高速磨削中高速主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

1、目 錄摘要 1前言 31 高速電主軸概述 3 1.1 高速加工與電主軸 3 1.2 高速電主軸的特點(diǎn)4 1.3 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及工作原理 42 高速磨削加工電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能分析 52.1電主軸的性能參數(shù)與整體結(jié)構(gòu)52.2 電主軸的基本參數(shù)與結(jié)構(gòu)布局 6 2. 3 電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 73 電主軸設(shè)計(jì)制造的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題8 3.1 電主軸的主要熱源及其解決辦法83.2 電主軸的動(dòng)平衡設(shè)計(jì)93. 3 承類型·潤(rùn)滑方式及軸向預(yù)緊 104 結(jié)論 11 參考文獻(xiàn) 12 高速磨削中高速主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究祝海濤摘要：高速電主軸是高速加工機(jī)床的核心功能部件,開發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電主軸是機(jī)械加工行

2、業(yè)的迫切需求。針對(duì)高速磨削用電主軸的開發(fā)，開展了比較系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究工作。高速加工是近年來發(fā)展起來的一種集高效、優(yōu)質(zhì)和低消耗于一體的先進(jìn)制造技術(shù)。電主軸是實(shí)現(xiàn)機(jī)床高速化的核心部件。本文詳細(xì)闡述了高速主軸的技術(shù)難點(diǎn)、存在問題、發(fā)展觀狀，并提出了完整的技術(shù)解決方案。關(guān)鍵詞：高速加工；電主軸；先進(jìn)制造技術(shù) High Speed Grinding High Speed Spindle Structure Design of ResearchZHU Hai-taoAbstract: High-speed electric spindle is the core of the high-speed mach

3、ining tool machine function components，Development with independent intellectual property rights of the electric spindle is the urgent needs of mechanical processing industry.According to the development of high-speed grinding electric spindle, and carried out the comparison system design research w

4、ork.In recent years High Speed Machining has developed rapidly. It is a efficient,high quality and low consumption advanced machining technology.Electronic spindle is the key components that makes the machine tools modernized.The technology difficulties,some actual problems and current research are

5、presented,and the whole technology project is given.Key words: high speed machining; electronic spindle; advanced manufacture technology 前言高速加工技術(shù)是繼數(shù)控加工技術(shù)之后，給機(jī)械制造業(yè)帶來革命性變化的又一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，而高速電主軸是高速加工機(jī)床的核心功能部件。電主軸的研究工作在國(guó)外開展較早，現(xiàn)在已進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。我國(guó)距?？傮w自上世紀(jì)70年代初期自行研制內(nèi)磨砂輪電主軸開始，發(fā)展至今，高速電主軸的各項(xiàng)指標(biāo)與國(guó)外尚有一定的差上仍處于起步階段，目前尚未形成批量生產(chǎn)

6、規(guī)模，核心技術(shù)、關(guān)鍵零部件及附屬設(shè)備主要還以引進(jìn)為主。為了加快我國(guó)高速加工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，加速數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的更新?lián)Q代，研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的性能優(yōu)異的高速電主軸顯得十分迫切。1 高速電主軸概述1.1 高速加工與電主軸 對(duì)于高速加工的速度范圍目前尚無統(tǒng)一的界定，通常可將加工速度比常規(guī)加工速度高(510)倍以上的加工稱為高速加工。與常規(guī)加工相比，高速加工的主要特點(diǎn)是主軸轉(zhuǎn)速特別高，達(dá)每分鐘幾萬轉(zhuǎn)甚至幾十萬轉(zhuǎn)。由此帶來許多優(yōu)點(diǎn)1：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)材料的切除量可提高(39)倍；切削力減小30%，特別是徑向切削力大幅降低，從而可提高薄壁工件和細(xì)長(zhǎng)桿件等剛性較差的工件的加工精度；95%以上的切削熱被切屑迅速帶

7、走，工件基本保持冷態(tài)，因而特別適合于加工易產(chǎn)生熱變形的零件。此外，高速加工的激振頻率一般遠(yuǎn)高于機(jī)械加工系統(tǒng)的低階固有頻率，因而工作平穩(wěn)、振動(dòng)小，能加工出非常精密的薄壁零件，其表面質(zhì)量接近磨削的水平，故通?？墒∪ャ娤骱蟮木庸すば颉＝?0年來，特別是90年代以來，高速加工機(jī)器、高速主軸單元、高加減速直線進(jìn)給電機(jī)及高性能控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，為高速加工技術(shù)在制造領(lǐng)域的成功應(yīng)用提供了基本條件。高速主軸單元是實(shí)現(xiàn)高速加工的核心功能部件，現(xiàn)代高速機(jī)床主軸多數(shù)采用內(nèi)裝式主軸電機(jī)一體化的結(jié)構(gòu)形式，即電機(jī)定子裝在主軸套筒內(nèi)，電機(jī)轉(zhuǎn)子和主軸做成一體，此即所謂電主軸，圖1即是典型的電主軸結(jié)構(gòu)示意圖。 圖1 典

8、型的電主軸結(jié)構(gòu)示意圖1.2 高速電主軸的特點(diǎn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電主軸的主軸形式是將主軸電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子直接裝入主軸組件的內(nèi)部，即把高速電機(jī)置于精密主軸內(nèi)部，電主軸的電機(jī)轉(zhuǎn)子就是主軸，主軸的殼體就是電機(jī)的機(jī)座，實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)速電機(jī)和主軸一體，電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸，形成電主軸。電主軸取消了電機(jī)到主軸傳動(dòng)鏈中的齒輪、皮帶等一切中間環(huán)節(jié)，動(dòng)力源對(duì)主軸的直接傳動(dòng)，傳動(dòng)鏈長(zhǎng)度為零，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床主軸系統(tǒng)的“零傳動(dòng)”。它具有高轉(zhuǎn)速、高精密、噪聲低、低溫升、體積小、安裝方便等特點(diǎn)，是現(xiàn)代高檔數(shù)控機(jī)床主要的關(guān)鍵部件。它與早年應(yīng)用于內(nèi)圓磨床的內(nèi)裝式電機(jī)主軸的區(qū)別是采用了變頻調(diào)速技術(shù)2，主軸有較大的驅(qū)動(dòng)功率和轉(zhuǎn)矩，并有一系列監(jiān)控主軸

9、振動(dòng)、軸承溫升等參數(shù)的傳感器及其檢測(cè)控制系數(shù)。因此電主軸及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一種技術(shù)含量很高的機(jī)電一體化產(chǎn)品，涉及機(jī)械、電機(jī)、驅(qū)動(dòng)與控制、支承、潤(rùn)滑、材料熱處理及振動(dòng)等諸多領(lǐng)域，是一套相對(duì)獨(dú)立、完整的智能型功能部件。1.3 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及工作原理 主軸電動(dòng)機(jī)和機(jī)床主軸合為一體的電主軸，通常采用的是交流高頻電動(dòng)機(jī)，也稱為“高頻主軸”（High Frequency Spindle）3。圖2所示為電主軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其主要特征是將電動(dòng)機(jī)內(nèi)置于主軸內(nèi)部直接驅(qū)動(dòng)主軸，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)、主軸一體化的功能。電主軸由無外殼電機(jī)、主軸、軸承、主軸單元?dú)んw、驅(qū)動(dòng)模塊和冷凍裝置等組成。電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用壓配方法與主軸做成一體，主軸則由前后

10、軸承支承。電機(jī)的定子通過冷卻套安裝于主軸單元的殼體中。主軸的變速由主軸驅(qū)動(dòng)模塊控制，而主軸單元內(nèi)的溫升有冷卻裝置限制。在主軸的后端裝有測(cè)速、測(cè)角位移傳感應(yīng)器，前端的內(nèi)錐孔和端面用于安裝刀具。工作原理和普通的異步電動(dòng)機(jī)的工作原理一致，改變輸入電動(dòng)機(jī)定子繞組的電流頻率和勵(lì)磁電壓獲得各種轉(zhuǎn)速。在加速和制動(dòng)過程中，通過改變頻率進(jìn)行加減速，以免電動(dòng)機(jī)溫升過高。由于電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向取決于輸入定子三相交流電的相序，故改變電主軸輸入電流的相序，便可改變電主軸的旋轉(zhuǎn)方向。 1.電源接口 2.電動(dòng)機(jī)反饋 3.后軸承 4.無外殼主軸電動(dòng)機(jī) 5.主軸 6.主軸箱體 7.前軸承 圖2 電主軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2 高速磨削加

11、工電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能分析2.1電主軸的性能參數(shù)與整體結(jié)構(gòu) 表3.列出了擬開發(fā)的6SD51型高速磨削用電主軸的各項(xiàng)性能參數(shù)。 表3. 電主軸的性能參數(shù)4參數(shù)名稱數(shù)值或要求參數(shù)名稱數(shù)值或要求設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速軸向預(yù)緊力基礎(chǔ)油噪聲軸向靜剛度主軸軸向竄動(dòng)量51000 r/min550 N20#或30#抗磨油80 dB(A)50 (N/µm)1.5 (µm)設(shè)計(jì)功率潤(rùn)滑方式冷卻水流量徑向靜剛度主軸內(nèi)孔跳動(dòng)量主軸端面跳動(dòng)量11 KW油一氣4 (L/min)85 (N/m)2 (µm)2 (µm)電主軸的機(jī)械結(jié)構(gòu)并不算復(fù)雜，但由于其應(yīng)用于高速精密加工，故對(duì)其高速工況的運(yùn)轉(zhuǎn)精度

12、有很高的要求，相應(yīng)地對(duì)制造工藝要求也比較嚴(yán)格。另外，設(shè)計(jì)中還必須考慮電主軸的主要熱源、高速主軸的動(dòng)平衡、軸承預(yù)緊方式及軸承潤(rùn)滑等技術(shù)難題。2.2 電主軸的基本參數(shù)與結(jié)構(gòu)布局 電主軸的主要參數(shù)有：(1)主軸最高轉(zhuǎn)速和恒功率轉(zhuǎn)速范圍：(2)主軸的額定功率和最大扭矩：(3)主軸前軸頸直徑和前后軸承的跨距等。其中主軸最高轉(zhuǎn)速、前軸頸直徑和額定功率是基本參數(shù)。電主軸通常裝備在高速加工中心上，在設(shè)計(jì)電主軸時(shí)要根據(jù)用戶的工藝要求，采用典型零件統(tǒng)計(jì)分析的方法來確定這些參數(shù)。機(jī)床廠對(duì)同一尺寸規(guī)格的高速機(jī)床，一般會(huì)分兩大類型，即“高速型”和“高剛度型”分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。前者主要用于航空、航天等工業(yè)加工輕合金、復(fù)合材料

13、和鑄鐵等零件：后者主要用于模具制造、汽車工業(yè)中高強(qiáng)度鋼或耐熱合金等難加工材料和鋼件的高效加工。在設(shè)計(jì)電主軸時(shí)，還要注意選擇有較好扭矩功率特性和有足夠?qū)捳{(diào)速范圍的變頻電動(dòng)機(jī)及其控制模塊。根據(jù)主電動(dòng)機(jī)和主軸軸承相對(duì)位置的不同，高速電主軸有兩種布局方式：1. 主電動(dòng)機(jī)置于主軸前、后軸承之間。圖4所示是我國(guó)研制的GD-2型高速電主軸，也是一般電主軸的基本結(jié)構(gòu)形式。其優(yōu)點(diǎn)是主軸單元的軸向尺寸較短，主軸剛度高，出力大，較適用于中、大型高速加工中心，目前大多數(shù)電主軸都采用這種結(jié)構(gòu)形式。 如下圖4 所示 1.編碼盤 2.電主軸殼體 3.冷卻水套 4.電動(dòng)機(jī)定子 5.油氣噴嘴 6.電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子 7.階梯過盈套 8

14、.平衡盤 9.角接觸陶瓷球軸承圖4 GD-2型電主軸2. 主電動(dòng)機(jī)置于主軸后軸承之后，如圖5所示，即主軸箱和主電動(dòng)機(jī)作軸向的同軸布置(有的用聯(lián)軸節(jié))。這種布局方式有利于減小電主軸前端的徑向尺寸，電動(dòng)機(jī)的散熱條件也較好。但整個(gè)主軸單元的軸向尺寸較大，常用于小型高速數(shù)控機(jī)床，尤其適合于模具型腔的高速精密加工。有關(guān)電主軸前后軸承之跨距及主軸端部伸出量應(yīng)按靜剛度和動(dòng)剛度的要求進(jìn)行計(jì)算。1. 液壓缸 2.拉桿 3.主軸軸承 4.碟形彈簧 5.夾頭 6.主軸 7.內(nèi)置電動(dòng)機(jī)圖5 主電動(dòng)機(jī)位于后軸承之后的電主軸2.3 電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 圖6 本研究開發(fā)的高速磨削電主軸的裝配圖，結(jié)構(gòu)上采用當(dāng)前比較流行的內(nèi)

15、置電機(jī)、水循環(huán)冷卻、角接觸混合陶瓷球軸承支撐、油氣潤(rùn)滑及可調(diào)彈簧力預(yù)緊的典型形式。本設(shè)計(jì)只包括機(jī)械結(jié)構(gòu)部分，內(nèi)置的電機(jī)與外部的附件均有無錫機(jī)床股份有限公司提供。下面對(duì)其結(jié)構(gòu)作一簡(jiǎn)介與分析。最左端的保護(hù)蓋（件1）為塑料件，電主軸不工作時(shí)將保護(hù)蓋旋套在主軸端部，以防灰塵進(jìn)入軸承內(nèi)部。因?yàn)殡娭鬏S軸承為高精密件，電主軸裝配車間對(duì)空氣的潔凈度是有一定要求的，灰塵的存在會(huì)影響軸承的壽命。密封螺母（件2）擰緊在轉(zhuǎn)軸上，與密封蓋之間形成迷宮密封，也是為了保持主軸軸承內(nèi)部潔凈。主軸前支承是一對(duì)串聯(lián)的角接觸混合陶瓷球軸承（件6，德國(guó)CMN.公司產(chǎn)品），夾在兩個(gè)軸承之間的環(huán)狀零件是噴嘴（件5），在噴嘴的兩側(cè)上開有6

16、沿周向均布的小孔，向其兩側(cè)的軸承噴射油氣。后購軸承預(yù)緊時(shí)，其軸承內(nèi)圈對(duì)轉(zhuǎn)軸施加一向右的拉力，通過旋在轉(zhuǎn)軸左端的密封螺母（件2）將拉力傳遞到前軸承的內(nèi)圈上，而前軸承外圈沿軸向是固定的，因此，前軸承也承受了與后軸承同樣大小的預(yù)緊力。（件7）為套筒，電主軸的各主要部件即安裝在套筒內(nèi)，油氣進(jìn)出通道也開在筒壁內(nèi)。電機(jī)的轉(zhuǎn)子（件20）以過盈配合固定在轉(zhuǎn)軸（件10）上。定子外面設(shè)置了一鋁制冷卻水套（件8），循環(huán)水沿冷卻水套外壁流動(dòng)以冷卻電機(jī)。 軸承的預(yù)緊結(jié)構(gòu)設(shè)置在電主軸的右端。壓緊螺母（件18）旋在拉桿（件14）端部的螺柱上，螺母?jìng)?cè)平面頂在彈簧座（件17）上。擰緊螺母時(shí)，由于彈簧座固定在套筒上，不能移動(dòng)，所

17、以會(huì)將拉桿沿軸向向右拉緊。拉桿的側(cè)面被六根彈簧支撐住，以抵抗軸向拉力。拉桿與后軸承室（件11）有螺母剛性連接，因此，拉桿會(huì)拉動(dòng)后軸承室向右移動(dòng)。從裝配圖中可見，后軸承室端部的鉤圈直接鉤在后軸承的外圈上，從而將螺母壓緊形成的預(yù)緊力作用在軸承的外圈上，實(shí)現(xiàn)了后軸承的預(yù)緊。另外，彈簧預(yù)緊可以使轉(zhuǎn)軸熱伸長(zhǎng)時(shí)能夠向右端膨脹，使熱伸長(zhǎng)量不會(huì)影響加工精度。由于預(yù)緊的需求，應(yīng)保證后軸室能夠軸向移動(dòng)，但高速轉(zhuǎn)軸同時(shí)要求軸承在徑向有較高的剛度，軸承、軸承座以及外套之間均不能有間隙。要同時(shí)滿足這兩項(xiàng)要求，用直線軸承（件12）是最適合的。 1.保護(hù)蓋 2.密封螺母 3.密封蓋 4.前軸承室 5.油氣噴嘴 6. 混合陶

18、瓷球軸承 7.套筒 8.冷卻水套 9.電機(jī)定子 10.主軸 11.后軸承室 12.直線軸承 13.后螺母 14.拉桿 15.螺栓 16.彈簧 17.彈簧座 18.壓緊螺母 19.后端蓋 20.電機(jī)轉(zhuǎn)子 圖6 磨削電主軸裝配圖3 電主軸設(shè)計(jì)制造的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題3.1 電主軸的主要熱源及其解決辦法用于銑鏜類高速加工中心的電主軸運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)熱問題始終是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。電主軸的內(nèi)部有兩個(gè)主要熱源5，一是內(nèi)藏式主電動(dòng)機(jī)，另一個(gè)是主軸軸承。 與一般的主軸部件不同，電主軸最突出的問題之一是內(nèi)藏式高速主電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱。由于主電動(dòng)機(jī)旁邊就是主軸軸承，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱會(huì)直接降低軸承的工作精度，如果主電動(dòng)機(jī)的散熱問題解決

19、不好，還會(huì)影響機(jī)床工作的可靠性。圖7所示為我國(guó)高速電主軸的外循環(huán)油% 水冷卻系統(tǒng)。在主電動(dòng)機(jī)定子的外面加一帶螺旋槽的鋁質(zhì)外套3(圖4)，機(jī)床工作時(shí)，冷卻油不斷在該螺旋槽中流動(dòng)，從而把主電動(dòng)機(jī)的熱量及時(shí)、迅速地帶走。冷卻油的流量可按主電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱量進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)，主軸軸承的發(fā)熱也是電主軸的主要熱源之一。由于電主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)速度高，dm·n值大(dm主軸前軸頸直徑，mm：n主軸最高轉(zhuǎn)速，r/min)，因此對(duì)主軸軸承的動(dòng)態(tài)、熱態(tài)性能有十分嚴(yán)格的要求。除個(gè)別超高速電主軸采用磁懸浮軸承或液體動(dòng)-靜壓軸承以外，目前國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)高速電主軸都采用角接觸陶瓷球軸承，其滾球用Si3N4材料制成，直徑比同規(guī)

20、格球軸承小1/3。這種材料具有密度小、硬度高、熱膨脹系數(shù)小、彈性模量大等優(yōu)點(diǎn)，使用這種軸承可使電主軸獲得運(yùn)轉(zhuǎn)速度高(dm·n值高達(dá)2×106)、溫升小、剛度大、壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)良特性。雖然這種軸承的價(jià)格比同規(guī)格同精度等級(jí)的鋼質(zhì)球軸承高（22.5）倍，但其使用壽命要高（36）倍，因此其性能/價(jià)格比并不差，容易被機(jī)床設(shè)計(jì)師接受。 圖7 GD-2型電主軸的油-水熱交換系統(tǒng) 為了進(jìn)一步降低主軸軸承的溫升，GD-2電主軸上采用了油-氣潤(rùn)滑系統(tǒng)，如圖8所示。 實(shí)測(cè)表明，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，主軸軸承的溫升比油霧潤(rùn)滑的溫升可降低(916)，而且隨著dm·n 值的增大，降溫效果更好。

21、 1.潤(rùn)滑油箱 2、6.壓力開關(guān) 3.定量分配器 4.噴咀 5.泵 7.壓縮空氣 8.電磁閥 9.時(shí)間繼電 10.壓力表 圖8 GD-2型電主軸的油-氣潤(rùn)滑系統(tǒng)3.2 電主軸的動(dòng)平衡設(shè)計(jì)電主軸的最高轉(zhuǎn)速一般在10000 r/min以上，有的高達(dá)(60000100000 r/min），主軸運(yùn)轉(zhuǎn)部分微小的不平衡量，都會(huì)引起巨大的離心力，造成機(jī)床的振動(dòng)，影響加工精度和表面質(zhì)量。因此必須對(duì)電主軸進(jìn)行嚴(yán)格的動(dòng)平衡。主軸及主軸上的零件都要經(jīng)過十分精密的加工、裝配和調(diào)校，使主軸組件動(dòng)平衡精度達(dá)到0.4級(jí)6以上的水平。 在設(shè)計(jì)電主軸時(shí)，必須嚴(yán)格遵守結(jié)構(gòu)對(duì)稱性原則，鍵連接和螺紋聯(lián)接在電主軸上被禁止使用。如圖4所

22、示，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與機(jī)床主軸之間用過盈配合來實(shí)現(xiàn)扭矩的傳遞，過盈量應(yīng)按所傳遞的扭矩來計(jì)算，其值有時(shí)高達(dá)（0.080.10 mm）。主軸上軸向固定零件用的螺紋套也用與主軸有過盈配合的圓盤來代替。 設(shè)計(jì)這種過盈聯(lián)接裝置時(shí)，還必須考慮其拆卸的方便。如圖9所示，安裝硅鋼片的轉(zhuǎn)子內(nèi)套1用鉻錳彈簧鋼制造，且其壁厚較小，故有較好的彈性。當(dāng)需要把轉(zhuǎn) 子從主軸上拆卸下來時(shí)，可用手提式高壓泵將油從轉(zhuǎn)子內(nèi)套左端的小孔a壓入，高壓油進(jìn)入內(nèi)套的環(huán)形內(nèi)孔e后，即可將套1的內(nèi)徑脹大，這樣就可把轉(zhuǎn)子順利地從主軸上拆卸下來。為了保持主軸結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，轉(zhuǎn)子內(nèi)套上也對(duì)稱地加工了另一個(gè)小孔b。當(dāng)從小孔a加壓力油時(shí)，可用螺栓把小孔 b堵住

23、。 為了使轉(zhuǎn)子在裝配后達(dá)到精確的動(dòng)平衡，除了上述對(duì)稱性設(shè)計(jì)以外，還必須采取下列兩個(gè)工藝措施：一是轉(zhuǎn)子硅鋼片3的外徑D在裝配前應(yīng)留有一定的加工余量，當(dāng)轉(zhuǎn)子用熱壓法(轉(zhuǎn)子一般加溫到180200)裝入主軸以后，以主軸前、后軸頸為定位支承，把主軸裝夾在車床上，對(duì)轉(zhuǎn)子的硅鋼片外圓D 進(jìn)行最后的精車。另一個(gè)保證主軸動(dòng)平衡的措施是在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的兩個(gè)端蓋2、3上，對(duì)稱地加工出（1624）個(gè)直徑略有不同的螺紋孔c、d(M4 或M6)。當(dāng)電主軸組裝完畢后，根據(jù)動(dòng)平衡機(jī)的測(cè)試結(jié)果，在一定的方位上，旋入相應(yīng)的平衡螺絲并調(diào)節(jié)其旋入深度，直到完全達(dá)到動(dòng)平衡精度后，用環(huán)氧樹脂將這些平衡螺絲固化。 1. 轉(zhuǎn)子內(nèi)套 2、4.端

24、蓋 3.轉(zhuǎn)子硅鋼片圖9 高速電主軸轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡設(shè)計(jì)3.3 承類型·潤(rùn)滑方式及軸向預(yù)緊 用于高速電主軸的軸承類型主要有角接觸混合陶瓷球軸承7、磁懸浮軸承、動(dòng)靜壓軸承等，其優(yōu)缺點(diǎn)在緒論中已經(jīng)論述。本設(shè)計(jì)采用角接觸混合陶瓷球軸承，而不采用常規(guī)的全鋼軸承。在對(duì)陶瓷球與鋼球軸承進(jìn)行了全面的對(duì)比分析，從理論上證實(shí)了選用陶瓷球軸承的合理性與優(yōu)越性。 潤(rùn)滑方式選用油氣潤(rùn)滑，而不沿用過去的油霧潤(rùn)滑方式，這兩種方式的優(yōu)缺點(diǎn)也已在緒論中已經(jīng)論述。但是，油氣潤(rùn)滑方式在國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)尚未得到普遍應(yīng)用，仍處于起步階段，究竟如何選取油氣潤(rùn)滑參數(shù)（包括空氣壓力、空氣流量、潤(rùn)滑油量、潤(rùn)滑油粘度、添加劑種類及添加劑比例等

25、）才能達(dá)到最佳潤(rùn)滑及冷卻效果，國(guó)內(nèi)還沒有積累比較成熟的經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)的文獻(xiàn)多以定性分析油氣潤(rùn)滑的優(yōu)越性及使用效果為主，很少涉及技術(shù)參數(shù)的選取。但是，在高速電主軸的應(yīng)用中，油氣潤(rùn)滑完全替代油霧潤(rùn)滑，已是必然的發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)油氣潤(rùn)滑參數(shù)如何選擇的問題，本研究課題擬采用實(shí)驗(yàn)的方法來確定。因此，在電主軸樣機(jī)制造出來以后，有相繼設(shè)計(jì)了用來進(jìn)行潤(rùn)滑試驗(yàn)的二相（固、液）流潤(rùn)滑及三相（固、液、氣）流潤(rùn)滑試驗(yàn)臺(tái)。 為了提高軸承的剛度，抑制振動(dòng)及高速回轉(zhuǎn)時(shí)滾珠公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的滑動(dòng)，提高軸的回轉(zhuǎn)精度，應(yīng)用在主軸中的角接觸滾動(dòng)軸承均須預(yù)緊。預(yù)緊的方式主要有橫位置預(yù)緊和恒力預(yù)緊。恒位置預(yù)緊是將軸承內(nèi)外圈在軸向固定，以初始預(yù)緊量確定相對(duì)位置，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能自動(dòng)調(diào)節(jié)預(yù)緊量。但隨著轉(zhuǎn)速的升高，主軸本身的熱膨脹、離心力的作用及軸承座的變形等因素的影響，會(huì)使軸承的預(yù)緊力急劇的增加，將嚴(yán)重影響軸承壽命。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸承內(nèi)圈會(huì)沿預(yù)緊力的反方向移動(dòng)。在恒位置預(yù)緊時(shí)，這無疑會(huì)導(dǎo)致軸承預(yù)緊力的增加。但恒位置預(yù)緊的方式具有較高的剛度，在較低轉(zhuǎn)速的主軸上，仍得到廣泛應(yīng)用，但