电主轴综述
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什么是电主轴?电主轴和机械主轴优缺点对比电主轴电主轴是将机床主轴功能与电机功能从结构上融为一体的新型主轴部件,即将高速电机置于主轴部件内部,通过控制系统,使主轴获得所需的工作速度和扭矩,因而也被称为内装式电主轴。
电主轴是一套组件,包括电主轴本身及其附件:电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置。
而电主轴本身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。
电主轴省去了皮带、齿轮或联轴器的传动环节,实现了机床主轴系统的“零传动”,是数控机床传动系统的重大变革;它克服了传统机械主轴在高速下打滑、振动和噪声大、惯量大等缺点,有效改善了主轴高速情况下的整体性能,具有机械主轴不可替代的优越性。
第一,由于电主轴由内装式电机直接驱动,省去了中间变速和传动装置,具有结构紧凑、重量轻、噪声低、振动小和转动惯量小等特点,可实现很高的速度、加速度及定角度的快速启停,且动态精度和稳定性更好,可满足数控机床进行高速切削和精密加工的需要;由于没有中间传动环节的外力作用,电主轴工作时运行更加平稳,主轴轴承所承受的动负荷较小,延长了其精度寿命;利用交流变频和矢量控制技术,电主轴可在额定转速范围内实现无极变速,以适应机床工作时各种工况和负载变化的需要。
第二,电主轴的电机内藏式结构使其从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来,形成一个功能相对完整的“主轴单元”,从而促进了机床结构的模块化。
电主轴厂商根据机床的用途、结构、性能参数等特征形成标准化、系列化的产品,供机床制造商选用,改变了传统机床厂商“大而全”的生产模式,缩短了机床的研发和生产周期,更加适应快速多变的市场环境。
此外,标准化、系列化的电主轴产品易于形成专业化、规模化的生产能力,从而促进制造成本的降低。
第三,某些高档数控机床,如并联运动机床、五面体加工中心、小孔和微孔加工机床等,由于加工工艺和加工对象的特殊性,其对主轴的转速、精度以及机床的结构都有特殊要求。
电主轴的工作原理电主轴是机床上的一种重要装置,用于加工工件时进行高速旋转,通常被用于车床、铣床、钻床等机床中。
电主轴可以提高工作效率和加工精度,是现代机械制造中不可或缺的一部分。
本文将从电主轴的工作原理、构成和性能几个方面来详细介绍电主轴的相关知识。
一、工作原理电主轴的工作原理基于电机的旋转运动,利用电机的动力来带动机床上的刀具进行高速旋转。
电主轴的构成主要由电机、轴承、主轴壳体、冷却系统以及传动系统组成。
电机作为电主轴的动力源,通常采用直流电机或交流电机,其带动主轴壳体与主轴进行旋转。
轴承作为主轴的支撑装置,能够承受主轴的径向和轴向负载,使得主轴在高速旋转时不会发生轴承摩擦、振动等毛病。
主轴壳体是电主轴的主要部分之一,可以起到固定轴承、保护主轴和机床的作用。
主轴壳体的材质通常使用优质铸铁或铸钢、铝合金等。
冷却系统主要用来降低电主轴温度,主要包括内冷却和外冷却。
冷却水能在高速旋转时有效的降低电主轴的温度,提高机床的生产效率。
传动系统是电主轴运转的重要部分之一,通常由齿轮传动、同步传动、传动带传动等几种。
齿轮传动是一种传动方式,其结构简单、可靠性高、传动精度高,因此在数控机床中最常用。
同步传动是电主轴开发较晚的传动方式,优点是转矩大、效率高、振动小,但同时成本也高;传动带传动则是将电主轴带转附加在主动装置(如变速器)上,结构简单、精度较高。
二、电主轴的构成电主轴主要由电机、轴承、主轴壳体、传动装置、冷却系统、电气控制系统等几部分组成,其中电机是电主轴的最核心部分,它利用电能将机床切削刀具旋转起来。
电机通常使用交流电机或直流电机。
其中交流电机由于功率较小,多用于中小型加工机床的电主轴上;而直流电机由于功率较大、可调速范围广,通常用于大型加工机床上。
轴承是电主轴的支撑部分,它承受主轴的重量和旋转产生的离心力,是保证电主轴稳定运转的重要部分。
轴承的动力性能与材料决定了电主轴的运转速度和加工精度。
为保证电主轴低温低振动的运转状态,轴承数量通常有两个以上。
电主轴结构
电主轴结构是电机的核心部分,是电机运行及传动性能的重要组成部分。
电主轴结构包括两个基本部分:一是内部的内芯,二是外部的壳体。
内芯通常由钢材制成,它是电机中电磁感应特性强的核心部件,其中包含有特殊的绕组,能够将电能转换成机械能。
外壳就是容纳内芯的外壳,外壳包括机壳、绝缘层和触发器。
内芯穿出机壳外,两侧支撑独立绝缘层,上面支撑启动器装置,它们可以控制启动和停止电机,从而控制电机的传动性能。
内芯由轴中央的绕线片、轴芯、启动片、空载转子构成。
绕线片是核心组成部件,它将电能转换成机械能。
轴芯的作用是连接绕线片和轴承,启动片的作用是控制电机的启动和停止,从而控制电机的传动性能。
空载转子的作用是调节电流,确保电机的平衡运行。
在电机的外壳中,还安装有波纹管、电缆、接线端子等部件,电缆是将电机连接电源的桥梁,波纹管能够对电机进行润滑,接线端子用来接收导线,方便对电机进行驱动控制。
总之,电主轴结构是电机运动特性及传动性能的核心部分,考虑到电机的使用要求,电机的支承、散热、润滑、控制等多方面的要求,电主轴的设计既要考虑质量和效率,也要考虑精度和可靠性。
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。
液体动静压电主轴关键技术综述一、本文概述本文旨在对液体动静压电主轴的关键技术进行全面的综述。
液体动静压电主轴,作为一种高精度、高稳定性的主轴系统,广泛应用于数控机床、精密加工设备以及超精密制造领域。
本文将从液体动静压电主轴的基本原理、关键技术、应用领域以及发展趋势等方面进行深入探讨,以期为读者提供全面而深入的理解。
本文将介绍液体动静压电主轴的基本原理,包括其结构特点、工作原理以及与传统主轴的区别。
将重点分析液体动静压电主轴的关键技术,如液体动静压技术、电主轴驱动技术、高精度轴承技术等,并对这些技术的现状和发展趋势进行详细阐述。
本文还将对液体动静压电主轴在各个领域的应用进行概述,以展示其在现代制造业中的重要地位。
本文将展望液体动静压电主轴的未来发展趋势,探讨其在新材料、新工艺以及智能制造等领域的潜在应用,以期为我国制造业的转型升级提供有益的参考。
通过本文的综述,读者可以对液体动静压电主轴的关键技术有更加清晰的认识,为相关研究和应用提供有益的借鉴。
二、液体动静压电主轴的基本原理液体动静压电主轴是一种集成了液体动静压技术和电主轴技术的高精度、高刚度、高转速主轴装置。
其基本原理主要包括液体动静压原理和电主轴原理两部分。
液体动静压原理是基于帕斯卡定律和流体力学原理,通过特定的供油系统和油腔设计,使主轴在高速旋转时,主轴与轴承之间形成一层均匀、稳定的油膜,从而实现主轴的液体动压支撑。
这种支撑方式不仅可以显著降低主轴与轴承之间的摩擦,提高主轴的旋转精度和稳定性,还能有效吸收振动和冲击,延长主轴的使用寿命。
电主轴原理则是通过内置电机直接驱动主轴旋转,省去了传统的传动机构,从而实现了主轴的高速化、高精度化和高刚度化。
电主轴具有结构紧凑、重量轻、动态响应快等优点,能够满足现代高精度加工设备对主轴的高性能要求。
在液体动静压电主轴中,液体动静压技术和电主轴技术相互融合,形成了独特的工作原理。
一方面,液体动静压技术为电主轴提供了稳定、可靠的支撑,保证了电主轴的高速旋转精度和稳定性;另一方面,电主轴的高速旋转又促进了油膜的均匀分布和稳定形成,进一步提高了液体动静压技术的效果。
电主轴详细参数及装置电主轴参数详解1、主轴产品名称由组成为:安装尺寸-类别代号-主参数-设计序列号安装尺寸:指主轴与机床或主机的配合尺寸,一般指外径。
类别代号反映产品的用途和特点,由2~4位英文字母组成,从前往后分别代表主轴驱动方式、应用领域、外形代号等含义。
2、应用方式说明:E ——内装电机驱动主轴,即电主轴M ——皮带或连轴器驱动主轴,即机械主轴3、应用领域说明C ——车床用主轴 X ——铣床用主轴 Z ——钻床用主轴 N ——拉辗用主轴M ——磨床用主轴S ——试验机用驱动主轴 L ——离心机用主轴 T ——特殊用图主轴4、外形代号说明F ——外形带法兰的主轴 H ——电机后置式主轴 Y ——其它异形主轴5、主参数说明主参数段由数字和一小写英文字母组成,总位数为3~4位,表示电主轴额定转速和润滑方式,转速以kr/min 表示;字母有g 、m 、a 等,分别代表油脂、油雾、油气等润滑方式。
6、设计序列号说明主轴代号最后一段为设计序号(可以没有),设计序号有1个英文字母或字母+数字组成,以A 、B 、C …(后述特殊字母除外)顺序英文字母表示。
举例说明: 180MCF05g-A安装尺寸——φ180 MCF ——车削机械主轴,带法兰结构最高转、管路敷设技术通过管线不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题,而且可保障各类管路习题到位。
在管路敷设过程中,要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标等,要求技术交底。
管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式,为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题,合理利用管线敷设技术。
线缆敷设原则:在分线盒处,当不同电压回路交叉时,应采用金属隔板进行隔开处理;同一线槽内强电回路须同时切断习题电源,线缆敷设完毕,要进行检查和检测处理。
、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备,在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验;通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系,根据生产工艺高中资料试卷要求,对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验;对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作;对于继电保护进行整核对定值,审核与校对图纸,编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案,编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案;对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。
电主轴的工作原理电主轴是一种使用电能驱动的设备,其工作原理是通过电流产生的电磁力使其旋转,从而实现对工件的加工。
下面将详细介绍电主轴的工作原理。
电主轴由电机、电枢和主轴等部分组成。
电机是电主轴的动力源,它通过电源供电,并将电能转化为机械能。
通常情况下,电机采用直流电机或异步电机,其中直流电机根据不同的激励方式可分为直流制动电机、直流调速电机和直流无刷电机等。
在电主轴的工作中,电流首先通过电枢。
电枢是电主轴的旋转部分,它位于主轴内部,负责传递电流和转动能量。
电枢通常由电磁线圈和磁铁组成。
当电流通过电磁线圈时,会在电磁线圈周围产生磁场,同时与主轴内的磁铁相互作用,从而使电枢旋转。
电主轴的转动能量源于电流通过电磁线圈时产生的电磁力。
电流通过电磁线圈产生的磁场会与主轴内的磁铁相互作用,这种作用力会导致电枢旋转。
电磁力的大小与电流大小以及电磁线圈与磁铁的距离有关。
通常情况下,为了提高电主轴的转动能力,可以增大电流或减小电磁线圈与磁铁的距离。
除了电磁力,电枢还需要克服一些摩擦力和惯性力等外力,这些外力对电主轴的转动产生一定的影响。
为了减小这些外力对电主轴转动的影响,可以采取一些措施,如使用优质的轴承、减小电枢和主轴之间的间隙等。
电枢与主轴之间的转动传递通过轴承完成。
轴承不仅起到支撑和定位的作用,还可以减小因电枢与主轴之间的直接接触而产生的摩擦力。
通常情况下,电主轴采用高精度的精密轴承,以确保电主轴的稳定性和精度。
总结起来,电主轴的工作原理是通过电流通过电磁线圈产生的电磁力,使电枢与主轴产生相互作用,从而实现电主轴的转动。
电枢通过轴承与主轴相连,并通过电机的供电使电枢旋转。
电主轴的精度和稳定性取决于电磁力的大小以及电枢与主轴之间的间隙和摩擦力等因素。
电主轴的应用非常广泛,特别适用于需要高速、高精度加工的领域,如数控机床、电子设备制造等。
电主轴的工作原理具有简单、高效、可控性强等特点,因此在现代工业生产中得到了广泛的应用和发展。
电主轴技术水平参数(原创版)目录1.电主轴技术水平参数概述2.电主轴的主要参数a.电机参数b.主轴刚性c.静态精度d.动态性能3.电主轴参数对机床性能的影响4.如何选择合适的电主轴参数5.结论正文一、电主轴技术水平参数概述电主轴是机床的核心部件之一,其性能直接影响到机床的加工精度、效率和稳定性。
电主轴技术水平参数主要包括电机参数、主轴刚性、静态精度和动态性能等方面。
了解这些参数对于选择合适的电主轴和优化机床性能具有重要意义。
二、电主轴的主要参数1.电机参数:电机参数主要包括功率 - 转速特性曲线图和扭矩 - 转速特性图。
这些参数可以反映电主轴在最高转速和最大功率时的转速点等性能。
2.主轴刚性:主轴刚性包括径向刚度和轴向刚度。
刚性主要是由前端刀具端的轴承决定,轴承越大主轴的刚性越好,但同时轴承越大主轴的最高转速也会受到限制。
3.静态精度:静态精度反映了主轴在静止状态下的轴向和径向跳动。
它是评价主轴精度的重要指标,但在选择电主轴时,静态精度并非唯一参考标准。
4.动态性能:动态性能主要包括高转速情况下的振动值、噪音和温度等。
这些参数对于评价电主轴在高速运行时的稳定性和性能具有重要意义。
三、电主轴参数对机床性能的影响电主轴参数对机床性能的影响主要体现在加工精度、效率和稳定性等方面。
选择合适的电主轴参数可以提高机床的加工精度和效率,同时提高机床的稳定性和可靠性。
四、如何选择合适的电主轴参数在选择电主轴参数时,需要综合考虑机床的加工范围、加工材料、加工工艺和性能要求等因素。
同时,要权衡电主轴的各项性能指标,选择最适合机床的电主轴参数。
五、结论电主轴技术水平参数是评价电主轴性能的重要指标,对于选择合适的电主轴和优化机床性能具有重要意义。
电主轴电机的原理电主轴电机是一种高速电机,它是由电机主轴和电机控制器组成的。
电主轴电机的主要作用是将电能转化为机械能,从而驱动机械设备运转。
在工业生产中,电主轴电机被广泛应用于机床、数控机床、印刷机、纺织机、风机、泵等设备中。
电主轴电机的原理是基于电磁感应原理和电动机原理。
电主轴电机的主要部件是电机主轴和电机控制器。
电机主轴是电主轴电机的核心部件,它是由电机转子和电机定子组成的。
电机转子是由永磁体和电枢绕组组成的,电机定子是由定子绕组和铁芯组成的。
电机控制器是电主轴电机的控制中心,它可以控制电机的转速、转向和转矩等参数。
电主轴电机的工作原理是:当电机控制器接通电源时,电流通过电机定子绕组,产生旋转磁场。
旋转磁场作用于电机转子上的永磁体,使电机转子开始旋转。
同时,电机控制器可以通过调节电流的大小和方向,控制电机的转速和转向。
当电机转子旋转时,它会带动机械设备运转,从而完成工业生产过程中的各种加工、运输、输送等任务。
电主轴电机具有以下优点:1. 高效率:电主轴电机的效率高达90%以上,能够将电能转化为机械能的效率非常高。
2. 高精度:电主轴电机的转速和转向可以通过电机控制器精确控制,能够满足高精度加工的要求。
3. 高速度:电主轴电机的转速可以达到几万转每分钟,能够满足高速加工的要求。
4. 高可靠性:电主轴电机的结构简单、运行平稳、维护方便,具有较高的可靠性和稳定性。
5. 环保节能:电主轴电机不产生废气、废水和噪音等污染物,具有较好的环保性能,同时也能够节约能源。
电主轴电机是一种高效、高精度、高速度、高可靠性、环保节能的电机,它在工业生产中具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和工业生产的不断发展,电主轴电机将会越来越受到人们的重视和关注。
电主轴的应用场景
摘要:
1.电主轴的定义和作用
2.电主轴的应用场景
3.电主轴在不同场景下的优势
正文:
【电主轴的定义和作用】
电主轴是一种将电能转化为机械能的装置,主要应用于高速、高精度的机械加工场合。
电主轴通过将电能传递给电机,驱动电机转动,从而实现对工件的加工。
相较于传统的机械主轴,电主轴具有更高的转速、更高的精度和更低的噪音,因此在现代机械加工领域得到了广泛应用。
【电主轴的应用场景】
1.数控机床:电主轴在数控机床上的应用最为广泛,可以实现对各种金属和非金属材料的高速、高精度加工。
2.精密磨床:精密磨床对加工精度要求很高,电主轴可以提供稳定的高转速,满足精密磨床的高精度加工需求。
3.高速铣床:高速铣床需要高转速、高精度的切削速度,电主轴可以实现连续高速运转,提高加工效率。
4.木工机械:在木工机械中,电主轴可以实现对木材的高精度、高速度的加工,提高家具制造的精度和效率。
5.玻璃加工:在玻璃加工领域,电主轴可以实现对玻璃的高精度切割和磨边,提高玻璃制品的品质。
【电主轴在不同场景下的优势】
1.高转速:电主轴可以实现高转速运转,提高加工效率,尤其在高速铣床和精密磨床等场景下,效果尤为显著。
2.高精度:电主轴的精度可以达到微米级别,满足精密加工的要求,提高产品品质。
3.低噪音:相较于传统机械主轴,电主轴的噪音大大降低,提高了工作环境的舒适度。
4.节能环保:电主轴的能耗较低,减少了能源消耗,符合绿色环保的发展趋势。
电主轴的工作原理电主轴是一种用于机床加工的关键部件,它能够实现高速旋转,并提供必要的切削力和转矩。
本文将详细介绍电主轴的工作原理,包括结构组成、工作过程和性能特点等方面。
一、电主轴的结构组成电主轴主要由机电、轴承、主轴、冷却系统和传感器等组成。
1. 机电:电主轴通常采用交流机电或者直流机电,其功率大小取决于加工需求。
机电通过提供旋转力矩来驱动主轴进行高速旋转。
2. 轴承:轴承用于支撑和定位主轴,保证其稳定运转。
常见的轴承类型有滚动轴承和滑动轴承,可根据加工需求选择合适的轴承。
3. 主轴:主轴是电主轴的核心部件,负责承载切削工具和传递切削力。
主轴通常由高强度合金钢制成,具有良好的刚性和耐磨性。
4. 冷却系统:电主轴在高速旋转过程中会产生大量热量,为了避免过热对加工质量的影响,需要配备冷却系统,通过循环冷却液来控制温度。
5. 传感器:传感器用于监测电主轴的转速、温度和振动等参数,以确保其正常运行并及时发现异常情况。
二、电主轴的工作过程电主轴的工作过程可以分为启动阶段、稳定运行阶段和住手阶段。
1. 启动阶段:当电主轴启动时,机电会提供足够的起动力矩,使主轴开始旋转。
同时,冷却系统开始工作,确保主轴的温度在安全范围内。
2. 稳定运行阶段:一旦电主轴达到设定的转速,进入稳定运行阶段。
此时,机电通过恒定的电流供应持续提供驱动力矩,主轴保持稳定的旋转速度。
3. 住手阶段:当加工任务完成或者需要住手电主轴时,机电会逐渐减小电流供应,使主轴逐渐减速住手。
冷却系统继续工作,将主轴冷却至安全温度。
三、电主轴的性能特点1. 高速旋转:电主轴能够实现高速旋转,提供足够的切削速度和切削力,适合于高效率的加工需求。
2. 高精度:电主轴采用精密轴承和优质材料制成,具有较低的振动和轴向偏移,可保证加工精度。
3. 高刚性:主轴采用高强度合金钢制成,具有良好的刚性和抗变形能力,可承受较大的切削力和转矩。
4. 自动监测:电主轴配备传感器,能够实时监测转速、温度和振动等参数,及时发现异常情况并采取相应措施。
电主轴技术水平参数一、介绍电主轴技术是现代制造业中常用的一种高速、高精度加工方法。
电主轴技术水平参数是评估电主轴技术性能的重要指标。
本文将从电主轴技术的定义、应用领域、技术原理等方面,全面、详细、完整地探讨电主轴技术水平参数。
二、电主轴技术概述电主轴技术是一种将电机与主轴结合的机床主轴系统。
它通过电机驱动主轴旋转,实现工件的高速、高精度加工。
电主轴技术广泛应用于数控机床、磨床、车床等领域,为制造业提供了高效、精确的加工解决方案。
三、电主轴技术的应用领域电主轴技术在各个制造业领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域:1. 汽车制造在汽车制造过程中,电主轴技术被用于车床、铣床等机床上,用于加工发动机零部件、车身零部件等。
电主轴技术的高速、高精度特性可以提高加工效率和产品质量。
2. 航空航天航空航天领域对零部件的精度要求非常高,电主轴技术可以满足这些要求。
它被广泛应用于加工飞机发动机零部件、航空航天设备等。
3. 电子制造电子产品的制造过程中需要进行精细的加工,电主轴技术可以提供高速、高精度的加工能力,被用于加工电子元器件、电路板等。
4. 精密机械制造精密机械制造领域的产品对加工精度要求极高,电主轴技术可以满足这些要求。
它被广泛应用于加工光学仪器、精密仪器等。
四、电主轴技术水平参数电主轴技术水平参数是评估电主轴技术性能的重要指标。
以下是几个常见的电主轴技术水平参数:1. 转速范围电主轴技术的转速范围是指电主轴能够达到的最高转速和最低转速。
转速范围越宽,说明电主轴的适用范围更广。
2. 加速度加速度是指电主轴从静止状态到最高转速所需的时间。
加速度越大,说明电主轴的响应速度越快。
3. 定位精度定位精度是指电主轴在加工过程中的定位误差。
定位精度越高,说明电主轴的定位能力越强。
4. 功率功率是指电主轴的输出功率。
功率越大,说明电主轴的加工能力越强。
5. 扭矩扭矩是指电主轴的输出扭矩。
扭矩越大,说明电主轴的加工能力越强。
气动浮动电主轴-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:气动浮动电主轴是一种新型的主轴系统,结合了气动和电动两种动力传动方式,具有高精度、高效率、高稳定性等优点。
通过精确控制气动浮动电主轴的压力和转速,可以实现工件的高速加工和精密加工,广泛应用于数控机床、雕刻机、木工机械等领域。
本文将详细介绍气动浮动电主轴的工作原理、优势和应用领域,为相关领域的研究和应用提供参考。
1.2 文章结构文章结构部分的内容:本文分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分,首先对气动浮动电主轴进行概述,介绍其基本概念和特点。
接着说明文章的结构和框架,以及讨论文章撰写的目的和意义。
正文部分包括气动浮动电主轴的工作原理、优势和应用领域。
其中,会详细介绍气动浮动电主轴是如何工作的,其相比于传统主轴的优势所在,以及在哪些领域有着广泛的应用。
最后,在结论部分对全文进行总结,展望气动浮动电主轴的发展前景,提出一些研究和应用上的建议,并得出结论。
1.3 目的:本文旨在介绍气动浮动电主轴的工作原理、优势以及应用领域,通过深入的分析和讨论,帮助读者了解这种先进的机电一体化设备,并掌握其潜在的应用价值。
同时,通过对气动浮动电主轴的研究与探讨,促进相关领域技术的进步与发展,为工业生产提供更高效、更先进的生产工具和技术支持。
希望通过本文的阐述,能够引起广大读者的兴趣,推动气动浮动电主轴在工业制造领域的应用和推广,为行业发展做出积极贡献。
2.正文2.1 气动浮动电主轴的工作原理气动浮动电主轴是一种通过气动和电动结合的方式实现工作的主轴装置。
其工作原理主要包括以下几个方面:1. 气压控制:气动浮动电主轴内部设置有气压控制装置,通过控制气压的大小和方向来实现轴向浮动和旋转运动。
当气压增大时,主轴向上浮动;当气压减小时,主轴向下沉降;同时通过气压的控制可以实现主轴的左右和前后旋转运动。
2. 电动驱动:气动浮动电主轴内部还装有电动驱动装置,通过电机的驱动来实现主轴的高速旋转。
气悬浮电主轴
气悬浮电主轴是一种将气悬浮技术应用于电主轴的装置。
电主轴通常由电机直接驱动,而气悬浮技术则是通过气体的压力和流量来支撑和平衡转子的质量,从而实现高速旋转。
气悬浮电主轴具有高转速、高精度、低噪声、低振动等优点,因此在高速加工、超精密加工等领域有广泛的应用。
气悬浮电主轴的工作原理是通过气体的压力和流量来支撑和平
衡转子的质量。
在电主轴的转子上,通常会有多个气悬浮支撑点,这些支撑点通过控制气体的压力和流量来平衡转子的质量,从而实现高速旋转。
同时,气悬浮电主轴还采用了精密的控制系统和先进的制造技术,以确保其高精度和稳定性。
气悬浮电主轴的优点包括:高转速、高精度、低噪声、低振动、长寿命等。
由于气悬浮技术的支撑作用,电主轴的转速可以大大提高,同时由于气体的流动性好,可以有效地降低转子的温度和摩擦,从而延长电主轴的使用寿命。
此外,气悬浮电主轴还具有低噪声、低振动等优点,可以大大提高加工的精度和稳定性。
气悬浮电主轴是一种高性能、高精度的加工设备,具有广泛的应用前景。
未来随着技术的不断进步和应用需求的不断提高,气悬浮电主轴的性能和应用领域还将得到进一步拓展。
电主轴
概念
电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术。
高速数控机床主传动系统取消了带轮传动和齿轮传动。
机床主轴由内装式电动机直接驱动,从而把机床主传动链的长度缩短为零,实现了机床的“零传动”。
这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式,使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来,因此可做成“主轴单元”,俗称“电主轴”(ElectricSpindle,Motor Spindle)。
结构
电主轴由无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱动模块和冷却装置等组成。
电机的转子采用压配方法与主轴做成一体,主轴则由前后轴承支承。
电机的定子通过冷却套安装于主轴单元的壳体中。
主轴的变速由主轴驱动模块控制,而主轴单元内的温升由冷却装置限制。
在主轴的后端装有测速、测角位移传感器,前端的内锥孔和端面用于安装刀具。
优点
电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、噪声低、响应快等优点,而且转速高、功率大,简化机床设计,易于实现主轴定位,是高速主轴单元中的一种理想结构。
电主轴轴承采用高速轴承技术,耐磨耐热,寿命是传统轴承的几倍。
高速电主轴技术乔志敏 S1203027 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Abstract: Based on the development of high-speed motorized spindle and the main str ucture 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 t hat high-speed processing technology can solve many problems in the manufacturing of mechanical products, and it can obtain special machining accuracy and surface qual ity. High precision and high speed motorized spindle features have a great impact on t he performance of CNC machine tools .Keywords: high-speed motorized spindle, high precision, CNC machine1.高速电主轴的现状与发展早在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。
随着高速切削发展的需要和功率电子器件、微电子器件和计算机技术的发展,产生了全固态元件的变频器和矢量控制驱动器,加上混合陶瓷球轴承的出现使得20世纪50年代末、90年代初的时候出现了用于铣削、钻削、加工中心及车削等加工的大功率、大转矩、高转速的电主轴。
国外电主轴最早用于内圆磨床,上世纪80年代,随着数控机床和高速切削技术的发展和需要,逐渐将电主轴技术应用于加工中心、数控铣床等高档数控机床,成为近年来机床技术所取得的重大成就之一。
随着机床技术、高速切削技术的发展和实际应用的需要,对机床电主轴的性能也提出了越来越高的要求,目前国外从事高速数控机床电主轴研发与生产的企业主要有如下几家:德国GMN、西门子、瑞士IBAG、美国Setco、意大利Omlet、Faemat、Gamfior、日本大隈等,其中尤以GMN、IBAG、Omlet、Setco、Gammfier等几家的技术水平代表了这个领域的世界先进水平。
这些公司生产的电主轴较之国内生产的有以下几个特点 :①功率大、转速高。
②采用高速、高刚度轴承。
国外高速精密主轴上采用高速、高刚度轴承,主要有陶瓷轴承和液体动静压轴承,特殊场合采用空气润滑轴承和磁悬浮轴承。
③精密加工与精密装配工艺水平高。
④配套控制系统水平高。
这些控制系统包括转子自动平衡系统、轴承油气润滑与精密控制系统、定转子冷却温度精密控制系统、主轴变形温度补偿精密控制系统等。
并在此基础之上,这些外国厂家如美国、日本、德国、意大利和瑞士等工业发达国家已生产了多种商品化高速机床。
如瑞士米克朗公司,就是世界上著名的精密机床制造商。
它生产的机床配备最高达60000r/min的高速电主轴,可以满足不同的切削要求,所有的电主轴均装有恒温冷却水套对主轴电机和轴承进行冷却,并通过高压油雾对复合陶瓷轴承进行润滑。
所有的电主轴均采用矢量控制技术,可以在低转速时输出大扭矩。
2.高速电主轴的部件组成2.1高速电主轴结构数控机床的高速主轴具有高回转速度,但这并无严格的界限。
对作为高速切削机床代表的加工中心和数控铣床而言,一般是指最高转速≥10000r/min的主轴系统,并相应具有高的角加(减)速度,以实现主轴的瞬时升降速与起停。
为适应制造业对机床加工精度愈来愈高的要求,高速切削主轴还应有较高的回转精度,通常要求主轴的径向跳动小于1um或2um,轴向窜动小2um。
此外,主轴也要有足够的静、动刚度,以承受一定的切削负荷并保持高的回转精度。
高速机床的核心部件是高速电主轴,它将机床主轴与驱动电机合二为一,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,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”。
高速电主轴的结构紧凑、重量轻、惯性小、响应特性好,并可减少主轴振动和噪声,是高速机床主轴单元的理想结构。
高速电主轴的结构如下图1所示。
图1 电主轴结构示意图高速电主轴单元包括动力源、主轴、轴承和机架四个主要部分,是高速机床的核心部件。
这四个部分构成一个动力学性能及稳定性良好的系统,在很大程度上决定了机床所能达到的切削速度、加工精度和应用范围。
高速电主轴单元的性能取决于主轴的设计方法、材料、结构、轴承、润滑、冷却、动平衡、噪声等多项相关技术,其中一些技术又是相互制约的,包括高速和高刚度的矛盾、高速和大转矩的矛盾等。
2.2高速电主轴的驱动采用内装式同轴电动机驱动的机床主轴,电动机是专制的内装式,电动机轴就是机床主轴。
电动机的转子直接装在机床主轴上,电动机的定子装在主轴箱内,电动机自己没有轴承,而是依靠机床的高精度空气轴承支撑转子的转动。
电动机现在都采用无刷直流电动机,可以很方便地进行主轴转速的无级变速,同时由于电动机没有电刷,不仅可以消除电刷引起的摩擦振动,而且免除了电刷磨损对电机的影响。
为主轴能获得尽量搞的回转精度,电动机转子装在主轴上后应要求转子和主轴运转的影响。
同时内装式同轴电动机驱动机床主轴存在一个的问题是:电动机工作时定子将发热产生温升,使主轴部件产生热变形。
为减小热变形,电动机定子应采取强制通气冷却或钉子外壳做成夹层,通过恒温(或水)冷却,可以基本解决内装式电动机发热问题。
尽管将主电机内置于机床主轴箱中会带来很多问题,但在高速机床上这几乎是唯一的选择。
这是因为:(1)如果电机不内置,则在高速下由皮带和或齿轮等中间传动件产生的振动与噪音等问题很难解决,会大大降低高速加工的精度和表面质量,并对车间环境产生严重的噪声污染。
(2)高速加工对主轴运转的角加速度有极高的要求,实现这一严酷要求最经济的方法,就是尽可能把传动系统的转动惯量减至最小。
而为了达到这个目的,只有将电机内置,取消齿轮、皮带等一系列中间传动环节。
(3)和皮带、齿轮的末端传动方式相比,主电机内置于主轴前后轴承之间,可大大提高主轴系统的刚度和固有频率,即提高机床的临界转速。
这就使电主轴运转在最高转速时,仍可远离机床的临界转速,确保不发生共振,这点对高速加工的安全尤为重要。
(4)结构简单紧凑,容易做成独立的功能部件,可由专业厂进行标准化、系列化生产。
机床主机厂只需根据用户的不同要求进行选用,可方便的组成各种类型、各种性能的机床,包括多轴联动机床,多面加工中心和并联机床等。
(5)主轴电动机做成内装式,电动机和机床主轴采用同轴,不仅可以提高主轴的回轴精度,而且主轴箱的轴向长度缩短,主轴称为一个独立的,很方便移动的部件。
高速电主轴由静止升速至每分钟数万转乃至数十万转是相当困难的.电主轴为保证正常工作,必须施加一定量的预负荷,这又增加了电主轴的阻力矩.为使电主轴能顺利地完成启动过程,应选取较大的启动转矩,故高速电主轴的启动电流要超出普通电机的额定电流5~7倍.现有的高速电主轴的驱动电源可分为两类:(1)三相中频发电机组是由一台电动机和一台中频发电机组合而成.就其励磁方式可分为整流子励磁中频发电机和异步绕笼励磁中频发电机.这种电源自身机械损耗和在机电转换中的电磁能量损耗很大.并且噪音大、振动大,需建专用发电机房.又面临输电线路损耗大等难题,已很少使用.(2)静止变频电源是利用交流变频调速技术.变频器将工频交流电转换为所需频率交流电.变频器工作原理是建立在磁场矢量控制理论基础上的.早期的静止变频电源多数以硅控元器件为主体,故体积大、可靠性差.已被大功率晶体管静止变频电源所替代.现今广泛使用的晶体管变频器是脉冲调幅式变频调速电源.可将三相50Hz380V交流电源转换成三相中频电源,其输出电压、频率连续可调.最新的变频器采用先进的IGBT晶体管技术(如瑞士ABB公司生产的SAMIGS系列变频器),可以实现异步电动机的无级变速,其适应性、实用性、经济性均优于中频发电机组.目前已成为高速电主轴主要驱动电源.2.3高速精密主轴的轴承精密主轴部件是超精密机床保证加工精度的核心,主轴要求达到极高的回转精度,转动平稳,无振动,其关键在于所用的精密轴承。
从目前发展现状来看,电主轴单元形成独立的单元而成为功能部件以方便地配置到多种加工中心及高速机床上是高速、高效、高精度数控机床发展的一种趋势。
电主轴技术包括主轴机械体、高速主轴轴承、无外壳主轴电机及其控制模块、润滑冷却系统、主轴刀柄接口和刀具夹紧方式以及刀具动平衡等。
电主轴是高速机床的“心脏部件”,是高速精密且承受较大的径向和轴向切削负荷的旋转部件。
轴承作为其关键的支承技术首先必须满足高速运转的要求,并且有较高的回转精度和较低的温升;其次,必须具有尽可能高的径向和轴向刚度。
此外,还要具有较长的使用寿命,特别是保持精度的寿命。
因此,轴承的性能对电主轴的使用功能极为重要。
目前使用在高速主轴中的轴承主要有:液体静压轴承、空气静压轴承等。
2.3.1液体静压轴承的高速主轴液体静压轴承运转时,在轴颈处形成高压油膜,把轴悬浮抬起,形成液体摩擦,使主轴能高速运转。
通过对液体静压轴承元件的几何形状进行优化设计,转速特征值可达1.0×106 mm.r/min;若轴径为30mm的主轴,其最高转速可达3000r/min以上。
图2是典型液体静压轴承主轴结构原理图,液体静压轴承常用的液压为0.6~1MPa,液体静压轴承主轴的运动精度很高,回转误差一般在0.2um以下。
不但可以提高刀具的使用寿命,而且可以达到很高的加工精度和低的表面粗糙度图2 典型液体静压轴承主轴结构原理图1-径向轴承 2-推力轴承 3-真空吸盘值。