动静压电主轴——【电主轴的设计与选型】
电主轴,——【电主轴的设计与选型】
电主轴结构分析
轴 前螺母 前盖 壳体
吊环 电机壳 后螺母 转子锁紧螺母
前密封圈 轴承
定子 转子 转子锥套 后盖 吊环
内部结构
定子
转子
转子锥套Βιβλιοθήκη 锁紧螺母装配与工作原理动画
轴的校核
平磨电主轴
内部结构与优点概述
平磨电主轴外观
电主轴剖视图
平磨电主轴优点1
1、低噪音、低振动、高精度、温度低。 2、马达与主轴直结式设计（马达与轴 不再经过皮带轮或联轴器传动）， 无 功率损失，切削力强，振动小，切削 表面光度佳，精度高。
平磨电主轴优点2
•由于用于磨床上，与其他类型的主轴 相比平磨电主轴转速低，发热小，所 以无需冷却系统。 •采用该平磨电主轴的磨床凭借数控系 统的优势与传统磨床相比减少了复杂 的转速调节系统。 •工件装夹完毕后，操作人员可远离机 床，提高了安全系数。
电主轴的设计
学士学位论文系别：机电工程系学科专业：机械设计制造及其自动化名：运城学院2009年5月电主轴支承型式与润滑方式的设计系别：机电工程系学科专业：机械设计制造及其自动化*名：***指导教师：***运城学院2009年5月电主轴支承型式与润滑方式的设计设计总说明高速电主轴作为高速机床的核心功能部件，其性能好坏直接影响着机床的高速加工性能。
电主轴轴承的选择和配置以及相应的润滑，是保证电主轴性能的关键，具有重要的研究价值和意义。
本文在充分考虑了电主轴转速高、动平衡精度高、内装主轴电机及过盈连接等因素的基础上，介绍了高速电主轴轴承的主要润滑方式：喷油润滑油雾润滑脂润滑油气润滑等，并着重说明了油气润滑系统的原理及设计过程；介绍了电主轴轴承的主要典型类型：磁悬浮轴承动静压轴承陶瓷轴承等，系统分析了角接触陶瓷球轴承的性能优点及其配置形式；最后通过弹性力学和动力学理论推导得出了高速电主轴轴承内圈与转轴配合过盈量的计算公式。
本文对高速电主轴支承型式及润滑方式的研究可作为优化电主轴结构，改善机床高速加工性能的依据，有利于高速电主轴系统的整体设计及制造。
油气润滑，在学术界被称为“气液两相流体冷却润滑技术”，是一种新型的润滑技术，它与传统的单相流体润滑技术相比具有无可比拟的优越性。
它成功地解决了干油润滑和油雾润滑所无法克服的难题。
它适应了机械工业设备的最新发展的需要，尤其适用于高温、重载、高速、极低速以及有冷却水和脏物侵入润滑点的工况条件恶劣的场合。
由于它能解决传统的单相流体润滑技术无法解决的难题，并有非常明显的使用效果，大大延长了摩擦副的使用寿命，改善了现场的环境，因此正在得到越来越广泛的应用。
油气润滑系统主要由主站、两级油气分配器、PLC电气控制装置、中间连接管道和管道附件等组成。
主站是润滑油供给和分配，压缩空气处理、油气混合和油气流输出以及PLC 电气控制的总成。
根据受润滑设备的需油量和事先设定的工作程序接通气动泵。
压缩空气经过压缩空气处理装置进行处理。
电主轴设计的一些要点
电主轴设计的一些要点电主轴是工业生产中常见的一种装置，用于驱动工具进行旋转，广泛应用于机床、数控机床、木工机械、切割、打磨和加工中心等领域。
电主轴设计要考虑多个方面的因素，下面将详细介绍一些电主轴设计的要点。
首先，设计电主轴时需要根据具体工艺要求确定最大转速。
最大转速决定了工具的加工速度和加工质量。
根据工具直径和材料性质，可以计算出所需的最大转速。
其次，电主轴设计要考虑工作时产生的热量。
电主轴在高速运转过程中会产生大量的热量，如果不能有效散热，会导致电主轴温度升高，进而影响工具的使用寿命和样品质量。
因此，设计中应考虑适当的散热装置，如风扇和散热器，以保持电主轴的温度在合理范围内。
第三，电主轴的振动问题需要被重视。
高速运转时产生的振动会影响加工质量和工具的寿命。
为了减小振动，可以采用精确平衡和减震装置来提高电主轴的稳定性。
此外，可以采用颈缩小、减小惯性和增加刚度等措施来减小振动。
第四，选择合适的电机和轴承也是电主轴设计中的重要要点。
电机的功率和转矩必须满足工件需要的加工力矩，并能够提供所需的最大转速。
轴承的选择要考虑到负荷、转速和寿命等因素，以确保电主轴的正常运行。
第五，电主轴的刚性也是设计中需要考虑的重要因素。
刚性直接影响加工精度和稳定性。
为了提高刚性，应使用高强度材料，增加结构的强度和刚性，并采用适当的支撑结构。
第六，安全性是电主轴设计的重要考虑因素之一、应根据安全标准和规范设计相关保护装置，如限位开关、紧急停机按钮和防护罩等。
第七，电主轴的维护和保养也需要考虑在设计中。
电主轴使用一段时间后需要定期维护和保养，以延长使用寿命和保证性能稳定性。
设计时应考虑易维修和拆卸的结构，以便更好地进行维修和保养。
此外，电主轴还需要考虑重量、大小、制造成本等因素。
设计时应根据具体的应用场景和要求进行综合考虑。
综上所述，电主轴设计需要考虑转速、散热、振动、电机和轴承、刚性、安全性、维护和保养等方面的因素。
只有综合考虑这些要点，才能设计出性能优良、稳定可靠、安全高效的电主轴。
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。
电主轴轴承的结构设计
却性能差。 环境， 成本低。 油量润滑， 成本较高。 本高， 不实用于立式主轴。
用途 适用低速 很少采用 广泛采用
特殊场合
很少采用
电主轴轴承的设计除以上所讨论的内容外， 还包括
主轴与电机转子间的配合、主轴轴颈尺寸的确定等， 设计
过程中还需进行主轴系统的静、动态特性分析与处理， 轴
承受力分析， 轴承静刚度的计算， 轴承轴向预紧后的刚度
迄今， 陶瓷滚动轴承允许的工作 极 限 ｄｍｎ（ ｄｍ： 轴承 节 圆直径， ｎ： 主轴转速） 可高达 ３．０×１０６。由于陶瓷轴承采用小 直径密珠精密钢轴承的结构形式和尺寸系列， 同时因其结 构简单、成本低、刚度大、高速性好、使用维护方便， 国内外 广泛选用混合陶瓷球滚动轴承作为支承方式。当前或在相 当长一段时间里， 仍然是电主轴的首选主轴部件。
统。电主轴的设计， 通常要针对一定的主轴性能要求， 包
括回 转 精度 、动 平 衡 精 度 、转 速 、变 速 范 围 、套 筒 温升 、噪
声 、刚 度 、振 动 速 度 和 使 用 寿 命 值等， 其 设 计 包 括 多 方 面
的内容， 本文主要从轴承设计的几个侧重点进行介绍。
１ 轴承的选择
电主轴的轴承应满足高速运动的要求， 具有较高的
［ ４］ 周延佑， 李中行．电 主轴的 基本 参数 与结 构（ 一）［ Ｊ］ ．制 造技 术与
机床， ２００３（ ７） ： ６４－ ６７．
［ ５］ 栾景美， 黄红武， 等．超高速 电主 轴结 构综 述［Ｊ］．精密 制造 与自 动
化， ２００２， １１５（ ３） ： ４－ ８．
（ 编辑 启 迪）
!!!!!!!!!! 作者简介： 孙涛（ １９８０－ ） ， 男， 兰州理工大学在读硕士研究 生， 助 教， 研
静压电主轴
静压电主轴静压电主轴是一种利用静电力来实现轴向定位和旋转的机械设备。
它主要由静电轴承、静电驱动器、传感器和控制系统等组成。
静压电主轴具有高精度、高刚度、低摩擦、低噪音等优点，在精密加工、光学仪器、半导体设备等领域有着广泛的应用。
静电轴承是静压电主轴中的关键部件，它通过静电力来支撑和定位主轴。
静电轴承由静电气膜和静电传感器组成。
静电气膜是由静电电极和绝缘层构成的，当电极上加上电压时，静电气膜中的电荷分布会改变，从而产生静电力。
静电传感器用于检测静电气膜中的电荷分布，以实现对主轴位置的控制。
静电驱动器是静压电主轴的动力源，它通过控制静电轴承上的电压来调节静电力的大小。
静电驱动器的控制系统可以根据传感器的反馈信号来调整电压，使得静电轴承中的静电力与外部负载相平衡，从而实现对主轴位置的精确控制。
静电驱动器一般采用闭环控制，通过不断调整电压来维持主轴在设定位置上的稳定运动。
静压电主轴具有高精度的定位能力，这得益于静电力的特性。
静电力是一种非接触力，在主轴和静电轴承之间不需要直接接触，因此可以避免摩擦和磨损。
同时，静电力的大小可以通过电压的调节来控制，可以实现对主轴位置的微调。
这使得静压电主轴在高精度加工和定位任务中具有很大的优势。
静压电主轴的应用非常广泛。
在精密加工领域，静压电主轴可用于精密磨削、车削、铣削等加工过程中，以实现高精度的加工效果。
在光学仪器领域，静压电主轴可用于光学分子束平台、光纤拉伸机等设备中，以实现对光学元件的精确定位。
在半导体设备领域，静压电主轴可用于半导体切割机、半导体封装机等设备中，以实现对半导体芯片的精确操作。
静压电主轴是一种利用静电力来实现轴向定位和旋转的机械设备。
它通过静电轴承和静电驱动器的配合，实现对主轴位置的高精度控制。
静压电主轴具有高精度、高刚度、低摩擦、低噪音等优点，在精密加工、光学仪器、半导体设备等领域有着广泛的应用前景。
随着技术的不断发展，静压电主轴将会在更多领域中发挥重要作用，为工业生产和科学研究提供更多可能性。
加工中心电主轴——【电主轴的设计与选型】
加工中心电主轴
目录
1 电主轴的冷却 2 电主轴的除尘 3 换刀系统
自动换刀的意义：快速自动换刀技术是以减少辅助加工 时间为主要目的，综合考虑机床的各方面因素，在尽可 能短的时间内完成刀具交换的技术方法。该技术包括刀 库的设置、换刀方式、换刀执行机构和适应高速机床的 结构特点等。
电主轴的冷却
冷却前轴承
进水口
电主轴的冷却
出水口
螺旋水道
冷却壳体
电主轴的冷却
出水口
螺旋水道
进水口
电主轴的除尘
进气口
气吹除尘
电主轴的除尘
迷宫 密封
迷宫吹气 通气压为 0.1MPa的 气体，对 前端盖进 行迷宫密 封
进油口 进气口
换刀 3MPa的液 压油
换刀系统
中心吹气口通气压为0.5MPa的气体，吹出换刀 口处的杂质铁屑，防止铁屑磨伤换刀的锥面
动静压电主轴——【电主轴的设计与选型】
动压轴承的结构特点
1 具有一定的初始间隙 2 润滑油有一定的粘度 3 轴表面与轴承表面有 相对速度 4 工作时要有偏心距 5 有供油装置
静压轴承的结构特点
1 具有一定的初始间隙 2 具有多个静压腔 3 轴表面与轴承表面无 相对速度 4 工作时要无偏心距 5 有供油装置 6 具有能够自动调节油腔 间压力差的零件，一般为节 流器。
动静压轴承的结构优点
1 当主轴静止或速度低于某一 临界值时，利用静压将主轴悬 浮，避免启动、停车或低速时 出现干摩擦。
2 当正常运行时，若动压效 应不足以承受外载荷，开启静 压系统，以平衡载荷
静压腔
出油口
前轴承
后轴承
1小孔节流器
定义；直径在0.35-1.2mm 长度小于3mm 压降与流量成正比
动静压电主轴讲解目录主体结构主要结构分析动静轴承压定义动压轴承的结构特点轴表面与轴承表面有相对速度有供油装置静压轴承的结构特点轴表面与轴承表面无相对速度具有能够自动调节油腔间压力差的零件一般为节当主轴静止或速度低于某一临界值时利用静压将主轴悬浮避免启动停车或低速时出现干摩擦
动静压电主轴讲解
目录动静Biblioteka 承压定义 主体结构节流孔2液压油进油口
液压油进口
3 液压油出油口
液压油出口
3 液压油出油口
出油 缝隙
出油口
3 液压油出油口
出油 缝隙
出油口
4 冷却油油路
冷却油 进口
出油口
5 轴向压力平衡结构
左侧压 力油
压力环 形槽
5 轴向压力平衡结构
测压孔
节流器 右侧压 力油进 口
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2液压油进油口
液压油进口
3 液压油出油口
液压油出口
3 液压油出油口
出油 缝隙
出油口
3 液压油出油口
出油 缝隙
出油口
4 冷却油油路冷却油 源自口出油口5 轴向压力平衡结构
左侧压 力油
压力环 形槽
5 轴向压力平衡结构
测压孔
节流器 右侧压 力油进 口
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动静压电主轴讲解
目录
动静轴承压定义 主体结构
主要结构分析
动压轴承的结构特点
1 具有一定的初始间隙 2 润滑油有一定的粘度 3 轴表面与轴承表面有 相对速度 4 工作时要有偏心距 5 有供油装置
静压轴承的结构特点
1 具有一定的初始间隙 2 具有多个静压腔 3 轴表面与轴承表面无 相对速度 4 工作时要无偏心距 5 有供油装置 6 具有能够自动调节油腔 间压力差的零件，一般为节 流器。
动静压轴承的结构优点
1 当主轴静止或速度低于某一 临界值时，利用静压将主轴悬 浮，避免启动、停车或低速时 出现干摩擦。
2 当正常运行时，若动压效 应不足以承受外载荷，开启静 压系统，以平衡载荷
静压腔
出油口
前轴承
后轴承
1小孔节流器
定义；直径在0.35-1.2mm 长度小于3mm 压降与流量成正比