航天大学机械工程及自动化学院) 摘要:通过对航空发动机主轴承保持架自由振动的计算分析,表明:保持架不存在小于751.12H z 的固有频率;在整体按圆环的规律振动的同时,过梁和侧梁存在弯曲、剪切等局部振型;由于保持架的转动,存在不相等且与转动速度相关的前后行波频率,保持架可能共振的频率数目增多,而保持架又受到多种周期性的干扰,高速转动时更易激发共振,造成破坏,因此在设计中必须对保持架的振动问题给予重视. 关　键　词:滚动轴承;保持架;自由振动中图分类号:TH 133.33+4文献标识码:A 文章编号:100125965(2001)0520596204 保持架作为滚动轴承的组成元件,将滚动体沿圆周均匀地分开.在一般用途的轴承中,由于转速较低,保持架都能够满足工作要求.但是在航空发动机主轴承中,由于工作条件苛刻,转速高,对保持架也提出了较高的要求,特别是其动力特性直接影响到滚动轴承的性能和寿命.空军某机型主轴球轴承就曾多次发生过因保持架疲劳断裂造成的轴承失效,因此在设计中需要对保持架的动力学性能进行较为精确的计算和估计.国外在这方面的研究主要关注的是保持架的运动与不稳定性问题 [1]～[4] ,国内的研究比较少,对于其振动方面的研究则鲜见报道. 航空发动机主轴承保持架一般为整体结构,为增大轴承承载能力和减轻重量,滚动体较多,滚动体间的距离较小,因而保持架结构柔性较大易变形;由于沿圆周方向质量不均匀,变形沿周向也不均匀;高速旋转的保持架类似于圆环,有圆环平面内的振动,同时有在垂直于环的平面内弯曲与扭转振动;由于采用套圈导引,因此变形受到限制,为约束振动,在振动分析中必须考虑相应的约束条件;激发振动的因素很多,其中球、套圈对保持架的冲击碰撞是直接因素,且规律比较复杂.保持架的各种振动将引起动应力,从而影响到其疲劳寿命,为此有必要对其振动特性进行研究.本文用有限元法对保持架在自由状态下的自由振动特性进行了研究. 1　保持架的自由振动 1.1　计算模型以某航空发动机主轴球轴承为例进行计算分析.轴承参数为:内孔直径90mm ,滚动体数14,滚动体直径22.225mm ,保持架材料为青铜合金,弹性模量E =1.05×1011Pa ,泊松比0.33. 有限元动力分析程序很多,本文采用Alg or (有限元计算程序)程序计算.考虑到保持架的形状及局部振型,有限元模型网格划分较密,共分为1008个8节点三维块单元,2296个节点.保持架在工作过程中,由外圈引导转动,计算中取自由边界条件. 本文计算了其前50阶自由振动的频率及相应的振动模态,由此可以研究其共振、变形及应力状态. 1.2　自由振动模态保持架是圆环类零件,其振动具有环类零件振动[5]的特征,将计算结果进行归纳,其振动模态主要有以下几类. 1)环平面内的弯曲振动,即环平面内保持架沿圆周方向规则变形,如图1所示为周向波数n 分别为2,3,4时的模态.表1是计算得到的部分面内弯曲振动频率.因为保持架在圆环平面内的弯曲刚度较小,所以振动频率较低,因而在实际应用中也比较容易被激发,研究也最多.这种弯曲振　 2001年10月第27卷第5期北京航空航天大学学报 Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics October 2001V ol.27　N o 15

电主轴的工作原理、典型结构及优点

电主轴的工作原理、典型结构及优点打印引用发布时间：2010-04-25 电主轴是高速数控加工机床的“心脏部件”，本文介绍了电主轴的工作原理、典型结构，阐述了电主轴的关键技术，总结了其发展趋势. 1、概述由于高速加工不但可以大幅度提高加工效率，而且还可以显著提高工件的加工质量，所以其应用领域非常广泛，特别是在航空航天、汽车和模具等制造业中。于是，具有高速加工能力的数控机床已成为市场新宠。目前，国内外各著名机床制造商在高速数控机床中广泛采用电主轴结构，特别是在复合加工机床、多轴联动、多面体加工机床和并联机床中。电主轴是高速数控加工机床的“心脏部件”，其性能指标直接决定机床的水平，它是机床实现高速加工的前提和基本条件。 2、电主轴的工作原理、典型结构及优点 2.1 电主轴的工作原理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。 2.2电主轴的典型结构电主轴单元典型的结构布局方式是电机置于主轴前、后轴承之间（如图所示），其优点是主轴单元的轴向尺寸较短，主轴刚度大，功率大，较适合于大、中型高速数控机床；其不足是在封闭的主轴箱体内电机的自然散热条件差，温升比较高。 1主轴箱体 2冷却套 3冷却水进口 4定子 5转子 6套筒 7冷却水出口 8转轴 9反馈装置 10主轴前轴承 11主轴后轴承 2.3电主轴的优点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。电主轴的刚性好、回转精度高、快速响应性好，能够实现极高的转速和加、减速度及定角度的快速准停（C轴控制），调速范围宽。 3、电主轴的关键技术 “电主轴”的概念不应简单理解为只是一根主轴套筒，而应该是一套组件，包括：定子、转子、轴承、高速变频装置、润滑装置、冷却装置等。因此电主轴是高速轴承技术、润滑技术、冷却技术、动平衡技术、精密制造与装配技术以及电机高速驱动等技术的综合运用。 3.1电主轴的高速轴承技术实现电主轴高速化精密化的关键是高速精密轴承的应用。目前在高速精密电主轴中应用的轴承有精密滚动轴承、液体动静压轴承、气体静压轴承和磁悬浮轴承等，但主要是精密角接触陶瓷球轴承和精密圆柱滚子轴承。液体动静压轴承的标准化程度不高；气体静压轴承不适合于大功率场合；磁悬浮轴承由于控制系统复杂，价格昂贵，其实用性受到限制。

60000r-min铣钻床高速电主轴调速系统设计

目录第一章绪论 ................................................................................................................................... - 1 -1.1 高速铣钻床概述...................................................................................................................... - 1 - 1.1.1 高速铣钻床发展概况 ................................................................................................. - 1 - 1.1.2 高速铣钻床结构 .......................................................................................................... - 2 -1.2 高速电主轴研究现状及特点............................................................................................... - 3 - 1.2.1 高速电主轴发展历史与现状.................................................................................... - 3 - 1.2.2 高速电主轴分类及特点............................................................................................. - 4 -1.3 高速电主轴调速系统结构组成 .......................................................................................... - 5 -1.4 本论文的主要研究内容........................................................................................................ - 6 -第二章高速电主轴调速系统控制原理 ................................................................................. - 7 -2.1 高速电主轴结构及负载特性............................................................................................... - 7 - 2.1.1 高速异步电主轴结构及组成.................................................................................... - 7 - 2.1.2 高速电主轴负载特性分析 ........................................................................................ - 8 -2.2 高速电主轴控制策略............................................................................................................. - 9 - 2.2.1 高速电主轴V/F控制............................................................................................... - 10 - 2.2.2 调速系统SVPWM调制.........................................................................................- 11 - 2.2.3 调速系统技术方案 ................................................................................................. - 13 -2.3 本章小结 ................................................................................................................................. - 17 -第三章 60000r/min主轴调速系统硬件电路设计............................................................ - 19 - 3.1 调速系统整体电路设计...................................................................................................... - 19 -3.2 调速系统控制单元电路设计............................................................................................. - 20 - 3.2.1 高速A/D转换电路设计.......................................................................................... - 20 - 3.2.2 快速光耦隔离电路设计........................................................................................... - 22 -3.3 调速系统功率单元电路设计............................................................................................. - 23 - 3.3.1 驱动电路设计............................................................................................................. - 23 - 3.3.2 三相全控桥电路设计 ............................................................................................... - 27 - 3.3.3 芯片供电电路设计.................................................................................................... - 28 - 3.3.4 保护电路设计............................................................................................................. - 29 - 3.3.5 外部输入接口电路.................................................................................................... - 30 - III

高速电主轴的内部结构说明

高速电主轴的内部结构说明高速主轴单元主要有高速电主轴，气动主轴和水动主轴。其中高速电主轴最为常见，高速电主轴单元是高速加工机场中最为关键的部件之一。目前大多数电主轴结构都是把加工主轴与电机转轴做成一体，以实现零传动。同时电机外壳带有冷却系统，高速电主轴主要有带冷却系统的壳体，定子、转子、轴承等部分组成，工作时通过改变电流的频率来实现增减速度。由于高速电主轴要实现高速运转，以下几个零部件质量直接影响着高速电主轴的性能。（1）转轴是高速电主轴的主要回转体。他的制造精度直接影响电主轴的最终精度。成品转轴的形位公差尺寸精度要求很高，转轴高速运转时，由偏心质量引起震动，严重影响其动态性能，必须对转轴进行严格动平衡测试。部分安装在转轴上的零件也应随转轴一起进行动平衡测试。（2）高速电主轴的核心支撑部件是高速精密轴承。因为电主轴的最高转速取决于轴承的功能、大小、布置和润滑方法，所以这种轴承必须具有高速性能好、动负荷承载能力高、润滑性能好、发热量小等优点。近年来，相继开发了动静压轴承、陶瓷轴承、磁浮轴承。动静压轴承具有很高的刚度和阻尼，能大幅度提高加工效率、加工质量、延长寿命，降低加工成本；而且这种寿命为半无限长。磁浮主轴的高速性能好、精度高、容易实现诊断和在线监控。但这种主轴由于电磁测控系统复杂，价格十分昂贵，而且长期居高不下，至今未能得到广泛应用。目前市场上应用最广泛的就是陶瓷轴承，一般的角接触陶瓷轴承内外圈都是钢圈，滚动体是陶瓷材料。陶瓷具有密度小，刚度好，热膨胀系数小等优点。而且在理论计算和接触疲劳试验和压碎试验表明，混合式陶瓷轴承首先失效的是钢圈而不是陶瓷球。由于前面三种轴承理论寿命均为无穷大，特别是磁悬浮轴承还具有自动调节偏心等优点，在未来超高速机床市场上，随着技术的发展，磁悬浮轴承应是发展方向。而在一般的高速加工机床中，混合式陶瓷轴承或纯陶瓷轴承也将具有广泛的使用场合。（3）润滑系统采用良好的润滑系统对高速电主轴性能有着重要的影响。典型的润滑方法是采用油雾润滑或气油混合物润滑。前者主是把润滑油雾化在对轴承进行润滑，润滑油不可再回收，对空污染较严重。后者是直接把润滑油利用高压空气吹进轴承，润滑作用的同时还起到散热的作用。(end) 文章内容仅供参考() ()(2010-7-1) 本文由无锡汽车租赁https://www.360docs.net/doc/732693976.html, 奶茶店加盟https://www.360docs.net/doc/732693976.html, 联合整理发布

国内外高速电主轴技术的现状与发展趋势

高速电主轴技术的现状与发展趋势高速数控机床（CNC）是装备制造业的技术基础和发展方向之一，是装备制造业的战略性产业。高速数控机床的工作性能，首先取决于高速主轴的性能。数控机床高速电主轴单元影响加工系统的精度、稳定性及应用范围，其动力性能及稳定性对高速加工起着关键的作用。 1、高速电主轴对数控机床的发展以及金属切削技术的影响对于数控机床模块化设计、简化机床结构、提高机床性能方面的作用： (1)简化结构，促进机床结构模块化电主轴可以根据用途、结构、性能参数等特征形成标准化、系列化产品，供主机选用，从而促进机床结构模块化。 (2)降低机床成本，缩短机床研制周期一方面，标准化、系列化的电主轴产品易于形成专业化、规模化生产，实现功能部件的低成本制造；另一方面，采用电主轴后，机床结构的简单化和模块化，也有利于降低机床成本。此外，还可以缩短机床研制周期，适应目前快速多变的市场趋势。 (3)改善机床性能，提高可靠性采用电主轴结构的数控机床，由于结构简化，传动、连接环节减少，因此提高了机床的可靠性；技术成熟、功能完善、性能优良、质量可靠的电主轴功能部件使机床的性能更加完善，可靠性得以进一步提高。 (4)实现某些高档数控机床的特殊要求有些高档数控机床，如并联运动机床、五面体加工中心、小孔和超小孔加工机床等，必须采用电主轴，方能满足完善的功能要求。 2、促进了高速切削技术在机械加工领域的广泛应用电主轴系由内装式电机直接驱动，以满足高速切削对机床“高速度、高精度、高可靠性及小振动”的要求，与机床高速进给系统、高速刀具系统一起组成高速切削所需要的必备条件。电主轴技术与电机变频、闭环矢量控制、交流伺服控制等技术相结合，可以满足车削、铣削、镗削、钻削、磨削等金属切削加工的需要。采用高速加工技术可以解决机械产品制造中的诸多难题，取得特殊的加工精度和