高档数控机床高速精密电主 轴关键技术及应用 公告
国内数控机床现状解析与建议(doc 14页)
国内数控机床现状解析与建议(doc 14页)国内数控机床现状简析及建议一、国内数控机床行业近年取得的成绩我国的数控机床无论从产品种类、技术水平、质量和产量上都取得了很大的发展，在一些关键技术方面也取得了重大突破。
据统计，目前我国可供市场的数控机床有1500种，几乎覆盖了整个金属切削机床的品种类别和主要的锻压机械。
领域之广，可与日本、德国、美国并驾齐驱。
这标志着国内数控机床已进入快速发展的时期。
近年来我国机床行业不断承担为国家重点工程和国防军工建设提供高水平数控设备的任务。
如国产XNZD2415型数控龙门混联机床充分吸取并联机床的配置灵活与多样性和传统机床加工范围大的优点，通过两自由度平行四边形并联机构形成基础龙门，在并联平台上附加两自由度串联结构的A、C轴摆角铣头，配以工作台的纵向移动，可完成五自由度的运动。
该构型为国际首创。
基于RT一Linux开发的数控系统具有的实时性和可靠性，能在同一网络中与多台PLC相连接，可控制机床的五轴联动，实现人机对话。
该机床的作业空间4．5mx1．6mx1．2m，A轴转角±1050,C轴连续转角0一4000，主轴转速(无级)最高10000r/min，重复定位精钢类零件)进行中低转速下的强力切削，也适宜冶金、机车、造纸机械等行业对大型工件特别是长轴类零件进行高效、强力车削时采用。
TK68125A型落地式数控镗铣床可广泛适用于大中型柴油机、工程机械、汽车、船舶、航天航空工业的大中型复杂结构件加工，特别适用于对具有空间曲面的复杂零件高速、高效加工。
TK6913B型落地式数控镗铣床在高刚度方滑枕、数控可移动主轴组件、数控回转工作台、数控平旋盘、大型链式刀库、模块化开发等方面形成了自己的核心技术。
陕西汉江机床有限公司把为数控机床配套的高精度滚珠丝杠副和滚动直线导轨副作为主攻方向，2004年共生产滚珠丝杠副5万套，滚动直线导轨副2万套，其中为数控机床配套的高精度产品占产销量的80%以上。
精密电主轴PPT课件
电主轴的故障分析
使用原因
• 1）电机冷却不够充分，冷却系统流量偏小，水箱过小，冷却水管堵 塞。
• 2）主轴与电源匹配、电源供给的三相中频电压过高。 • 3）配用的三相静止变频电源输出波形差，高次谐波含量过高。 • 4）电主轴长时间超载、超负荷、超速运行。 • 5）由于操作不慎造成撞车、闷车事故，主轴及轴承受损。
®
电主轴的故障分析
电主轴温升过高
油雾型电主轴外壳最热点温升超过25℃，油脂型电主轴外壳最热点 温升超过 30 ℃应视作异常。 造成主轴温升过高的原因很多，装主配要原因规类为：
使用原因
温升 过高
润滑原因
电气原因
制造质量原因
®
电主轴的故障分析
装配原因
• 1）选用轴承质量差，高速旋转时轴承温升过高。 • 2）轴承反装、或安装未到位。 • 3）装配时清洁度差，轴承工作区域混入杂物。 • 4）主轴轴承外径与轴承座孔内径配合间隙过小。 • 5）转轴轴承档外径与轴承内孔过盈偏大。 • 6）轴承间内外调整垫平行差，垂直度差。 • 7）无导套型电主轴后轴承外调整垫外径过大，使之与座孔无间隙，
20世纪80年代，以GDZ系列和4SD系列电主轴为代表的高速、大 功率电主轴问世了。此时电主轴行业逐渐形成技术优势占领先地位的 洛阳轴承研究所，以配套机床为主的无锡机床厂和安阳莱必泰三家电 主轴专业生产厂。
20世纪90年代，洛阳轴承研究所开发了2GDZ系列超大功率、超 大刚度磨床用电主轴，无锡机床厂开发了5SD系列磨床用电主轴，近年 来，随着油气技术、恒温冷却和陶瓷球轴承等新技术的发展为电主轴 技术水平的提高创造了有利条件。
• 7、电主轴的停车步骤：
• （1）停止运转 （2）停水 （3）停油雾
机床主轴标准转速数列表【免下载】
随着科学技术的发展,机床主轴转速越来越高,变速范围越来越大,因此,对机床主轴高速运转稳定性的要求也越来越高。
精密主轴可以说是任何机床的非常关键的部件。
对于需要确保高精度加工的工件可以使用安装精密主轴的加工设备，精密主轴是将超高旋转精度与超高抗震性、高静态刚度的一种主轴。
机床主轴转速标准系列列表Ⅰ、CA6140车床主轴转速：（r/min）10、12.5、、16、20、25、32、40、50、63、80、100、125、160、200、250、320、400、450、500、560、710、900、1120、1400Ⅱ、X5032立式升降台铣床主轴转速：（r/min）30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、235、300、375、475、600、750、950、1180、1500机床主轴指的是机床上带动工件或刀具旋转的轴。
通常由主轴、轴承和传动件（齿轮或带轮）等组成主轴部件。
在机器中主要用来支撑传动零件如齿轮、带轮，传递运动及扭矩，如机床主轴；有的用来装夹工件，如心轴。
机床主轴指的是机床上带动工件或刀具旋转的轴。
通常由主轴、轴承和传动件（齿轮或带轮）等组成主轴部件。
在机器中主要用来支撑传动零件如齿轮、带轮，传递运动及扭矩，如机床主轴；有的用来装夹工件，如心轴。
除了刨床、拉床等主运动为直线运动的机床外，大多数机床都有主轴部件。
主轴部件的运动精度和结构刚度是决定加工质量和切削效率的重要因素。
衡量主轴部件性能的指标主要是旋转精度、刚度和速度适应性。
①旋转精度：主轴旋转时在影响加工精度的方向上出现的径向和轴向跳动，主要决定于主轴和轴承的制造和装配质量。
②动、静刚度：主要决定于主轴的弯曲刚度、轴承的刚度和阻尼。
③速度适应性：允许的最高转速和转速范围，主要决定于轴承的结构和润滑，以及散热条件降低轴承的工作温度，经常采用的办法是润滑油。
润滑方式有，油气润滑方式、油液循环润滑两种。
在使用这两种方式时要注意以下几点：1、在采用油液循环润滑时，要保证主轴恒温油箱的油量足够充分。
2023年气浮电主轴行业市场需求分析
2023年气浮电主轴行业市场需求分析电主轴是数控机床的关键零部件之一，主要用于高速加工、精密加工和重型高负载加工等方面。
气浮电主轴采用气浮静压技术，具有高刚性、高速度、高温度、高精度、高可靠性等特点。
因此，在机械制造、汽车制造、模具制造、航空制造、电子制造等领域得到广泛应用。
下面将对气浮电主轴行业市场需求进行分析。
一、消费者需求1.制造业需求气浮电主轴作为数控机床的核心部件之一，是现代制造业生产和加工过程中必不可少的设备之一。
目前，国内制造业正处在快速发展阶段，对机械加工、模具加工、轮廓加工、光电制造等领域需求量逐年增长。
加之国家一系列政策的扶持，制造业对气浮电主轴的需求将较大。
2.汽车制造行业需求汽车行业是气浮电主轴的重要应用领域，现今全球汽车行业正处于一个快速发展期，这必然会带动气浮电主轴的需求增长。
我国正加大汽车市场开发力度，促进汽车工业升级，对气浮电主轴的高精度、高速度、高负载的需求将逐年增长。
3.医疗器械行业需求医疗器械是气浮电主轴的另一个重要应用领域，如医疗器械的高速切割，医用模具的加工等，都需要使用气浮电主轴。
随着我国人口老龄化趋势的显现，医疗器械市场需求量不断增长，这将推动气浮电主轴需求量的增加。
二、竞争分析1.外资品牌优势外资品牌占据气浮电主轴市场的大额份额，其中美国、日本先进设备等国家的产品更是一直保持着高水平的技术竞争力。
这主要与这些国家在科学技术和制造工艺方面的发展有密切关系。
2.国内品牌挑战国内品牌的气浮电主轴生产商，对于国外久经考验的技术和品质尚存在很大的差距，但国内品牌应该把握好自身产业内的发展机遇。
随着中国经济的快速发展，各行各业的需求在逐渐增长，国内品牌的气浮电主轴可以在质量、服务、价格等方面优化，进一步提高自身的竞争力。
三、未来发展趋势1.多元化发展随着市场需求的不断扩大，气浮电主轴行业的未来趋势是多元化发展。
气浮电主轴厂商应该从高航空、高铁、高速列车、智能化制造等领域展开，从单一的应用领域扩大到多个领域，做到不失专业性，同时兼顾多样化和协作发展。
数控铣床电主轴系统设计说明书
目录引言 (1)1.数控铣床简介 (3)1.1.数控铣床组成 (3)1.2.数控铣床的工作原理 (4)1.3数控铣床加工的特点 (4)1.4数控铣床加工的主要对象 (4)2.电主轴概述 (5)2.1电主轴的基本概念 (5)2.2电主轴单元关键技术 (6)2.2.1高速精密轴承技术 (6)2.2.2高速精密电主轴的动态性能和热态性能设计 (7)2.2.3高速电动机设计及驱动技术 (8)2.2.4高速电主轴的精密加工和精密装配技术 (8)2.2.5高速精密电主轴的润滑技术 (9)2.2.6高速精密电主轴的冷却技术 (9)2.3高速电主轴发展及现状 (9)2.3.1高速电主轴技术的发展及现状 (9)2.3.2主轴单元结构形式研究的发展 (11)2.4电主轴对高速加工技术及现代数控机床发展的意义 (12)2.5内装式电主轴系统的研究 (13)3.电主轴工作原理及结构 (16)3.1电主轴的基本结构 (16)3.1.1轴壳 (16)3.1.2转轴 (16)3.1.3轴承 (17)3.1.4定子及转子 (17)3.2电主轴的工作原理 (17)3.3电主轴的基本参数 (19)3.3.1电主轴的型号 (19)3.3.2转速 (19)3.3.3输出功率 (19)3.3.4 输出转矩 (19)3.3.5电主轴转矩和转速、功率的关系 (20)3.3.6 恒转速调速 (20)3.3.7 恒功率调速 (20)3.3.8 轴承中径 (20)3.4自动换刀装置 (21)4. 电主轴结构设计 (22)4.1主轴的设计 (22)4.1.1.铣削力的计算 (22)4.1.2 主轴当量直径的计算 (23)4.2高速电主轴单元结构参数静态估算 (23)4.2.1 高速电主轴单元结构静态估算的内容及目的 (23)4.2.2轴承的选择和基本参数 (23)4.3轴承的预紧 (24)4.4主轴轴承静刚度的计算 (24)4.4.1 主轴单元主要结构参数确定及刚度验算 (26)4.4.2主轴单元主要结构参数确定 (27)4.4.3主轴强度的校核 (32)4.4.4主轴刚度的校核 (34)4.4.5主轴的精密制造 (35)4.5主轴电机 (36)4.5.1电机选型 (36)4.6主轴轴承 (37)4.6.1轴承简介 (37)4.6.2陶瓷球轴承 (38)4.6.3陶瓷球轴承的典型结构 (40)4.7主轴轴承精度对主轴前端精度影响 (40)4.8拉刀机构设计 (41)4.8.1刀具接口 (41)4.8.2拉刀杆尺寸设计 (42)4.8.3夹具体结构尺寸设计 (43)4.8.4 松、拉刀位移的确定 (45)4.8.5碟型弹簧的设计及计算 (46)4.9HSK工具系统结构特点分析 (48)4.10HSK工具系统的静态刚度 (52)4.10.1 HSK工具系统的变形转角及极限弯矩 (52)5.电主轴的润滑及冷却 (55)5.1润滑介绍 (55)5.1.1润滑的作用和目的 (55)5.1.2 电主轴润滑的主要类型 (55)5.1.3 油气润滑的原理和优点 (57)5.2电主轴的冷却 (58)5.2.1电主轴的热源分析 (58)5.2.2电主轴的冷却方法 (59)5.3电主轴的防尘和密封 (60)6.电主轴的驱动和控制 (61)6.1恒转矩变频驱动和参数设置 (61)6.2恒功率变频驱动和参数设置 (62)6.3矢量控制驱动器的驱动和控制 (64)6.4普通变频器原理 (65)6.5本设计采用的变频器原理 (67)6.6主轴准停 (69)6.6.1主轴的准停功能 (69)6.6.2主轴准停的工作原理 (69)6.6.3主轴准停控制方法 (70)7．主轴动平衡 (72)7.1动平衡介绍 (72)7.2动平衡设计 (73)总结 (75)致谢 (76)参考文献 (77)引言高速机床是实现高速切削加工的前提和条件。
数控机床电主轴设计的若干问题及探讨
２ 电主轴 设 计 的相关 问题 及探 讨
１ 电主 轴简 介【
２１ 电主轴的振动 ．
高速 电主轴 可以简单 的总结为 “ 电机 ＋主轴”也 可以说是 ，
一
机械振 动是指物体在某一 中心位置 两侧所做 的往 复运 动 ， 简称振 动。 机床 的振 动大小对机械加工 的精度 、工件 的表 面 质量 、 机床 的有效使用寿命等有着不可小视 的影响。 电主轴 的
当前 ，经济全球化带来的不断激烈的国际市场竞 争中， 对 机械加工 的要求越来越高。 国际数控机床技术 的发展和制造技
传统机 床主轴 相比 ， 电主轴具有如下特点 ：
（） １ 主轴 由内装式 电机直接驱动 ， 省去 了中间传 动环节 ， 具
有结构 紧凑 、 机械效率高、 噪声低 、 振动小 和精 度高等特 点。
盈 配合 与机床主轴相连 ， 从而取消了从 主电动机到主轴之 间一
切 中间的机械传动环节 ，实现 了主 电机与机床主轴 的一体 化 ， 使机床 的主传 动系统 实现 了所谓 的“ 零传动” 图 １ 。 是电主轴
的结构示意 图。
的离心力 ， 造成 机床的振动１ ７ ］ 电主轴本身而言 ， 。就 电主轴 的振
（） ２ 电主轴可在额 定转速范围实现无 级调 速。
（） ３ 可实现精 确的主轴 定位 及 ｃ轴传 动功能。 （） ４ 电主轴更 易实现高 速化 ， 动态精度 和动态稳定性 更 其
好 。 主轴 径跳可达 ：端 部 ００ ４ｍ ． ｍ，距 主轴端 部 ３ ３ ｒｍ处 ０ １０ ａ
０． ００８ ｍｍ 。
动平衡 、 主轴支承及其 润滑方式的合理设计等 ， 它们直接影响
高速运转主轴的稳定性 和可靠 性及 能否实现高效精密加工 。 本 文主要分析 了这些 问题并对它们 的解决方法进行探讨 。
数控机床高速电主轴的性能研究
１ 高 速 电 主轴 的结 构 布 局 形 式
电主轴 作为 现 代 机 电 一体 化 的 功 能 部 件 ， 通 常装备 在 高速 机 床 上 ． 据 主 电 机 与 主 轴 轴 承 相 根 对位置 的 不 同， 速 电 主轴 单 元 主 要 有两 种 结 构 高 布 局设 计 方式 ： １ 主 电 机置 于 主 轴 前 、 轴 承 之 （） 后
率大 ， 适 合于 大 中 型 高 速 机 床 ； ２ 主 电机 置 于 较 （） 主轴 后轴 承之 后 ， 主轴 箱 和 主 电机 作 轴 向 的 同 即 轴 布置 ． 这种 方式 减 少 了 电主 轴 前端 的 悬伸 量 ， 电
的极 限频 率 下 降 ， 因此 高 速 电主 轴 的 动 平 衡 精 度
机 的散 热条 件 较 好 ， 整 个 电 主 轴单 元 的 出 力 较 但 小 ， 向尺 寸 大 ， 轴 常用 于 小 型 高速 数控 机 床 ．
４ 高 速 电主 轴 的性 能 实验
２ Ｚ—Ｉ 电 主 轴 由于 功 率 大 、 速 高 。 ＧＤ 型 转 没
收 稿 日期 ：０ ２—０ —０ ２０ ３ ６ 基 金 项 目 ： 宁 省 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ ０ ０ ３ 辽 ０２ ０） 作者简介 ： 显 明（９６ ， ， 级工程师 ． 戴 １５ 一） 男 高
维普资讯
２００２年 １０月
沈 阳 建 筑 工 程 学 院 学 报 （自 然 科 学 版 ）
Ｊ ｕｎ ｆＳ ｅ ｙ ｎ ｃ ｏ ｒ ａ ｏ ｈ ｎ ａ ｇ Ａｒｈ．ａ ｄ Ｃｉ．Ｅｎ ．Ｕｎｖ．（ ｔ ｒｌＳ ｉｎ ｅ ｌ ｎ ｖ ｇ ｉ Ｎａｕ ａ ｃｅ ｃ ）
数控机床的机械装调与维修ppt课件
滚动轴承
组成：内圈、外圈、滚动体、保持架
外圈
保持架
滚动体 内圈
最简单的轴承只有 滚动体；有些轴承 除以上四件外，还 增加有其他特殊零 件。如止动环、密 封盖等
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滚动轴承
内圈：与轴颈相配； 外圈：与轴承座相配； 滚动体：将滑动摩擦转化为滚动摩擦； 保持架：防止滚动体直接接触。 常见的滚动体有六种形状
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由调速电机直接驱动的主传动
实现方式：由主轴电机直接驱动 优点：这种方式大大简化主轴结 构，有效地提高主轴刚度。 缺点：主轴输出扭矩小，电机的 发热对主轴精度影响大。 适用场合：高速机床，可满足中、 高档数控机床对速度的控制要求
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内装电动机主轴（电主轴）
内装式主轴电机又称电主轴 实现方式：主轴电动机与机床主轴合而为一，传动链为零，又称“零传动”。 应用：超高速数控机床。（美国、德国、日本、瑞士、意大利等工业发达国 家，都在高速数控机床上广泛采用了电主轴结构）
电主轴采用变频电机与机床的主轴合二
为一的结构形式,即变频电机的空心转子与 机床主轴零件过盈配合套装（热装）在一 起，带冷却套的定子装配（热装）在主轴 单元的壳体内直接与机床连接，成为集成 式电机主轴—电机的转子就是机床的主轴, 机床主轴单元的壳体就是电机座。
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电主轴结构
转轴 支撑系统 电机定子 电机转子
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电主轴结构
轴承 高速电主轴的核心支撑部件是高速 精密轴承。电主轴的轴承必须具有 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，相继开发研制了陶瓷轴承、 磁浮轴承、液体动静压轴承、气体 静压轴承。
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电主轴结构
定子与转子
电主轴的定子由具有高导磁率的优 质硅钢片叠压而成，定子内腔带有 冲制嵌线槽。定子通过一个冷却套 固装在电主轴的壳体上。 转子由转子铁芯、鼠笼和转轴三部 分组成。位于前后轴承之间，用热 压装配法与主轴产生过盈配合，由 过盈力传递扭矩。
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高档数控机床高速精密电主轴关键技术及应用主要包括以下几个方面：
1.高速轴承技术：是实现数控车床精密化、高速化运转的关键技术措施之一。
在电主轴的研发中，常用的轴承主要有液体动静压轴承、磁悬浮轴承、
精密滚动轴承与气体静压轴承等。
对于数控车床的整体性能要求更为严格时，必须装配优质的精密圆柱滚子轴承或角接触陶瓷球轴承。
角接触陶瓷球轴承因具有较为良好的径向承受能力与轴向载荷，得到了广泛的应用。
2.高速电主轴控制：由于机床电主轴的高速旋转特性，需要在旋转过程中对主轴的温度、振动、功率、润滑状况、刀具夹紧状况进行实时监控与调
节。
其中对主轴温度、振动、功率的监控和保护最为关键。
3.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。
4.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。
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。
5.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。
6.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。
7.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。
这种情况下出现了HSK、SKI等高速刀柄。
8.高速切削技术：是实现高效加工和提高加工质量的必要手段。
高速切削技术要求切削时切削功率和热量小，速度快，切削液流动性好等一系列技
术要求。
常见的高速切削技术包括高速铣削、高速钻孔、高速螺纹加工等。
高档数控机床高速精密电主轴关键技术及应用的发展，对于提高我国机床制造业的整体水平，推动相关产业的发展具有重要意义。