高速大功率镗铣类加工中心电主轴开发
高档数控机床高速精密电主 轴关键技术及应用 公告
高档数控机床高速精密电主轴关键技术及应用公告全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：高档数控机床高速精密电主轴关键技术及应用随着科技的不断发展，数控机床作为制造业的重要装备之一，正逐渐成为制造业的主力军。
而高档数控机床的核心部件之一——高速精密电主轴，更是决定了整个机床性能和加工质量的关键部件。
本文将重点介绍高档数控机床高速精密电主轴的关键技术及应用。
一、高速精密电主轴的定义和特点高速精密电主轴是数控机床上用于驱动刀具旋转的核心部件，它直接影响了机床的加工精度、效率和稳定性。
一般来说，高速精密电主轴具有以下几个特点：1. 高速转速：高速精密电主轴的工作转速通常在10000rpm以上，甚至可以达到50000rpm以上。
高转速可以提高加工效率，缩短加工周期。
2. 高精度：高速精密电主轴需要具有极高的旋转精度和稳定性，以保证加工的精度和表面质量。
4. 高功率密度：高速精密电主轴需要具有高功率密度，以满足大功率输出的要求，同时尽可能减小轴体体积和重量。
1. 轴承技术：高速精密电主轴的轴承是其最关键的部件之一，直接影响轴的精度、稳定性和寿命。
目前主要采用陶瓷球轴承、陶瓷滚珠轴承和气体轴承等高速轴承技术。
2. 动平衡技术：高速精密电主轴在旋转时会产生不小的离心力，需要采用动平衡技术来消除不平衡导致的振动和噪音。
3. 冷却技术：高速精密电主轴在高速运转时会产生大量热量，需要采用有效的冷却技术来保持轴的温度稳定，避免发热过高导致零部件热变形。
4. 控制技术：高速精密电主轴需要配备精密的控制系统，以实现精准的转速控制、负载检测和自适应控制等功能。
5. 结构设计：高速精密电主轴的结构设计需要考虑到刚性和轻量化的平衡，同时保证轴体的稳定性和可靠性。
高速精密电主轴广泛应用于汽车、航空航天、铁路、军工等领域，主要用于高精度、高效率的加工。
具体应用包括精密零件加工、高速铣削、高速车削、高速钻孔等领域。
目前国内外一些知名数控机床制造商，如哈斯、西铁城、FANUC 等，都大量采用了高速精密电主轴技术，使其生产的数控机床具有更高的加工精度和效率，受到了市场的广泛认可。
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表面质量，因此这项技术在各类装备制造业中得到越来越广泛的应用，正在成为当今金切加工的主流技术。
高速铣削机床电主轴使用的建议
1 电主轴正确使用的建议1.1 使用电主轴进行加工1.1.1 使用时注意事项禁止使用压缩气体喷头清洁主轴，因为这样会使灰尘进入主轴的密封部位，从而损坏轴承。
出于同样的目的，在清理轴承周围的时候，主轴应停止转动，但机床应上电，以保证轴承处于预紧状态。
主轴上卡刀柄的锥面部分必须定期使用软布清洁长期闲置不用时，应在主轴上装一刀柄，以保护卡刀的锥面 主轴在没有装上刀的情况下是不允许转动的只有锥形的刀柄和具有良好动平衡特性的刀具才可以在高速下使用 在PLC 逻辑检查一下条件正常后，才允许主轴旋转 - 气动线路气压正常- 主轴冷却液温度在允许范围内 - 主轴冷却液流量正常- 刀柄在主轴上，并且卡紧了电主轴只有在其温度在18到30摄氏度之间时才允许转动 一个专门的冷却线路为主轴电机提供升温和降温有两个温度传感器检查温度范围，如果不在范围内，将禁止主轴旋转一个新的主轴或者有一个月以上没使用的主轴，当要使用时，必须从非常低的速度开始旋转。
在开始加工前为主轴升温维持在一个规定范围内的稳定状态。
基于这一方面考虑，系统提供了以下专门的代码来执行主轴升温： M### 每天主轴预热（大约6分钟） M### 新主轴预热，或在主轴一个月以上没有使用的情况下使用（大约60分钟） M### 当主轴一个星期以上没使用情况下，使用适用于油气润滑的主轴（大约30分钟） M### 每天预热，将在程序设定的间隔后自动执行M### 每天预热，在程序设定的日期和时间达到后自动执行。
根据安装时设定的参数的需要，可在升温循环结束后，自动执行轴升温文件。
警告:要执行高精度的操作，主轴需要做一个额外的加热过程。
也就是让主轴在工作速度下旋转大约30分钟，以得到可靠的温度稳定性对于油气润滑的电主轴，在停止旋转之前应把主轴移动到一个合适的位置。
这样可以避免由于主轴再次启动时，可能会有润滑油滴下而带来的事故。
1.1.2 加工条件高速铣削加工中心可理解为刀具和工件之间有很高的相对速度。
简述电主轴技术发展前景
简述电主轴技术发展前景引言近年来，随着制造业的不断发展和技术的进步，电主轴技术作为一种新兴的切削加工技术正迅速崛起。
电主轴技术通过将电动机与主轴直接连接，实现高速、高精度的加工，具有较大的发展潜力。
本文将简要阐述电主轴技术的发展前景，包括其应用领域、技术优势以及面临的挑战。
应用领域电主轴技术的广泛应用领域是其发展的重要驱动力之一。
目前，电主轴技术已经广泛应用于机床、数控机床、汽车制造、航空航天等领域。
在机床领域，电主轴技术可以提供更高的切削力和速度，使得加工效率大大提高。
在汽车制造领域，电主轴技术可以实现更高精度的零部件加工，提高汽车的质量和性能。
在航空航天领域，电主轴技术可以实现更高的机械部件加工精度，提高飞机的安全性和可靠性。
技术优势电主轴技术的发展前景可从其技术优势方面来看。
首先，电主轴技术具有较高的切削速度和切削力。
相比传统的机械主轴，电主轴技术可以实现更高的转速和更大的切削力，使得加工效率更高。
其次，电主轴技术具有较高的精度和稳定性。
通过电主轴技术，可以实现更高的定位精度和加工精度，提高零部件的质量和精度。
此外，电主轴技术还具有较低的振动和噪音水平，使得工作环境更加安静和舒适。
面临的挑战电主轴技术发展的前景不仅有技术优势，还面临一些挑战。
首先，电主轴技术的成本较高。
相比传统的机械主轴，电主轴技术需要更多的电气设备和控制系统，成本较高。
其次，电主轴技术在超高速加工和超高精度加工方面仍存在一些技术难题。
目前，电主轴技术的切削速度和切削力还无法满足某些特殊需求。
此外，电主轴技术的维护和维修也需要专业知识和技能，提高了运维成本。
未来发展趋势虽然电主轴技术面临一些挑战，但其发展前景仍然十分广阔。
未来，电主轴技术将继续在制造业中发挥重要作用，并不断推动行业的发展。
随着相关技术的不断改进和创新，电主轴技术的性能将不断提升，成本将逐渐降低。
预计在不久的将来，电主轴技术将实现更高的切削速度和切削力，提供更高的加工效率和精度。
高速立式加工中心电主轴的振动测试及频谱分析
动 分 量 转 变 成 电信 号 并 将 电 信 号 输 入 到 测 量 放 大 系 统 中． 之 后 再 对 其 进 行 信 号 处 理
１ ． ２ 电 主 轴 测 试 系 统 的 组 成
电主轴 在 高速运 转 时 ． 电 主 轴 系 统 会 发 生 振 动 通 过 在 电 主 轴 前 端 与 后 端 贴 装 加 速 度 传 感 器 采 集 加 速 度 信 号 ．之 后 对 加 速 度 信 号 进 行 处 理 得 到 电 主 轴 的 振 动 信号。
随着 社会 的发 展 以及科 技水 平 的提高 ．高速 数控
机 床 作 为 装 备 制 造 业 的 战 略 性 产 业 ． 是 装 备 制 造 业 的 技 术 基 础 和 主 要 发 展 方 向 高 速 立 式 加 工 中 心 的 主 要 特 点 为高速 、 高精 度 、 高 稳定 性 。 电主轴 作 为 高速 立式
要 求 的 运 动 以 外 ．其 它 一 切 偏 离 理 想 位 置 的 运 动 为 主 轴振 动 。 电主 轴端 部 的振 动量 ， 主 要 应 用 加 速 度 传 感 器
２ 电主 轴 的频 谱 分 析
加 速 度 传 感 器 安 装 在 主 轴 端 部 ．传 感 器 拾 取 振 动 信号 ， 并将 此振 动信 号 通过 电缆传 人 到振 动分 析 仪 ． 在 电 脑 屏 幕 上 显 示 一 条 幅 值 随 时 间 变 化 的 曲 线 在 时 域
及 实 际 的生 产 加 工 过 程 提 供 依 据
１ 电主 轴 的基 本 结构 及 振 动 测 试
如 图 １所 示 ． 为 高 速 立 式 加 工 中 心 电 主 轴 的 基 本 结 构 图 。其 额 定 功 率 为 ２ ２ ｋ Ｗ， 额 定 扭矩 为 ３ ４ Ｎ・ ｎ ｌ 。 最
电主轴助力高精高速高效加工——我国高性能机床主轴技术现状分析
径向刚度＞ ０ ｉ。湖南大学针对超高速外圆／ ５０Ｎ・ ｎ 凸
轮轴 磨 床 开 发 了 电动机 内 置式 液 体 （ ）静 压 电主 动 轴 ，额 定 功率 和 最 高 转 速 达 ３ ｋ 、 １ ０ ｒ ｎ ５Ｗ ０Ｏ ０／ ， ｍｉ
国际先进水平 ：在Ｐ Ｂ Ｃ 板高速钻削用电主轴领 域 ，已大面积推广应用１０００ ８ ０ ｒ ｎ ２ ～１０００／ 气静压 ０ ｍｉ
现代工业对机床加工精度和加工效率要求的不断提
高 ，机 床 对 主轴 性 能 的要 求 也 越 来越 高 ，传统 的 高 速主 轴 概 念 已难 以 充分 描 述 机 床 主轴 的 技 术 内涵 。
磨损小 ，寿命长 ，在精密超精密机床上获得 了广泛
应 用 ，其 主 要技 术 难 点 在于 控 制 高 速 时主 轴 的 温 升 和 热变 形 。气体 轴 承 电主轴 以 “ 膜 ”作 为 支 撑 ， 气
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参磊‘ ‘ 加 ，两 Ｉ 朋 Ｉ 。 冷 工 。— 冲 ，
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用 油 气 润 滑 和 强 制 水 冷 方 式 。 沈 阳 建 筑 大 学 开 发 限 公 司开 发 了系 列 （ ）静 压 主 轴产 品 ，额 定 功率 动
高 速大功 率 陶瓷 球轴 承 电主轴单元 最高转 速达 到
我国高性能机床主轴技术 现状分析
湖 南大学国家 高效磨 削工程 中心教 授 熊万 里
优 点 ，其 极 限转 速 高 、精 度 高 、刚 度 高 ，在 加 工 中
高性能机床主轴概述
机 床 主 轴是 机 床 的 核 心部 件 ，其 功 能是 带 动 刀 具 （ 轮 ）或 工件 旋 转 ，实 现 高 速精 密加 工 。随 着 砂
具 有轴 承动 态 预 紧 调 整 功 能 。 ③平 均 无 故 障运 行 时 间 ≥５Ｏ ０ 。 ④主 轴 回转 精 度 ＜ １ ｍ。⑤轴 系统 ０ｈ ． ０ 刚 度 ≥３ ０ Ｉ。 ⑥动 平 衡 精 度 Ｇ ．级 。⑦ 恒 功 ０ Ｎ・ Ｔ Ｉ Ｏ４
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。
机床高速电主轴原理与应用_杨军
机床高速电主轴原理与应用*杨军1,郭力1,卿红2(11湖南大学机械与汽车工程学院,长沙市410082;21湖南商学院计算中心)摘要:本文介绍了高速电主轴的工作原理和基本结构,同时着重介绍了高速电主轴的轴承,最后分析了高速电主轴的驱动和冷却润滑方式,综述其应用及发展前景。
关键词:主轴;轴承;润滑;机床中图法分类号:TH13312文献标识码:A文章编号:1001-3881(2001)4-043-20前言随着新世纪的到来,现代机械制造工业向高精度、高速度、高效率的方向飞速发展,对加工机床提出了更高要求。
这就需要可以高速运转的主轴部件系统)))高速主轴单元。
电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快等优点,可以减少齿轮传动,简化机床外形设计,易于实现主轴定位,是高速主轴单元中一种理想结构。
现代的高速电主轴是一种智能型功能部件,它的种类多,应用范围日益广泛。
对电主轴的要求,来自以下几方面:(1)当前最盛行的工艺)))高速切削的需求。
(2)竞争日益剧烈的机床市场的需求,要求主轴的模块化和结构简化。
(3)加工复杂曲面的要求,需求有电主轴这样结构紧凑、占空间小的主轴部件。
1电主轴的基本结构和工作原理高速主轴单元是高速加工机床最为关键的部件。
高速主轴单元的类型主要有电主轴、气动主轴、水动主轴。
不同类型输出功率相差较大,高速加工机床主轴需在极短的时间内实现升降速,并在指定位置快速准停。
这就要求主轴有很高的角减速度和角加速度。
如果通过皮带等中间环节,不仅会在高速状态下打滑、产生振动和噪声,而且增加转动惯量,给机床快速准停造成很大困难。
目前,多数高速机床主轴采用内装式主轴电机一体化的主轴单元,即所谓内装式电机主轴(B uild-in Motor Spindle),简称/电主轴0。
它采用无外壳电机,将带有冷却套的电机定子装配在主轴单元的壳体内,转子和机床主轴的旋转部件做成一体,主轴的变速范围完全由变频交流电机控制,使变频电机和机床主轴合二为一。
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高速电主轴的性能要求与设计
主轴部件的基本要求 电主轴通常装备在高速加工中心上， 在设计电主
轴时要根据用户的工艺要求， 采用典型零件统计分析 的方法来确定高速电主轴的基本性能参数。机床厂对 同一尺寸规格的高速机床， 一般会分两大类型， 即 “高 速型” 和 “ 高刚度型” ， 分别进行设计。前者主要用于 航空、 航天等工业加工轻合金、 复合材料和铸铁等零
［ ?， 8］ 过盈套 作为内装电动机转子与主轴的联结紧固元
与主轴单元合二为一， 电动机置 于 主 轴
前、 后轴承之间的一体化的结构， 采用内装电动机直接 驱动。主轴部件由前后各两套高速精密角接触陶瓷球 轴承
［ %］
支撑于电主轴外壳中， 均分别用串联 安 装 方
式， 前后支承受力为外撑式。前轴承固定， 承受径向载 荷和轴向载荷。后轴承在轴向可有微量位移， 以补偿 主轴工作时的热伸长。主轴支承结构选用接触角为 $%3 的 角 接 触 混 合 陶 瓷 球 轴 承，456 公 司 的 6578&$/69! 和 6578&$$69! 轴承； 采用油 : 气润滑 系统对其润滑； 轴承的配置采用前二后二、 背对背、 定 压预紧的形式， 可以满足高速运转的要求。电动机转 子取消了键联接， 而用压配合方法安装在主轴上， 处于 前后轴承之间， 工作时由压配合产生的摩擦力来传递 转矩。电动机定子通过一个铝质冷却套安装在电主轴 的壳体中。为了有效散热， 在壳体内开设了冷却管路。 主轴系统工作时， 由冷却泵打入冷却液带走主轴单元 内的热量， 以保证电主轴正常工作。主轴为空心结构， 内部安装 ;<< 公司生产的 7=> 拉刀机构， 以实现自 动换刀。主轴后部安装有测速传感器， 可实现 ! 轴控 制。电主轴使用油 : 气润滑系统来对轴承进行润滑和 冷却。对电动机定子则采用冷却系统— — —水冷却机来 冷却。
［ $& ， $$ ］ 关 。主轴单 元 的 弯 曲 刚 度 $ % @ & % ’ !（ 0 ( !) ） 。
一般情况下， 弯曲刚度远比轴向刚度 $ ( 重要， 是衡量 主轴单元刚度的重要指标， 通常用来代指主轴的刚度。 主轴结构如图 $ 所示， 特点如下： （$） 具有结构紧凑、 易 于 平 衡、 传动效率高等优
［ "， B］ 高， 回转精度要求高， 故根据 《 机床设计手册》 选用
标准化设计。这样的配置具有： 中等的刚度和承载能 力， 后支撑一组弹簧合理预紧， 且补偿磨损， 极限转速 很高， 发热小， 轴向精度高的特性。 主轴的静刚度简称主轴刚度， 反映主轴单元抵抗 静 态 外 载 荷 的 能 力， 与负荷能力及抗振性密切相
［ $% ］
中质量， 将使主轴部件的固有频率降低， 有可能发生共 振。所以必须研究电主轴单元的动态特性， 分析主轴 单元的各阶固有频率和振型。进行模态分析时， 高阶 模态的固有频率较高， 不会产生共振。因此只分析最 低几阶模态， 然后根据薄弱环节采取措施。 !; " %; $; $ 主轴部件有限元建模 主轴部件的结构简化 加工中心电主轴是一个多阶梯空心的圆柱体， 须 经过一定简化后， 方可进行有限元分析。主轴部件在 以下方面进行简化： （$ ） 各处倒角简化成直角， 忽略空 刀槽； （%） 润滑油孔、 工艺孔、 螺纹孔等均按实体处理； （1） 主轴轴承简化成弹性元件； （!） 主轴上电动机转 子、 锁紧螺母、 中间隔套等零件简化成集中质量。 %; $; % 单元类型的选择及结构剖分 主轴部件几何形状、 约束情况以及所承受的载荷 都对称于主轴， 所以其各点的位移、 应力和应变也都对 称于主轴， 是轴对称问题。在 7<, ) =:469>?49 中将 轴对称问题定义为 %@ 9A’-B((CD<’+ 之后， 就可以将空 间轴对称问题转化为平面问题来处理。常采用轴剖面 等参数建立有限元分析模型。首先对电主轴单元作如 下简化： （$ ） 支承位置简化。将角接触球轴承的串联组配 简化为前后各两个支承， 支点位置在两接触线与主轴 轴线的交点处； （% ） 认为轴承只具有径向刚度， 不具有角刚度， 如 此将支承进一步简化为径向的压缩弹簧。即梁的径向 采用弹性边界元模拟轴承支承； （1） 忽略轴承负荷及转速对轴承刚度的影响， 视 轴承刚度为一个不变的常数； （!） 静态分析时， 转子的重量作为轴上的均布载 荷处理； （0） 动态分析时， 轴上附加的转子质量转化为相 应轴段的密度增加值， 而刚度仍为原轴段刚度。可将 主轴部件离散 %E% 个实体单元， ! 个弹簧元素单元模 型。 %; $; 1 约束条件的建立 合理确定有限元模型约束条件是成功地进行有限 元分析的基本条件。约束条件的确定， 应尽可能符合 原结构的实际情况。对于本结构不考虑主轴部件的轴 向变形， 仅研究其径向变形。该主轴部件是两端定位 方式， 这种定位方式在有限元模型中很难建立， 因此在 前支承处将 + 向约束置于主轴轴肩一点上， 同时限制 该点在 , 向运动； 在后支承处选一点约束主轴 , 向运 动， 由于点约束会引起应力集中， 约束作用点用两个实
################################################ 海交通大学学报Q ’%%! （\） ： (%$ [ (%! （ 编辑 汪 艺） # （ 收稿日期： ’%%" ! %^ ! %( ） # # 作者： 俞鸿斌， 男， $("$ 年生， 硕士研究生， 讲师， 文章编号： Z!%( 主要研究方向： 数控技术， 机械 *+X ] *+A ] *+1 等。
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影响主轴组件刚度的主要因素有主轴的结构尺 寸、 轴承类型与配置形式、 轴承间隙的大小、 传动件的
布置方式、 主轴组件的制造和装配质量等。机床主轴 往往有较高的刚度要求， 因此， 轴承直径的尺寸往往较 大。根据这些轴承直径尺寸所选定的滚动轴承， 其疲 劳寿命往往是富裕的， 因此常常不需要作疲劳寿命的 计算。这类轴承的选择主要取决于其精度和刚度 主要对主轴组件的径向刚度进行校核计算。 一般在设计车、 铣、 镗床的主轴组件时， 主轴的结 构尺寸和轴承的刚度、 阻尼， 主要是根据不出现切削自 激振动的条件来确定的。主轴系统的刚度， 也是根据 不出现切削自激振动的条件指定的。工程上常采用根 据自激振动稳定性确定主轴组件刚度要求的近似算法 来确 定 机 床 系 统 的 刚 度： ! , ! "# # &’( ［ ) %! （$ * !） +,-"+,-#］ 。即只要机床切削点的刚度满足上式要求， 就可以保证机床不产生自振。 根据对电主轴系统精度和刚度的验算， 确定了主 轴前轴颈直径 $ . /0 ((， 主轴内孔直径 % . 10 ((， 选 取前、 后滚动轴承之间的支承距离 & . !20 ((， 轴端的 所选前轴承 45632$147! 的径向跳 悬伸量 ’ . 30 ((， 动量 $$ . ! !(， 后轴承 45632$$47! 的径向跳动量 $% . ! !(， 主轴锥孔对支承轴颈的径向跳动量 $ . ()% * % . 28 22$0 !(， 可以满足主#$ ) %&’’( !"#$ ) &)*’+ ,"--".# ,)/)+"0’( 1&".(-’ 2’3’-)&4’./ 5)+ ,67$".".# 8’./’+%
*+, -./ ! ，*012 345678 " ，90+, :7;5. " （ !<=>88? 8@ A4=>.BC8/5= 1/65/44C5/6 ，D5E./ F4=>/8?865=.? G/5H4CI5BJ，D5E./， "$%%&’ *02； ./ K5.8B8/6 G/5H4CI5BJ，D5’ ./， "$%%!( *02） "<=>88? 8@ A4=>./5=.? 1/65/44C5/6，D5’ !"#$%&’$：+ >56> ) IL44M >56> ) L8N4C O5??5/6 IL5/M?4 @8C O.=>5/5/6 =4/B4CI 5I M4H4?8L4M B8 C4.?5P4 >56> ) IL44M ./M >56> ) .==7C.=J O.=>5/4Q + IL5/M?4 @5/5B4 4?4O4/B O8M4? 5I =8/IBC7=B4M ， 5/=?7M5/6 IBC7=B7C.? I5OL?5R @5=.B58/，4?4O4/B BJL4 I4?4=B58/，IBC7=B7C4 I7SM5H5I58/，=8/IBC.5B 4IB.S?5I>O4/B，?8.M M4B4CO5/.B58/， .MM5B58/.? O.II .BB.=>O4/B，4B=Q Q F>4 LC.=B5=.? B4IB5/6 M.B4 I>8N B>.B 5BI IB.B5= C565M5BJ，IB.B5= C4H8?7B58/ .==7C.=J ，./M O.=>5/5/6 .==7C.=J .==8CM N5B> B>4 C4T75C4O4/BIQ ()*+,%-#：U5CB7.? VC8B8BJL5/6 <5O7?.B58/；A5??5/6 A8B8C5P4M <L5/M?4；<B.B5= W4>.H58C；XJ/.O5= W4>.H58C；Y5/5B4 1?4O4/B +/.?JI5I 随着高速切削技术的发展和功率电子器件、 微电 子器件、 计算机技术等的发展， 在 ’% 世纪 Z% 年代末、 (% 年代初出现了用于铣削、 钻削、 车削及加工中心等 加工的大功率、 大转矩、 高转速的电主轴
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