数控加工中心主轴结构设计分析

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数控加工中心主轴结构设计分析

作者：苑忠春

来源：《中国科技博览》2015年第35期

[摘 要]数控加工中心是目前制造业和数控车床的核心技术，具有灵敏、精度稳定、高效保质和自动化操作等优点，将机械产品推向机电一体化的发展趋势，主要应用于机械制造业数控加工和切削中。高速电主轴近年来新发展的技术，是数控加工中心重要部分，是彰显数控加工中心高速、高精度优势的主要原件。在传统加工工艺下，主轴定位速度过于缓慢，而且定位的稳定性和准确度太差，很难生产出符合要求、精度比较高的产品。随着数控加工中心在车床的应用，不仅可以有效降低生产成本、提高工作效率，而且能够提高零件加工质量和精确度，充分满足社会对数控加工技术快速、高效、高质量的要求。其中电主轴主要结构包括有电机、冷却系统、刀具三个，其工作高稳定性和可靠性是数控车床加工中心精度以及效率的保证。 [关键词]数控车床；数控加工中心；电主轴；结构设计

中图分类号：TH 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0009-01

数控加工中心是数控铣床的发展产物，不同之处在于能够自动交换加工工具，实现在一次装夹过程中进行多功能加工[1]。电主轴是数控加工中心近年来新出现的技术，能够将机床主轴和电机两者融为一体，其结构和性能直接决定数控加工中心的性能。电主轴是将电机直接装在主轴上，不再使用传统皮带、齿轮、联轴器进行传动，直接利用电极驱动主轴，实现零传动[2]。目前，我国生产高速电主轴的水平与国际还有很大差距，尤其是其工作高稳定性和可靠性，严重影响数控加工中心的工作效率和质量。因此很多学者致力于对国产电主轴的试验和测试分析上，希望能找到影响其工作高稳定性和可靠性的主要原因和国内设计存在哪些缺陷，并在今后设计中加以改正，提高国内数控加工中心电主轴设计水平[3]。本文通过对电机、冷却系统、刀具三个部分进行设计分析，来达到对中心主轴结构设计的目的。 1.国内外电主轴技术现状

我国近几年随着机床行业和制造业的发展，电主轴的设计也呈现出快速发展趋势。目前我国电主轴转速已达到240000rpm，广泛应用于高数数控加工中心。但是电主轴工作性能和精度等方面与其他国家还存在很大差距，国内高速、高效电主轴仍需要从国外进口[4]。国外电主轴转速可达到300000rpm，而且转矩低于国外两倍左右，关键技术指标也处于低下水平。 2.电主轴结构、工作原理

电主轴常见布局就是点击位于主轴两个轴承之间，其主要结构包括刀具夹紧系统、电机和冷却系统。刀具夹紧系统位于主轴轴端，轴端形状取决于机床类型和刀具安装形式，冷却系统