高速电主轴论文

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。

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。

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。

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。

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。

摘要：本文介绍高速精密实验磨床直线电机带动电主轴进行磨削加工时，伺服刚度的调节方法，分析了电主轴一砂轮接杆系统高速旋转时引起振动的原因，提出了改进的方法，取得了很好的效果。

关键词：电主轴；砂轮接杆；振动；磨削为了提高砂轮的线速度，实现高速精密磨削加工，对砂轮驱动和轴承转速要求很高。

电主轴单元采用内装式电动机直接驱动主轴。

电主轴单元具有刚性好、旋转精度高、温升小、稳定性好、功耗低和寿命长等优点，在高速精密磨床上具有广泛的应用前景。

电主轴的转速一般在10 000r/min以上，有的甚至高达60 000-100 000r/min，所以砂轮一主轴系统即便有很小的不平衡量，也会产生非常大的离心力，造成机床剧烈振动，影响加工精度和表面质量，甚至损坏砂轮及主轴。

因此对砂轮一主轴系统动态特性及动平衡技术的研究越来越受到重视。

一、振动测试系统I．主轴横向进给伺服刚度的调节本磨削系统的高速电主轴是安装在直线电机的转子之上的，通过PMAC（可编程多轴控制器）控制直线电机带动电主轴实现高频往复运动，从而实现非圆截面的精密加工。

直线电机初、次级之间的间隙一般比旋转电机的气隙大2~3倍，且并非一个封闭的整体，其间存在很大的吸引力，这对直线电机控制系统要求很高。

若直线电机在高速高频进给时没有很高的伺服刚度，则在带动电主轴一砂轮系统进给磨削时将产生很大的矢动量，且不能抑制电主轴高速运转引起的振动。

本实验磨床的直线电机通过PMAC的伺服控制环调整PID参数，使直线电机达到伺服刚度高、稳定性好、跟随误差小，对电主轴自身引起的振动有很好的抑制作用，可避免由于振动引起的定位误差，进而带动电主轴实现非圆截面零件的高速精密磨削加工。

2. Coinv Dasp 2003振动信号采集仪Coinv Dasp2003是东方振动与噪声技术研究所开发的数据采集和信号处理软件。

其含有多模块数据采样模式，并实现不间断海量采集数据和在采样过程中不间断地显示时域波形或频谱的功能。

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。

毕业设计报告(论文)报告(论文)题目：数控车床高精密电主轴结构设计作者所在系部：机械工程系作者所在专业：机械设计制造及自动化作者所在班级： 1作者姓名：作者学号： 2指导教师姓名：完成时间： 2本文主要介绍了电主轴的工作原理、轴的设计、轴承技术以及关键技术等。

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。

它主要应用在复合加工机床、多轴联动、多面体加工机床和并联机床中。

本设计通过利用网络工具、图书馆的书籍和各类期刊、杂志查阅了电主轴的相关知识，确定本设计符合要求，满足需要。

设计方法有：查阅资料产生电主轴机械设计的基本思路，确定合理的电主轴结构；重点对电主轴的轴进行了设计，对轴承进行了分析选配，确定了电主轴轴承的选配原则；且充分利用相关知识按要求对本课题进行具体设计。

本设计采用的方法是理论设计与经验设计相结合的方案，所运用的资料来源广泛，内容充足。

实现本方案的可行性高。

关键词：电主轴，定子，转子，关键技术，动平衡The designs and working principle of electric spindles 、bearing technical as well as crucial technology and so on was introduced in this paper . Electrical spindles is being made by a direct motor rotor of be hollow pack in main shaft on and stator knows super-cooling but cover fixes, which form a complete unit of main shaft in the casing hole of main shaft, and then the electricity rotor directly drive the operation of main shaft. Its main application is being compound process machine tool and much axle to unite to move, polyhedron processing machine tool and the machine tool of parallel connection in. This design cut the related knowledge of central fuselage according with requirement through using network tool and magazines , each kind of periodical and the books in the library and then determining the design, which satisfies the needs. The design method is as follows: First, look up information to produce the basic thought of the electrical mechanical design of main shaft, determine the reasonable electrical structure of main shaft. Then, the key axle for electrical main shaft is designed, and analyze and choose the match for bearing, the electrical bearing of main shaft choose to match principle have determined; Use related knowledge finally fully press requirement for this program carry out specific design.The method of designing adopted the scheme theoretical design and experience design, and the data sources utilized was adequate content extensively. Feasibility of realize the scheme is high. Practice shows that the MS24015 main shaft of milling machine design satisfies the request.Keywords: Electrical main shaft，Stator，Rotor ，Crucial technology ，Dynamic balancing目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第1章电主轴概述错误！未定义书签。

控机床高速电主轴结构设计及性能探讨摘要：在当代数字化控制机床生产过程中，产品的加工速度正在显著提高。

与此同时，生产时效、产品质量、产品精准度都有一定程度的提高。

高速电主轴是达成高速加工的根本条件，因此，高速电主轴的结构设计工作的高质量完成对于数字化控制机床生产来说具有一定的推进作用，本篇文章对此展开论述。

关键词：数字化控制机床；高速电主轴；结构设计；功能与性质引言：当今，数字化控制机床已经成为工业制造中不可缺少的一部分，高速切削作为是近年来新兴技术之一，其中最主要的部分就是高速电主轴。

因此，深入探究高速电主轴的结构是目前最首要的任务。

一、高速加工技术和高速电主轴的优点（一）高速切削技术的优点高速切削技术作为高速加工过程中的核心技术，与普通切削技术相比较而言，高速切削技术的优点如下：1.对于刚性较差的产品加工时效更快在进行高速切削时，当切削速度增加到某一特定数值时，切削力度总体可降低三分之一左右。

其中，尤其是径向切削力，它的下降幅度更为显著。

由此一来，在进行刚性产品加工时，加工速度和质量将会有所提升。

2.可防止一些产品受热发生形变高速切削技术在使用过程中，切削所生成的热能会快速被清除。

由此一来，这部分热量不会被传送到切削工具上，可以保障待切产品长时间保持冷却状态。

因此，此项技术有效提高了在对一些容易受热发生形变的产品进行切削时的精准度。

3.工作稳定性较高切削技术在运作过程中，机床会产生较快的实际振动频率，与普通切削技术相比较而言，新型高速切削技术没有固定的振动频率波动范围，这一特点可以有效降低机床的振动频率，从而保证机床工作的稳定性，运用此项技术生产出来的零件质量将会大幅度提升。

（二）高速电主轴的优点1.功率较大，转速较高就现有技术水平而言，独立实现高速电主轴大功率运转或高转速运转早就不再是技术难题。

然而，要想达成大功率运转，还要求高转速，这就需要很高的技术水准。

此项技术的创新、完善受到了全球相关公司的高度关注。

《机械模态分析与实验》结课论文高速电主轴模态分析综述班级研1201姓名赵川学号2012020003高速电主轴模态分析综述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内部, 也被称为内装式电主轴( Built- in Motor spindle) ,其间不再使用皮带或齿轮传动副。

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, 避免振动和噪声, 在超高速机床中得到广泛应用。

随着科学技术的发展，高速精密加工技术已广泛应用于高端装备制造各个行业。

高速精密数控机床目前成为现代化制造业的关键生产设备。

提高高速精密数控机床在加工运行过程中精度的可靠性、稳定性和可维护性，对提升企业竞争力越来越重要。

高速精密机床的工作性能，取决于机床的主轴系统。

主轴也是最容易失效的部位之一，主轴系统在加工过程中由于各种原因会引起回转精度劣化和功能丧失，严重影响产品加工精度和质量。

如精密车削的圆度误差30%-70%是主轴的回转误差引起。

加工的精度越高，所占的比例越大。

其动态性能的好坏对机床的切削抗振性、加工精度及表面粗糙度均有很大的影响，是制约数控机床加工精度和使用效率的关键因素。

正文高速加工技术已广泛应用于航空航天、模具及汽车制造等行业。

高速主轴在加工过程中, 由于离心力和陀螺力矩效应, 其动态特性相对静止状态发生很大改变。

若仍然利用静态主轴的动态特性参数进行高速切削稳定性分析, 会带来较大的误差。

因此有必要对高速旋转状态下的主轴进行精确建模, 以达到优化切削参数的目的。

国内电主轴的研究始于20世纪60 年代, 主要用于零件内表面磨削, 这种电主轴的功率低, 刚度小。

且采用无内圈式向心推力球轴承, 限制了高速电主轴的生产社会化和商品化。

20世纪70年代后期至80年代, 随着高速主轴轴承的开发, 研制了高刚度、高速电主轴, 它被广泛应用于各种内圆磨床和各机械制造领域。

重庆大学本科学生毕业设计（论文）高速电主轴直接转矩控制仿真与分析学生：学号：指导教师：专业：机械电子工程重庆大学机械工程学院二O一二年六月Graduation Design(Thesis) of Chongqing UniversitySimulink and Analysis of High Speed Motorized Spindle Under DTC ControlUndergraduate:Supervisor: Prof.Major: Mechanical and Electronic EngineeringCollege of Mechanical Engineering Chongqing UniversityJune 2012摘要随着数控技术及切削刀具的迅速发展，越来越多的用于机械制造的装备在不断向高速、高精度、高效率、高自动化发展，电主轴凭借机械主轴所不能替代的优异特点，成为最能适宜现代高性能数控机床的核心部件之一，并广泛用在多轴联动、多面体加工、并联机床、复合加工机床等诸多先进产品中，其质量、性能和技术水平在很大程度上决定了整机的质量、性能和水平。

目前使用高频交流异步电动机来驱动高速电主轴是主流，其控制方式通常采用变频调速方法。

其中，直接转矩控制是一种发展于矢量控制技术之后的新型的高性能交流调速技术，其新颖的控制思想，简洁明了的系统结构，更适合于高速电主轴的驱动，更能满足高速电主轴高转速、宽调速范围、高速瞬间准停的动态特性和静态特性的要求，这使其成为交流传动领域的一个热点技术。

本文介绍了高速电主轴直接转矩控制的基本原理和控制系统的基本构成，并利用MATLAB/SIMULINK软件，构建了高速电主轴直接转矩控制的仿真模型。

利用空间矢量的分析方法，直接在定子坐标系下计算与控制交流电机的的磁链和转矩，借助于双位模拟调节器产生PWM 信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能。

浅谈机床高速电主轴装配技术的研究与应用摘要：高速电主轴是机床所有零部件中最为重要的组件之一，在整个机床的设计制造过程中，高速电主轴的设计方案以及加工精度，直接影响着整个机床的加工精度，所以高速电主轴的质量直接反映着机床的质量。

本文对机床高速电主轴进行了综合的阐述，对高速电主轴的性能优点进行分析，对高速电主轴的结构特点及其装配要求进行了详细描述。

关键词：高速电主轴；加工精度；装配要求前言科技的发展同时带动了机械行业的快速发展，机床技术也在不断地更新换代，机床切削技术变得更加高速化和超高速化，并且机床变得更加稳定，加工速度更快，加工精度更高，加工工艺更加合理智能化。

越来越多的非标准件设计人员对零部件的加工精度要求不断升高，且对加工时间也有较高要求，所以机械加工产业对高速数控机床的需求量也越来越大【1】。

高速数控机床的高速主要来源于机床的高速主轴，最为常见的高速数控机床都是通过内置电主轴直驱单元对高速电主轴进行驱动的。

所以一台高精度、高效率、高稳定性的数控机床最为关键的核心部分就是其高速电主轴的加工制造及使用。

一、高速电主轴功能特点高速电主轴的出现带动了机床产业的迅速发展，高速电主轴是通过将机床的电机与主轴进行有效的结合的一种新的主轴设计技术。

高速数控机床的高速电主轴传动系统已经逐渐的取代了传统的齿轮传动和带传动方式。

其最大传动特点是传动链长度为零，主要由内装式电动机直接驱动，省去了传统的带传动和齿轮传动的传动方式，且传统传动方式的各级传动机构都会存在传动误差，而零传动的高速电主轴传动方式则减少了传动误差，这也是其具有较高加工进度的主要原因之一。

在省去了中间传动系统的高速电主轴传动方式占有空间也得到了大大的缩小，同时没有了齿轮传动和带传动，其传动噪音以及振动也得到了很大的改善，并且高速电主轴传动也避开了外力的冲击，从而大大增加了机床主轴使用寿命。

电主轴的传动方式能够更好的实现机床主轴高速化，传动精度更高，稳定性更好，可以很好的实现数控机床的高速高速切削以及高精度加工等要求。

引言2005年，我国机床产值达到了51亿美元，跃居世界第三，其中数控机床产量达59600台。

在长足发展的背后，与发达国家机床产业相比，差距依然明显，尤其是以电主轴为代表的关键功能部件，无论是从产品品种、技术水平、可靠性和产业化程度等方面均与国外有明显差距，不得不60%依靠进口，成为我国数控机床发展的软肋。

电主轴实际上是诸多学科、众多高新技术应用的综合体，它涉及机械、电子、自动控制等。

由于在高速轴承技术、精密加工技术、电机技术、驱动控制技术上与国外先进水平有差距，才影响了国产电主轴的市场竞争力。

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。

本毕业设计主要介绍了电主轴的工作原理、轴的设计、轴承技术以及关键技术等。

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。

它主要应用在复合加工机床、多轴联动、多面体加工机床和并联机床中。

第一章电主轴概述1.1电主轴工作原理高速电主轴电机的绕组相位互差120°，通以三相交流电后，三相绕组各自形成一个正弦交变磁场，这三个对称的交变磁场互相迭加，合成一个强度不变，磁极朝一定方向恒速旋转的磁场，磁场转速就是电主轴的同步转速。

异步电动机的同步转速n由输入电机定子绕组电流的频率f和电机定子的极对数P决定（n=60f/p）。

电主轴就是利用变换输入电动机定子绕组的电流的频率和激磁电压来获得各种转速。

在加速和制动过程中，通过改变频率进行加减速，以免电机温升过高。

高速电主轴轴向热伸长及径向振动测试平台搭建【摘要】高速电主轴是高速数控机床中关键功能部件之一，在高速切削机床上得到广泛应用，电主轴的轴向热伸长及径向振动直接影响主轴刀具的加工精度，稳定性及加工范围，如何测量电主轴的热变形量及振动量，对研究电主轴综合加工能力有着十分重要的作用。

【关键词】电主轴热伸长振动【前言】在数控机床加工行业，减少加工时间是提高生产效率的有效方法，数控机床的高速加工能力更能显示机床的综合性能，高速电主轴的性能直接决定了机床的高速加工能力，本文以高速电主轴轴向热伸长及径向振动测试平台的搭建为主要内容，采用电涡流位移传感器、红外线温度传感器、数据采集卡和电脑计算机，利用VB6.0编程制作软件，开发高速电主轴综合性能测试系统。

一、电主轴概述电主轴是高速数控机床的核心部件，它采用无外壳电动机，将带有冷却套的电动机定子装配在主轴壳体内，转子和机床主轴的旋转部件做成一体，主轴的变速通过变频器控制，电主轴具有结构紧凑、响应快、转速高、功率大等优点，不过，随着主轴转速和进给速度的提高也会引来一些负面影响，如主轴发热、振动问题，也是造成主轴损坏的重要因素，也是影响加工精度的重要原因，电主轴基本结构图如图1-1。

图1-1 电主轴基本结构图二、高速电主轴的热源及振动分析1、高速电主轴的热源分析高速电主轴是高速机床的核心部件，同时也是机床的主要热源，电主轴中电动机的发热和轴承的摩擦发热是不可避免的，由此引起的热变形严重地影响机床的加工精度，因此，对电主轴的热特性进行分析也是必要的，本文将利用高精度电涡流位移传感器及红外线温度传感器对高速电主轴的轴向热伸长进行非接触测量。

2、高速电主轴振动的分析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、机床的有效寿命等有着不可小视的影响，影响机床振动的因素很多，如床身加工精度、导轨的加工精度、机床主轴的自身振动、数控系统的控制精度等等，其中电主轴的振动大小是影响机床系统振动的主要原因之一，同时也是衡量电主轴动态性能好坏最直接的指标。

机械制造技术基础课题论文论文题目：高速电主轴及结构摘要高速加工技术，作为现代制造加工技术的重要组成部分，由于其具有非常高的加工效率，同时更能保证加工零件的加工精度与加工质量，必然会成为未来金属切削加工的发展方向。

而要实现高速加工，高速加工中心则是其必备的基础装备。

高速电主轴作为高速加工中心的核心功能部件，其结构与性能的好坏直接决定了高速加工中心的整体工作性能。

虽然高速电主轴的结构较为简单，但其制造所需要的要求极高。

本文先介绍高速电主轴的技术难点，就高速电主轴的主轴电机、动平衡、轴承、冷却方式和夹持方式进行了分析。

重点分析了高速轴承在高速电主轴中的重要作用，然后对比了各种轴承和轴承的润滑和冷却方式。

然后对高速电主轴在国内外现状进行分析，最后根据自己的理解，分析高速电主轴的发展方向。

关键词：高速电主轴，轴承，润滑，冷却，夹持机构目录1高速切削加工技术的应用及发展 (1)2高速电主轴及其结构 (1)3高速电主轴的关键技术 (2)3.1.1主轴电机 (2)3.2高速轴承 (3)3.2.1轴承类型 (3)3.2.2轴承整体布局 (3)3.2.3轴承的布置 (4)3.2.4轴承的预紧 (4)3.2.5润滑方式 (5)3.3电主轴动平衡技术 (5)3.4冷却方式 (6)3.5夹持系统 (6)3.5.1HSK刀具夹持系统 (6)3.5.2KM 刀具夹持系统 (7)4高速电主轴的现状及展望 (8)4.1高速电主轴现状 (8)4.1.1国外高速电主轴现状 (8)4.1.2国内高速电主轴现状 (8)4.1.3国内外高速电主轴对比 (9)4.2高速电主轴发展趋势 (9)1高速切削加工技术的应用及发展高速切削理论指出，在常规切削速度范围内，随着切削速度的增大,切削温度以及刀具的磨损程度成近似的线性增加，而当切削速度达到很高的速度时,切削温度以及刀具的磨损程度随着切削速度的升高而降低。

通常高速切削的速度是常规切削速度的5~10倍以上。