电主轴设计的几个关键问题_张世珍

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。

浅析提高电主轴可靠性的途径李彦;窦怀洛;李玉亭【摘要】电主轴目前越来越广泛的应用于金切机床领域,其在设备上的可靠性即显得越来越重要.针对高速电主轴高可靠性的要求,在高速电主辅基本结构的基础上,采用动态的设计方法,计算出电主轴和滚动轴承的动态特性,进而研究轴向预紧力、跨距、转轴各台阶外径以及轴承对高速电主轴临界转速的影响,最终得到合理的电主轴结构;同时,对高速电主轴的润滑、材料、密封,冷却等方面也进行了研究,以实现最优化的设计,从而满足高速电主轴的高可靠性要求.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2010(039)006【总页数】4页(P149-151,162)【关键词】电主轴;可靠性;密封设计;润滑方式【作者】李彦;窦怀洛;李玉亭【作者单位】洛阳轴研科技股份有限公司,河南洛阳,471039;洛阳轴研科技股份有限公司,河南洛阳,471039;洛阳轴研科技股份有限公司,河南洛阳,471039【正文语种】中文【中图分类】TH131 前言高速加工是机械制造领域的一个重要发展方向，而电主轴是高速加工机床的核心功能部件［1］。

高速加工技术是指以比常规切削速度高2～3倍的速度进行加工的一项先进制造技术。

近20年来在工业各部门特别是航空、航天、汽车工业、造船、模具加工等领域获得广泛应用［2］。

“但我国金切机床还大多停留在产品性能落后的阶段，调整产品结构迫在眉睫，要为用户提供高性能、高可靠性的中高档数控机床”。

机械部机床工具司副总师恩宝贵如是说［3］。

高速大功率的内装式主轴单元（在文中简称电主轴）作为高速金切机床的核心功能部件，是完成高速加工高可靠性的关键，因此研制开发高速、高效、高精度、大功率、大扭矩、高可靠性和耐久性电主轴具有很高的基础战略意义，对机床行业的发展起到举足轻重的作用［4］。

所谓电主轴的稳定可靠性是指在额定工作转速下，电主轴保证其寿命精度的能力。

笔者结合自身工作经验从电主轴设计角度上就如何提高其可靠性入手，浅析几个改善电主轴稳定可靠性的方法。

毕业设计（论文）题目数控铣床电主轴的设计CNC milling machine spindle design姓名学号专业班级指导教师分院日期摘要本文阐述了车床电主轴的发展历史、现状以及趋势，并介绍了电主轴的工作原理及关键技术。

然后，确定了合理的电主轴总体结构，分别对电主轴的电机、编码器、转子、定子和冷却系统等各零部件进行了设计，设计了装配图、零件图与设计说明书等。

最后，对电主轴的旋转轴和轴承进行了详细的分析和校核，计算表明，该电主轴设计符合要求。

关键词：铣床；电主轴；主轴；轴承AbstractThis paper describes the history, status and trends of lathe electrical spindle development, and also introduce the working principle and key technology of electrical spindle. Then, the reasonable structure of the electrical spindle is determined. The structure of main components is designed, such as axis, encoders, rotor, stator and cooling systems. The assembly drawings, part drawings and design specifications and other design documents is generated. Finally, the detailed analysis and verification of the axis and bearing are made. The calculation result shows that the design of electrical spindle meets the requirements.Key words:Milling machine；electrical spindle；spindle；bearing目录摘要 (I)Abstract........................................................... I I 第 1 章绪论.. (1)1.1 选题的目的和意义 (1)1.2 数控铣床电主轴的国内外的研究现状和发展趋势 (1)1.2.1 数控铣床电主轴的国内外的研究现状 (1)1.2.2数控铣床电主轴的国内外的发展趋势 (2)1.3 本课题主要研究内容 (4)1.4 铣床电主轴的工作原理 (4)1.5 数控铣床电主轴的特征 (4)第 2 章铣床电主轴结构设计 (6)2.1 电主轴结构图 (6)2.2电器伺服控制器的选择 (6)2.3 转子和定子的设计 (7)2.4 轴承的选择 (10)2.4.1轴承的选择 (10)2.4.2轴承材料的选择 (11)2.5 冷却系统的设计 (12)2.5.1 热源的主要构成 (13)2.5.2 冷却系统的冷却路线 (13)2.5.3 主轴传动的热平衡计算 (14)2.6 主轴的主要结构参数 (15)2.6.1 主轴前端悬伸量的确定 (16)2.6.2 主轴主支承间的跨距L的确定 (16)2.6.3 主轴的构造 (16)2.6.4 主轴的材料和热处理 (16)2.6.5 主轴所受外力的计算 (16)第 3 章轴的校核 (21)3.1 轴的强度校核计算 (21)3.2 轴的刚度校核计算 (24)第 4 章轴承的校核 (26)4.1 角接触球轴承的校核 (26)4.2 深沟球轴承的校核 (28)总结 (30)参考文献 (31)附录 (32)致谢 (33)第 1 章绪论1.1 选题的目的和意义我国数控机床的发展历程充分证明，数控机床电主轴发展的滞后，始终是制约我国数控机床发展的瓶颈问题之一。

木工机械用高速电主轴设计与性能分析的开题报告一、选题背景随着现代制造技术的不断发展，木工机械在家居、建筑等领域中扮演着重要的角色。

其中，高速电主轴作为核心件，对于机器的性能和加工效率起到至关重要的作用。

在木工机械行业，高速电主轴要求具有高精度、高效率、低噪音等优秀的性能，以满足市场的需求。

因此，本文选取“木工机械用高速电主轴设计与性能分析”为研究课题，对其进行探究。

二、研究内容和目标本文旨在通过对木工机械用高速电主轴的研究和设计，深入分析其电机、轴承、定位器以及冷却系统等方面的性能，最终实现降低工艺成本、提高加工精度和效率等目标。

具体来说，研究内容包括以下几个方面：1. 电机系统的设计：通过对电机类型、功率、工作电压等方面进行研究，确定最优的参数组合，以实现高效平稳的工作。

2. 轴承系统的设计：考虑到高速电主轴的运转速度较快，采用高精度陶瓷轴承，必须确保其能够承受耐磨损、耐高温、低摩擦等特殊要求。

3. 定位器的设计：针对木工机械加工时对于精度的要求，需要通过数控加工等手段，设计出高精度的定位器及调整系统，确保精度满足加工要求。

4. 冷却系统的设计：由于高速电主轴在运转时会产生较大的热量，对轴承及电机产生损伤，同时也会对加工件就产生不homework加的影响。

因此，设计出有效的冷却系统，为高速电主轴提供稳定的工作温度，以保护其稳定运行，提高机器的使用寿命。

三、研究意义本文的研究内容对于提升木工机械高速电主轴的性能和优化其技术参数具有重要的实践应用和经济意义。

其研究成果能够帮助企业提高生产效率和企业的市场竞争力，同时还能为相关领域的研究人员提供更多关于机械制造技术的研究方向。

四、研究计划1. 前期调研：了解市场需求，分析目前木工机械用高速电主轴的发展现状及其存在的问题。

2. 理论分析：通过分析木工机械高速电主轴的特点，并结合电机、轴承、定位器以及冷却系统等方面的理论知识，设计出合理的研究方案。

3. 实验研究：通过实验研究，对木工机械用高速电主轴的电机、轴承、定位器和冷却系统等方面的性能进行测试和分析。

加工中心电主轴加工中的问题分析及解决措施王文杰，张国亮【摘要】加工过程中，加工中心电主轴的自动换刀装置出现动作不通畅、失灵等问题。

文中针对这一问题进行了原因分析，并提出了解决措施。

【期刊名称】机械管理开发【年(卷),期】2011(000)004【总页数】2【关键词】加工中心；电主轴；问题分析；解决措施0 引言高速加工技术越来越受到人们的重视，它不仅可获得更大的生产率，还可获得很高的加工质量，并可降低生产成本。

实现机床高速化的关键部件是主轴单元，电主轴具有结构紧凑、易于平衡、传动效率高等优点，是高速主轴理想的结构[1]。

电主轴也称“直接传动主轴”，是内装式电机主轴单元，它把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”，因而在现代数控机床中获得广泛应用。

我公司生产的ADS、AP两大系列电主轴用于数控铣镗加工中心配套，由于要实现自动换刀功能，在其内部有一套刀具自动夹紧松开装置，见图1。

在实际加工过程中，电主轴自动换刀装置换刀时，发现了松开或夹紧刀具的动作不通畅、易失灵等问题。

1 原因分析电主轴内的刀具夹紧松开装置工作原理：气（液）压缸提供松开刀具需要的动力，碟簧提供夹紧刀具需要的拉力。

放松刀具时，气（液）压推动活塞向前运动，进而推动刀具拉杆向前运动来实现松刀动作。

夹紧刀具时，活塞向后运动，拉杆在蝶形弹簧的弹力作用下向后运动，进而拉紧刀具，见图1。

针对刀具自动夹紧松开装置出现的松拉刀动作不通畅、易失灵等问题进行分析，主要原因是：在松、拉刀过程中，由于频繁冲击，致使装置中的有些零件发生变形，零部件的相对位置发生变化，改变了原来的工作参数，进而出现了松、拉刀动作不到位[2]。

具体原因分析如下：1）由于刀具拉杆的变形，其与活塞端面间的距离发生改变，使松、拉刀行程发生变化，电主轴在加工过程中换刀频繁，加工一个工件往往需要换刀5~6次，每次换刀均由活塞推动拉杆完成，频繁受力。

如果拉杆硬度低，端面就会出现打毛现象，致使拉杆与活塞端面间的距离发生改变，气（液）压缸的行程与主轴的松、拉刀行程不匹配，活塞或者接触不到拉杆；或者与拉杆粘连，造成松、拉刀动作失灵失效；影响主轴正常工作。

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。

电主轴故障分析及提高其可靠性措施籍永建;王红军【摘要】电主轴在机械行业中的应用越来越广泛,如何提高其可靠性正成为人们关注的焦点.与传统主轴相比,电主轴具有许多优点,其在超高速加工中扮演着不可替代的角色.文中介绍了电主轴的特点以及常见的故障类型,并结合专家学者的研究,分别从设计环节、工作运行环节、日常维护环节三方面阐述了提高电主轴可靠性的措施.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】3页(P7-9)【关键词】电主轴;机械行业;可靠性;故障类型【作者】籍永建;王红军【作者单位】北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室,北京100192;北京信息科技大学机电工程学院,北京100192;北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室,北京100192;北京信息科技大学机电工程学院,北京100192【正文语种】中文【中图分类】TH133.20 引言随着航天、汽车以及其他行业的不断发展，机床的高速化已经成为一种不可阻挡的潮流［1］。

作为高速、超高速加工中心的核心部件，电主轴在促进高速切削技术发展、简化机床结构、降低机床成本、提高机床可靠性等方面都发挥着巨大的作用，因此电主轴的工作性能也越来越受到业内人士的关注。

1 电主轴简介1.1 电主轴组成部分与传统机床主轴不同，电主轴是将主轴电机的定子、转子直接装入主轴部件内部，其具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性良好、传动效率高等一系列优点［2］。

电主轴采用变频电机与机床主轴合为一体的形式，取消电动机与主轴之间的一切机械传动环节，实现了变频电机与主轴之间的零传动。

这种传动方式有效地避免了皮带或齿轮传动方式中的主轴系统在高速下易打滑、振动以及高噪声、惯量大等缺点。

1.2 电主轴的特点［3］与传统机床主轴（机械主轴）相比，电主轴具有无可替代的优势，笔者主要从以下5个方面进行阐述。

图1 电主轴结构示意图1.主轴2．前轴承3．前轴承座4．松拉刀装置5．电机转子6．电机定子7．电机冷却套8．主轴外壳9．后轴承10．后轴承座1）结构设计方面。

加工中心用电主轴结构设计及其仿真分析一、综述随着科技的不断发展，加工中心在制造业中的地位越来越重要。

加工中心作为一种高效、高精度、高自动化的加工设备，已经成为现代制造业的重要支柱。

然而加工中心在使用过程中，电主轴作为其核心部件，其结构设计和性能对加工中心的整体性能具有重要影响。

因此对加工中心用电主轴的结构设计及其仿真分析进行研究，对于提高加工中心的性能和降低生产成本具有重要意义。

电主轴是一种将交流电源转换为高速旋转并带传动功能的电动机。

它具有结构简单、重量轻、惯性小、响应速度快等优点，广泛应用于数控机床、加工中心等机械设备中。

电主轴的结构设计主要包括电机、减速器、轴承、冷却系统等部分。

其中电机是电主轴的核心部件，其性能直接影响到整个电主轴的性能；减速器用于降低电机转速，提高扭矩；轴承用于支撑转子并实现转动；冷却系统用于降低电机温度，保证电主轴的正常运行。

为了提高加工中心的性能，需要对电主轴的结构进行优化设计。

首先应选择合适的电机类型和参数，以满足加工中心的工作要求。

其次应合理选择减速器类型和参数，以保证电主轴具有较高的转速和扭矩输出。

此外还应考虑轴承的选择和配置，以确保电主轴具有较低的噪声和振动。

冷却系统的设计也至关重要，应根据加工中心的工作环境和工艺要求，选择合适的冷却方式和参数。

为了验证电主轴结构设计的合理性和性能，可以采用仿真分析方法对其进行评估。

通过建立数学模型，对电主轴的结构参数进行优化设计，并利用仿真软件对其进行模拟分析。

仿真分析可以帮助我们了解电主轴在不同工况下的性能表现，为实际应用提供依据。

同时仿真分析还可以发现结构设计中的潜在问题，为改进设计提供参考。

加工中心用电主轴结构设计及其仿真分析是一项重要的研究工作。

通过对电主轴结构的设计优化和仿真分析，可以提高加工中心的性能，降低生产成本，为现代制造业的发展做出贡献。

1.1 研究背景和意义随着现代制造业的飞速发展，加工中心在工业生产中扮演着越来越重要的角色。

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：近年来，随着工业技术的不断发展和进步，高档数控机床在制造业中的应用越来越广泛。

作为数控机床的关键部件之一，高速精密电主轴的研发和应用越来越受到人们的重视。

高速精密电主轴在数控机床中的作用非常重要，对于提高机床加工效率和精度具有至关重要的作用。

本文将对高档数控机床高速精密电主轴的关键技术和应用进行深入探讨。

一、高速精密电主轴的概念和特点高速精密电主轴是数控机床中的一个重要部件，它主要用于驱动刀具进行高速旋转，以实现工件的加工。

与传统的机床相比，高速精密电主轴具有以下几个显著的特点：1. 高转速：高速精密电主轴的转速通常可以达到数万转每分钟，远远高于传统机床的转速。

2. 高精度：高速精密电主轴的精度可以达到微米级，可以满足对工件加工精度要求较高的情况。

3. 高刚性：高速精密电主轴具有较高的刚性，可以保证在高速运转时不会产生明显的振动和变形。

4. 高可靠性：高速精密电主轴采用先进的控制技术和材料，具有较高的可靠性和稳定性。

1. 高速轴承技术：高速精密电主轴的转速较高，因此对轴承的要求也非常严格。

目前，常见的高速轴承包括气体润滑轴承、油气混合润滑轴承等，这些轴承具有耐高速、耐高温、寿命长等特点。

2. 高速电机技术：高速精密电主轴所采用的电机通常为无刷直流电机或交流伺服电机，这些电机具有响应速度快、控制精度高、寿命长等特点。

3. 热力分析技术：高速精密电主轴在运行时会受到热量的影响，因此需要进行热力分析以保证轴承和电机的正常运转。

4. 动平衡技术：高速精密电主轴在运行过程中会产生一定的不平衡力，因此需要进行动平衡处理以减小振动和噪音。

高速精密电主轴主要应用于对工件加工精度要求较高的领域，如航空航天、汽车制造、模具加工等。

其具体应用领域包括但不限于以下几个方面：1. 航空航天领域：航空航天领域对零部件的加工精度要求非常高，因此高速精密电主轴在该领域应用广泛。

精密电主轴单元设计技术
张明辉;张世珍
【期刊名称】《制造技术与机床》
【年(卷),期】2010(000)011
【摘要】论述了如何确定精密电主轴单元的主要技术参数,利用经验公式估算了主轴单元静刚度;运用平衡理论分析了高速主轴的动平衡精度和有效的动平衡方法;在结构设计中,设计了旋转组件的动平衡和整机驱动的在线二次动平衡位置,最后完成电主轴单元的结构优化设计.
【总页数】4页(P49-52)
【作者】张明辉;张世珍
【作者单位】北京工研精机股份有限公司,北京,顺义,101312;北京工研精机股份有限公司,北京,顺义,101312
【正文语种】中文
【相关文献】
1.高速精密水润滑电主轴关键技术研究进展 [J], 蒋书运;张少文
2.高速精密电主轴用永磁同步电动机的设计及性能分析 [J], 牛凯;付江寒;崔立英;郑光普
3.精密电主轴结构设计及测控技术发展现状 [J], 何强;李安玲;李丽丽;沈远;张国烨;杨光
4.高速精密电主轴单元的动态优化设计 [J], 熊万里;温建立;黄红武
5.精密钻削电主轴静压气体止推轴承润滑参数动态优选设计 [J], 喻丽华;谢庆生;黄海松;邹中妃
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电主轴加工需要注意什么电主轴加工是一种常见的机械加工方法，广泛应用于数控机床、自动化设备等领域。

在进行电主轴加工时，需要注意以下几点：一、选择合适的电主轴选择合适的电主轴是保证加工质量的重要因素。

需要考虑的因素包括加工材料的硬度、切削力大小、切削轴向负荷等。

在选择电主轴时，应注意其承载能力、转速范围、动态刚性和静态刚度等性能指标是否满足加工要求。

二、控制电主轴的温度电主轴在加工过程中会产生大量的热量，如果不能有效地散热，将会导致电主轴温度升高，从而降低其工作性能、寿命和精度。

因此，需要做好电主轴的散热工作，可以通过增加冷却器、采用风冷或水冷等方式来控制电主轴的温度。

三、保持电主轴的稳定性电主轴的稳定性是保证加工精度和表面质量的重要条件。

在进行电主轴加工时，应避免出现共振或振动现象，这将导致刀具振动或失稳，进而影响加工质量。

为了保持电主轴的稳定性，可以采取增加结构刚度、提高轴承刚性、优化刀具配重等措施。

四、选择合适的刀具刀具的选择对于电主轴加工的质量和效率至关重要。

应根据加工材料的硬度、切削方式、切削深度和切削速度等因素，选择合适的刀具类型、材料和几何参数。

同时，还要注意刀具的安装精度和刀具磨损情况，及时更换磨损严重的刀具。

五、控制加工参数控制加工参数对于保证电主轴加工质量和提高加工效率也非常重要。

如切削速度、进给速度、切削深度等参数的选择需要根据具体情况进行调整，以保证切削力和切削温度在合理范围内，同时提高加工效率。

六、做好刀具保养刀具的使用寿命对于电主轴加工的成本和效率有着很大的影响。

因此，需要做好刀具的保养工作，延长刀具的使用寿命。

具体的保养工作包括及时清除刀具表面的切削油渣和切屑、定期对刀具进行磨刃和涂覆刀具涂层等。

七、加强安全防护在进行电主轴加工时，需要加强安全防护措施，确保操作人员的安全。

操作人员需要佩戴个人防护用品，如安全眼镜、手套等。

同时，机床的操作台面要保持整洁、无障碍，并配备紧急停机按钮和安全防护装置。