精密电主轴结构设计及测控技术发展现状
何 强1，2，李安玲2，李丽丽1，2，沈 远1，张国烨1，杨 光1（1.安阳工学院高速精密机床协同创新中心，河南安阳，455000；2.安阳工学院机床关键功能部件重点实验室，河南安阳，455000）
【摘 要】由于经济和环境因素，现阶段对高速、高精度、高效机床的需求越来越迫切，电主轴作为数控机床的关键功能部件，国内外学者在电主轴结构设计及测控技术方面做了大量的研究，取得了较好的研究成果。主要从国内外电主轴的结构创新、优化设计提高电主轴综合性能及电主轴的测量技术进行介绍，从中了解电主轴的研究现状，为我国电主轴设计人员及学者提供参考。
【期刊名称】安阳工学院学报
【年(卷),期】2016(015)002
【总页数】10
【关键词】电主轴；结构设计；综合性能；测量技术
0前言
高速加工技术提高了生产效率并降低了生产成本，这是机床行业竞争的主要原因。电主轴作为机床的关键功能部件，其速度、功率、扭矩、动态刚度和热特性与加工精度有密切关系，而电主轴轴承系统的装配公差、几何尺寸、冷却条件、操作条件和热变形对热特性有很大影响［1］。而轴承安装位置影响电主轴的刚度［2］。冷却、润滑状态对电主轴性能也有很大影响［3］［4］［5］。对电主轴测量技术的研究［6］，能够更好地研究其性能，评估电主轴设计的合理性。总之，谁掌握了电主轴的先进技术谁就占领了制造业的先锋位置。关于电主轴，研究最多的是关于怎样提高电主轴的寿命、可靠性、主轴转速，怎样降低能耗，实现低投入高产出，并将现在的制造业对环境的危害降到最低。虽然近年来国产电主轴的开发取得了很大的进步，但与国外产品相比较，国产的电主轴无论是性能、品种和质量都存在较大的差距。目前，在国内，许多高转速、高精度数控机床所需要的高档电主轴，依然从国外进口，国内外的电主轴研发现状和制造水平有很大的差异。
1 电主轴轴承配置
现阶段关于各类型电主轴的研究按所配置轴承的类型可分为接触式和非接触式，关于接触式主要是滚动轴承电主轴J.Jedrzejewski和W.Kwas ny［7］、杜超［8］以及Shuyun Jiang和Shufei Zheng［9］考虑滚动轴承离心力和陀螺效应等因素研究电主轴的主轴系统的动力学特性。孟杰［10］和康辉民［11］、吕浪［12］等考虑机电耦合研究电主轴动态特性。T. Holkup［13］、Changlong Zhao和Xuesong Guan［14］、A.Za hedi［15］基于有限元法研究接触式轴承的热态特性及温度对轴承元件的刚度、电主轴系统热变形的影响。关于非接触式主要是液体、气体动静压和磁悬浮轴承电主轴，Su Zhao［16］等提出了一种新型的非接触轴承，具有很高载荷能力，主轴位置精度可以控制在纳米范围内。该轴承可以应用于超精密加工过程，但是其高速性能不稳定。