[00805538]大功率高刚度电主轴关键技术研究与应用

应用领域和技术原理：电主轴作为一套独立完整的功能部件，是高速电动机和精密主轴的有机结合体，其不仅能使主轴直接产生电磁转矩而具有低损耗、长寿命的特点，而且还具有高精度、高转速、低振动、低噪音等优良的机械特性，是数控机床的关键部件。随着高速机床的迅猛发展和技术进步以及市场的需求，电主轴以其优良的品质在更多领域内得到广泛应用。其发展趋势一方面向高、超高速，大功率方向发展；另一方面向低速大扭矩方向发展。性能指标：该项目对电主轴轴承支承及预紧技术、轴上零件连接技术、动平衡技术、轴端设计技术、冷却与润滑技术等关键技术进行了分析与研究，并设计出一种大功率高刚度两用电主轴。该电主轴可应用于两种工况－车削和磨削，主要性能指标如下：(1)转速：1500-8000rpm，转速范围在1500-4500rpm时，为恒转矩输出；转速范围在4500-8000rpm时，为恒功率输出。额定转速：4500rpm。(2)额定功率为30kW；额定转矩：64N·m。(3)振动：振动速度不大于1.0m/s。(4)温升：空载运转，温度达到稳定后，温升不超过30℃。(5)精度：径向跳动：0.003mm；轴向窜动：0.003mm；转轴后伸端径向跳动0.008mm。(6)噪音：不大于78d B(A)。与国外同类技术比较：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，与国外产品比较，该产品达到了国外同类电主轴的性能指标，可以替代国外产品，但价格只有国外产品的六分之一。成果的创造性、先进性：(1)刀具连接提供了两种连接形式，一种是采用标准的车床卡盘连接方式，即1：4的外锥面，同时端面有螺纹孔；另一种是内锥孔加螺纹孔的连接方式。这种连接方式扩大了电主轴的使用范围，既可作磨削电主轴，也可作车床用电主轴。(2)主轴轴承采用油气润滑，每个轴承均有单独喷嘴。能保证轴承的各个不同部位既不缺润滑油，又不会因润滑油过量而造成更大的温升，同时流动的空气还能带走轴承高速运行时产生部分热量，这对主轴精度的保证、发热量的控制、切削性能的提高有良好的效果。(3)电主轴采用螺旋槽外循环冷却系统。在电主轴的定子外面加一带螺旋槽的外套，极大的增加了冷却面积，也使得水循环更加充分。冷却液不断在螺旋槽中流动，把电主轴的热量及时迅速地带走。起到了良好的冷却效果，保证了电主轴的稳定运行。