高速电主轴论文
高速电主轴轴心轨迹的测试与分析
重庆大学本科学生毕业设计（论文）高速电主轴轴心轨迹测试与分析学生：学号：指导教师：助理指导教师：专业：机械电子工程重庆大学机械学院二O一二年六月Graduation Design(Thesis) of Chongqing UniversityTest and analysis of orbit of shaft center for high-speed electric spindle systemUndergraduate: Guo JinlongSupervisor: Prof. He YeAssistant Supervisor : Lecturer Shan WentaoMajor: Mechanical and Electronic EngineeringCollege of Mechanical EngineeringChongqing UniversityJune 2012摘要由于高速电主轴系统复杂多变的运行环境以及未建模动态和外部干扰等众多难以描述的因素，使得高速电主轴系统的故障分析变得相当困难，本文提出一种改进的实验方法来研究运行高速电主轴的振动特性.首先，运用LMS数据采集分析仪和LMS信号分析软件构建该型号电主轴的振动信号测试处理系统，然后运用谐波小波超窄带高分辨率检波的优良特性及微弱信号提取功能，从复杂的实验环境中提取主轴振动信号并进行谐波小波分析，再利用谐波小波包的局部频域细化分析能力研究了主轴在八种不同转速下的振动频谱图，并成功提纯了转子轴心轨迹，为后续的故障诊断提供了验证依据。
最后以170MD15Y20型高速电主轴为研究对象，分析了主轴在负载相同、转速不同下的八种不同振动信号,将频率分量分成重复出现部分和规则出现两部分进行对比研究。
所得到的实验结果与理论分析相符，从而验证了所用方法的正确性。
关键词：高速电主轴,振动,谐波小波分析,故障诊断ABSTRACTDue to the high-speed electric spindle system, the complex and volatile operating environment, as well as unmodeled dynamics and external disturbances, and many other hard to describe the factors that makes high-speed electric spindle system failure analysis becomes very difficult, this paper presents an improved experimental method to study the run high-speed electric spindle vibration. first, the use of the LMS data acquisition analyzer and LMS signal analysis software to build the model of electric spindle vibration signal test processing system, and then use the fine features of the harmonic wavelet ultra-narrow-band high-resolution detector and a weak signal extraction function, spindle vibration signal extracted from the complex experimental environment and the harmonic wavelet analysis, harmonic wavelet packet analysis capabilities of the local frequency domain refinement of the vibration frequency spectrum of the spindle in eight different speed, and successfully purified the rotor axis orbit validation basis for the subsequent fault diagnosis. Finally, 170MD15Y20 high-speed electric spindle for the study, analysis of the spindle at the same load, eight different vibration signals in the different speeds, the frequency component is divided into two parts of a comparative study repeated part and the rules. The obtained experimental results consistent with the theoretical analysis, which verifies the correctness of the method used.Key words：High-speed electric spindle, Vibration, Analysis of the harmonic and small wave, Fault diagnosis摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1课题学术和使用意义 (1)1.2 国内外现状 (1)1.3 本章小结 (4)2 高速电主轴故障理论分析 (4)2.1高速电主轴故障原因分析 (4)2.1.1电主轴的谐振现象 (5)2.1.2电主轴的电磁振荡 (5)2.1.3电主轴的机械振动 (6)2.2高速电主轴故障信号特征分离和提取方法研究 (8)2.2.1信号盲分离方法 (8)2.2.2时频滤波方法 (9)2.2.3自适应滤波方法 (10)2.2.4自适应信号分解方法 (11)2.3本章小结 (12)3 高速电主轴轴心轨迹的测试 (13)3.1高速电主轴的频谱分析 (13)3.2 高速电主轴频谱分析的作用 (14)3.3 高速电主轴进行提取轴心轨迹的方法和步骤 (14)3.3.1 工作流程 (14)3.3.2 结合电主轴进行频谱分析 (15)3.4 高速电主轴谐波小波法提取轴心轨迹 (17)3.4.1 高速电主轴转子轴心轨迹的谐波小波提纯 (18)3.5高速电主轴故障测试 (19)3.5.1 测试系统 (19)3.5.2 测试方法` (20)3.6 本章小结 (24)4 高速电主轴轴心轨迹的分析 (25)4.1电主轴常见故障及其频谱特征 (25)4.1.1不对中 (25)4.1.2 不平衡 (26)4.1.3油膜涡动与油膜振荡 (27)4.2谐波小波试验分析 (29)4.3 本章小结 (31)参考文献 (33)致谢 (36)1绪论1.1课题学术和使用意义高速加工技术作为当代四大先进制造技术之一，是继数控技术之后使制造技术产生革命性飞跃的高新技术。
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。
高速电主轴技术
高速电主轴技术摘要: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The Technology of High-speed Motorized SpindleAbstract:Based on the development of high-speed motorized spindle and the main structure 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 that high-speed processing technology can solve many problems in the manufacturing of mechanical products, and it can obtain special machining accuracy and surface quality. High precision and high speed motorized spindle features have a great impact on the performance of CNC machine tools .Keywords: high-speed motorized spindle, high precision, CNC machine tools1 高速电主轴的发展历程早在20世纪50年代，就已出现了用于磨削小孔的高频电主轴，当时的变频器采用的是真空电子管，虽然转速高，但传递的功率小，转矩也小。
1401015110-高速电主轴论文
数控机床高速电主轴结构分析及应用范洪达（1401015110）沈阳理工大学摘要: 本文阐述了高速电主轴的特点，然后根据结构简图详细叙述其工作原理，最后分析了高速电主轴由于结构紧凑带来的一些关键技术问题，并提出了解决办法。
关键词: 高速加工电主轴数控机床中图分类号：TG156CNC high speed motorized spindle structure analysis andapplicationFAN Hongda of shenyang university of technology (1401015110)Abstract：This paper expounds the characteristics of high speed motorized spindle, then according to the diagram structure detail its working principle, finally analyzes the high-speed motorized spindle due to compact structure with some of the key technical problems, and puts forward the solution.Key：High speed machining motorized spindle Nc machine toolChinese library classification number:TG1560 前言：高速电主轴是高速机床的核心部件，它将机床主轴与变频电动机轴合二为一，即将主轴电动机的定子、转子直接装入主轴组件内部，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”其具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等优点，并改善了机床的动平衡，避免了振动和噪声，在超高速机床中得到广泛应用。
高速精密电主轴关键技术的研究
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保密 本学位论文属于 不保密 请在以上方框内打 学位论文作者签名 日期
朱金虎 指导教师签名
翁世修
２００４ 年 １２ 月 １ 日 日期
评语和决议 学位论文研究了高速精密主轴的关键技术 它是结合无锡机床公司科技攻关 高速主轴单 元的研究与开发 项目而进行的 有明确的生产背景和工程应用价值 论文研究中综合运用基础理论 专业知识和试验技术 着重在高速主轴的润滑 刚度和热 态特性几方面进行研究 取得如下成果 １． 探讨了告诉电主轴的润滑机理 对油气润滑作了讨论 测试了几种油对 ＧＣｒ１５／Ｓｉ３ Ｎ４ ， 摩擦副性能的影响 可为陶瓷轴承润滑选油提供依据 ２． 对电主轴刚度作了分析计算 通过试验对比 为提高主轴刚度提出有效的措施 ３． 以传递矩阵法建立主轴动力学分析模型 通过计算提出主轴结构优化方案 ４． 分析电主轴的传热机理 通过 ＦＥＭ 的主轴热态特性分析 从而提出改善主轴热特性 的有效措施 上述成果已成功应用在公司新一代 ５ＳＤ 高频磨削电主轴 的样机试验中 提高公司产品 技术水平的事实 表明该生具有较强的工程应用研究能力 答辩中回答问题正确 经答辩 委员会无记名投票表决 一致通过论文答辩 并建议授予工程硕士学位
上海交通大学 硕士学位论文 高速精密电主轴关键技术的研究 姓名：朱金虎 申请学位级别：硕士 专业：机械工程 指导教师：翁世修;刘士良 20041001
高速精密电主轴关键技术的研究 摘 要
高速精密电主轴是高速数控机床的核心部件 其性能的好坏直接影响数控机床的 加工精度和生产效率 目前国内高速电主轴的综合性能与国外先进的电主轴相比差距 很大 数控机床性能和效益的提高受到严重制约 因此必须对高速电主轴的关键技术 进行系统的研究 研制高精度 大功率 高刚度 高转速 长寿命的新型电主轴
浅谈国内高速电主轴的应用与发展
浅谈国内高速电主轴的应用与发展摘要：随着科学技术的不断发展，高速电主轴已经成为了数控机床向高端方向发展的一项关键技术。
文章从国内高速电主轴的应用出发，进而对国内高速电主轴的未来发展趋势进行分析与探讨。
关键词：高速；电主轴；应用与发展引言电主轴作为机床的核心功能部件，和传统的皮带与齿轮转动主轴相比较，高速电主轴具有结构紧凑、动态特性好、高效、调速范围广等很多方面的优势，并克服了传统电主轴系统振动大、惯量大、噪声大等方面的缺陷，以此在超高速机床中得到了广泛的应用[1]。
随着高速机床技术的不断发展，在我国的机床加工技术中，高速电主轴的很多技术都得到了有效的应用，并在应用中得以迅速的发展。
1.国内高速电主轴相关技术应用1.1.高速电主轴润滑与冷却技术的应用在高速电主轴中，润滑的部位的设置一般都在动静压主轴支撑的电主轴上，因此，润滑剂的使用通常为粘度和温水性比较低的高速机械油。
在高速电主轴中，此高速机械油的供压能力和流量都非常大，同时，采用特殊的方式可有效降低油路中润滑油温度的上升。
通常，以混合陶瓷球主轴支撑的电主轴，在润滑上都是采取油气和油雾来进行的，润滑中通过和空气的混合，来自于工厂气源中的压缩空气就能达到常供状态。
在这一过程中，润滑油的供给方式所采取定时而又必须的最小量方式，虽然在设备和成本上比较复杂与高，但是却能分别对每个主轴进行精确的润滑，在润滑的效率上非常高，还不会对环境造成污染。
高速电主轴在将电能转化成机械能的过程中，部分能量被间接的转化成了热能。
在这个过程中，这些热能是不能通过机壳和电扇向外扩散的，而在没有实施控制行为的前提下，电主轴会因热量的积聚导致主轴的轴承受到一定程度的破坏。
经高速电主轴温度有限元分析发现，这些热量的产生是在通电后的定子中集合的，根据这一原理，通过设计一个冷却液的套筒，并将其内装定子绕组，采用循环冷却液体将热量带走或吸收，这样就能将电主轴内的热量均匀的分布在电主轴各部[2]。
电主轴论文：电主轴 热-结构耦合 ANSYS 有限元分析
电主轴论文：电主轴热—结构耦合特性分析【中文摘要】电主轴是机械加工机床的核心部件,电主轴技术水平的高低直接决定着机械制造业水平的高低,企业效率的提高至关重要的因素是机床转速的高速化,机床转速的提高就意味着电主轴转速的提高,随着转速的提高主轴发热量增大使变形严重主轴轴承烧毁或报废等,研究表明发热量增大与主轴轴承的预紧力和内外圈装配过盈量有很大关系。
首先根据电主轴机械性能指标建立主轴模型,由高速电主轴高速情况下的边界条件对电主轴的发热量和热变形进行计算给出合理的发热量和热变形条件,并对主轴的负荷分布进行分析,为后续有限元分析的边界条件和载荷施加做准备,其次,结合有关理论对电主轴的温度场、热变形、预紧力和内外圈配合过盈量进行计算并得出相应的数据。
最后利用有限元分析软件ANSYS对主轴模型进行有限元热分析、热-结构耦合分析,分析中将预紧力和接触热阻等作为边界条件施加到主轴模型中,得出电主轴的热分布、热梯度和热变形图,由得出的分析结果反推出最佳预紧力与配合过盈量。
并对分析得出的结果与前面的计算进行对比总结。
通过研究最终得出电主轴的其最佳预紧力和内外圈装配过盈量,使主轴的发热量控制在最小,变形量也控制在主轴运转所需的精度范围。
【英文摘要】Motorized spindle is the core component of mechanical processing machine, electric spindle technical level directly decides the mechanical manufacturing level, theenterprise to enhance the efficiency of the crucial factor is high speed machine tool, the machine speed increase means electric spindle speed increase, with the speed increase calorific value increases make deformation serious spindle spindle bearing burned or scrap, research show that increase with the calorific value of the spindle bearing pre...【关键词】电主轴热-结构耦合 ANSYS 有限元分析【英文关键词】Motorized spindle Thermo-Structure Coupling ANSYS Finite Element Analysis【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848【目录】电主轴热—结构耦合特性分析摘要2-3ABSTRACT3-4第1章绪论7-13 1.1 研究背景7-8 1.2 研究现状8-11 1.3 课题的研究内容和对象11-13第2章电主轴构造及特性13-19 2.1 电主轴系统13-16 2.1.1 电主轴的结构和工作原理13 2.1.2 电主轴的分类及其特点13-16 2.2 电主轴的支承方式16-18 2.3 电主轴的主要应用性能指标18 2.4 本章小结18-19第3章电主轴组件选配及建模19-35 3.1 电主轴组件选配及意义19-20 3.2 电主轴的受力分析20-28 3.2.1 角接触轴承单元选配22-25 3.2.2 圆柱滚子轴承单元选配25-26 3.2.3 钢制轴承与陶瓷滚子轴承的比较26-27 3.2.4 高速刀具系统的选配27-28 3.3 电主轴的制造装配工艺28-30 3.3.1 电主轴的辅助设计技术29 3.3.2 电主轴的制造技术29-30 3.3.3 高速主轴电机的制造技术30 3.4 电主轴的优化设计及分析30-32 3.4.1 电主轴的轴向优化设计分析30-31 3.4.2 电主轴的径向优化设计分析31-32 3.5 电主轴的机械设计图32-33 3.6 本章小结33-35第4章电主轴的温度场及热变形的计算35-71 4.1 电主轴热传导35-41 4.1.2 热传导方程36-38 4.1.3 温度场边界条件38-40 4.1.4 温度场的求解40-41 4.2 电主轴轴承发热量的计算41-43 4.3 电主轴轴承支承刚度的计算43-44 4.4 主轴轴承预紧力及内外圈配合过盈量的计算44-48 4.5 电主轴热变形理论计算48-59 4.5.1 电主轴三维热传导问题的级数解51-52 4.5.2 电主轴的热传导特点和数学描述52-59 4.6 最佳热配合理论及研究59-69 4.6.1 滚动体与内外圈游隙量变化的理论分布计算60-66 4.6.2 热变形对轴承游隙影响的理论分布与计算66-67 4.6.3 热变形对主轴轴承配合过盈量影响的理论分析与计算67-69 4.7 本章小结69-71第5章电主轴的热-结构耦合分析71-91 5.1 电主轴ANSYS 热-结构耦合分析的原理71-73 5.2 电主轴热-结构耦合分析的基本步骤73-76 5.2.1 电主轴分析模型的建立73 5.2.2 分析的边界条件的建立及属性选择73-75 5.2.3 分析模型的处理75-76 5.3 电主轴的热分析76-81 5.4 电主轴的热-结构耦合分析81-89 5.4.1 热-结构偶和分析结果81-82 5.4.2 综合面计算和本章的分析所得的数据关系82-89 5.5 本章小结89-91第6章结论与展望91-93 6.1 结论91 6.2 展望91-93参考文献93-97致谢97-98攻读硕士学位期间的研究成果98。
高速电主轴的振动分析
毕业设计（论文）题目高速电主轴的振动分析作者学院专业学号指导教师二〇一一年五月三十日摘要高速加工能显著地提高生产率、降低生产本钱和提高产品加工质量，是制造业进展的重要趋势，也是一项超级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，其性能好坏在专门大程度上决定了整台机床的加工精度和生产效率。
在主轴的动态参数中，振动是最重要的问题之一，包括了丰硕的运行状态信息，是一个动态状态信息库。
因此对高速电主轴进行振动分析相当重要。
本文要紧介绍了高速电主轴的振动机理及相关的防治方法，提出了高速电主轴的检测方式，介绍了虚拟仪器Labview及其仿真进程。
并通过仿真结果对不同因素的振动阻碍进行了直观描述，对前述的理论分析进行了验证。
关键词高速电主轴，Labview仿真，振动分析，虚拟仪器测试ABSTRACTHigh speed machining(HSM)has become the mainstream of manufacturing for drastically increasing productivity,reducing production costs and improving the product quality.HSM is also a promising advanced manufacturing technology.In the realization of HSM,machine tool generally plays an all-important role and high speed motorized spindle is the key technology for a machine tool.The machine tool equipped with high speed motorized spindle has characteristic of the zero-transmission and simplified of the machine structure.With use of new mechanical structure,the high speed motorized spindle has much better dynamic performance in response to the high demands in this machine.In general,overall performance of high speed machine in terms of the machining precision and productivity is largely dependent upon the performance of the equipped high speed motorized spindle.It is storeroom in the dynamic problem of the machine tool which include many information of the dynamic movement on the equipment. So it is very important to analysis the vibration of high-speed electric spindle.This article mainly introduced vibration mechanism and preventing measures of the high-speed electric spindle.It proposes the detection method of high-speed electric spindle and introduces the Labview virtual instrument and its simulation process. Through the simulation results we make intuitionistic description for the influence of vibration ,in different factors and validate the foregoing theoretical analysis. Keywords: high-speed electric spindle, Labview simulation, vibration analysis, Virtual instrument testing目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)目录 (Ⅲ)第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 本课题研究的背景和意义 (1)本课题研究的背景 (2)课题的研究意义 (3)1.3 国内外研究现状 (3)电主轴振动分析的研究现状 (3)电主轴振动检测研究现状 (4)1.4 本课题研究内容 (5)第二章高速电主轴振动的产生和特点 (6)2.1 高速电主轴的工作原理和结构 (6). 高速电主轴的工作原理 (6). 高速电主轴的大体结构 (8) (9)2.3 振动的相关介绍 (9)振动的分类 (9)几种振动和冲击信号的特点 (11)2.4高速电主轴振动缘故分析及其操纵方法 (11)电主轴的油膜振荡 (14)电主轴的电磁振动 (16)电主轴的机械振动 (18)第三章振动检测的整体设计及实施 (19) (19) (19)构建实验台 (20)传感器 (20)传感器的位置 (21)的组建与硬件设计 (21)振动信息的读取 (24)转速测量 (25)信号调理 (26)预处置 (27)异样数据的剔除 (27)趋势项的提取或去除 (27) (27)干扰产生的机理 (28)抗干扰方法 (28)第四章振动实验检测与信号分析 (29) (30)4.2 Labview简介 (30)4.3 测量点的布置 (31)4.4 测量进程 (32)4.5 测量结果的仿真分析 (41)第五章总结与展望 (42)参考文献 (44)致谢 (45)第一章绪论现代机械制造工业正朝着高精度、高速度、高效率的方向飞速进展，对加工机床提出了更高的要求，机床的高速化成为目前机床的进展趋势。
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一、高速电主轴的特点 (1)
二、结构简图及工作原理 (2)
三、关键技术 (3)
1）主轴冷却： (3)
2）电动机冷却： (3)
参考文献 (4)
数控机床高速电主轴结构分析
烟台工程职业技术学院徐海峰 264006
[摘要] 本文阐述了高速电主轴的特点，然后根据结构简图详细叙述其工作原理，最后分析了高速电主轴由于结构紧凑带来的一些关键技术问题，并提出了解决办法。
[关键词] 高速加工电主轴数控机床
主轴是直接体现机床性能的关键部件。
目前，数控机床大量采用内装变频电动机的主轴部件。
它是一种机电一体化的功能部件，其电动机转子与主轴是一体的，无需任何机械连接。
改变供电的频率，就可以实现主轴调速。
这种模块化、系列化的功能部件称为电主轴。
通常由具有设计和制造高速、高精度、变频调速电主轴丰富经验的专业公司提供，产品质量和供货容易获得保证。
一、高速电主轴的特点
高速运转的电主轴的主轴形式是将主轴电机的定子、转子直接装入主轴组件的内部,即把高速电机置于精密主轴内部,电主轴的电机转子就是主轴,主轴的壳体就是电机的机座,实现了变频调速电机和主轴一体,电机直接驱动主轴,形成电主轴。
电主轴取消了电机到主轴传动链中的齿轮、皮带等一切中间环节,动力源对主轴的直接传动,传动链长度为零,实现了机床主轴系统的“零传动”。
它具有高转速、高精密、噪声低、低温升、体积小、安装方便等特点,是现代高档数控机床主要的关键部件。
它与早年应用于内圆磨床的内装式电机主轴的区别是采用了变频调速技术,主轴有较大的驱动功率和转矩,并有一系列监控主轴振动、轴承温升等参数的传感器及其检测控制系统。
因此电主轴及驱动系统是一种技术含量
很高的机电一体化产品,涉及机械、电机、驱动与控制、支承、润滑、材料热处理及振动等诸多领域,是一套相对独立、完整的智能型功能部件。
二、结构简图及工作原理
主轴电动机和机床主轴合为一体的电主轴,通常采用的是交流高频电动机,也称为“高频主轴”(High Frequency Spindle)。
图1所示为电主轴的结构简图,其主要特征是将电动机内置于主轴内部直接驱动主轴,实现电动机、主轴一体化的功能。
电主轴由无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱动模块和冷却装置等组成。
电机的转子采用压配方法与主轴做成一体，主轴则由前后轴承支承。
电机的定子通过冷却套安装于主轴单元的壳体中。
主轴的变速由主轴驱动模块控制,而主轴单元内的温升由冷却装置限制。
在主轴的后端装有测速、测角位移传感器，前端的内锥孔和端面用于安装刀具。
工作原理和普通的异步电动机的工作原理一致,改变输入电动机定子绕组的电流频率和励磁电压获得各种转速。
在加速和制动过程中,通过改变频率进行加/减速,以免电动机温升过高。
由于电动机旋转磁场的方向取决于输入定子三相交流电的相序,故改变电主轴输入电流的相序,便可改变电主轴的旋转方向。
1.电源接口
2.电动机反馈
3.后轴承
4.无外壳主轴电动机
5.主轴
6.主轴箱体
7.前轴承
图1 电主轴的结构简图
三、关键技术
从图1中可见，电主轴的结构十分紧凑，通常又在高速下运转，因而它的关键技术是如何解决它的发热问题。
电主轴的温度使其稳定在电主轴中有两大热源:内置电动机的发热和主轴轴承的发热。
分析检测结果表明,转子的温度可高达140～160℃,定子温度也可达到45～85℃。
图2所示为高速主轴单元冷却系统图,为了尽快给高速运动的电主轴散热,通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂,严格控制一个恒定值内。
图2 高速主轴单元冷却系统图
以德国CyTec公司的CySpeed系列高速电主轴为例，它的功率范围为
10~60kW，最高转速为8000~40000r/min。
它可具有四种不同功能的冷却回路：1）主轴冷却：主轴冷却回路是为了避免主轴前端伸长以及保护主轴轴承。
它的目的是保持主轴温度恒定，使其与转速无关，因而可以保证主轴的精度不受电动机发热的影响。
2）电动机冷却：电动机冷却回路是为了加强电动机对外部的散热能力，使主轴部件的壳体保持为室温状态。
3）刀具冷却：刀具冷却是选用件，可以任意选用外部冷却或者内孔冷却，或者内外同时冷却。
4）刀具内孔冷却：采用通过刀具内孔冷却时，冷却液在80kPa的压力下通过旋转分配器中间的孔道，打开单向阀，从刀柄（包括刀具）的中间孔喷出。
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,用循环冷却剂吸收和带走电机产生的热量,保持电主轴单元壳体均匀的温度分布。
冷却装置的作用是保持冷却剂的温度,电主轴常用的冷却剂是水。
电主轴在最高转速时,噪声一般应低于70～75dB (A)。
综上，电主轴的出现，很好的适应了超高速加工的要求，并将逐步取代传统的机床主轴系统。
参考文献
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