数控车床高精密电主轴结构.doc
《数控车床高精密电主轴结构.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数控车床高精密电主轴结构.doc(37页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 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 摘 要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,
2、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AbstractThe designs and working principle of electric spindles 、bearing technical as well as crucial technology and so on w
3、as 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 oper
4、ation 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 netwo
5、rk 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 reasonabl
6、e 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 o
7、ut 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 reque
8、st. Keywords: Electrical main shaft,Stator,Rotor ,Crucial technology ,Dynamic balancing目 录摘要.ABSTRACT .第1章 电主轴概述11.1 电主轴工作原理11.2 电主轴的主要参数21.2.1 电主轴主要参数21.2.2 电主轴优点21.3 电主轴装配注意问题31.3.1 轴承的安装31.3.2 电主轴装配顺序及工时41.3.3 几个部位的修配5第2章 电主轴轴的设计62.1 电主轴轴的设计62.1.1 电主轴的参数62.1.2 电主轴轴材料的选择62.1.3 轴的结构设计82.1.4 轴的校核102
9、.2 电主轴轴端的设计152.3 电主轴过盈联结装置的设计16第3章 电主轴轴承技术173.1 电主轴轴承的选择173.1.1 类型的选择173.1.2 轴承的工况分析183.2 电主轴轴承的校核计算193.2.1 滚动轴承寿命计算193.2.2 电主轴轴承静载荷及极限转速203.3 电主轴轴承的组合设计213.3.1 支承端结构形式213.3.2 轴承的配合223.3.3 轴承座的刚度与同轴度223.3.4 轴承的润滑22第4章 电主轴关键技术234.1 电主轴润滑技术234.2 热源分析及冷却234.3 电主轴轴的动平衡244.3.1 动平衡机原理244.3.2 平衡机的使用244.4 电
10、主轴的运动控制25致 谢27参考文献28第1章 电主轴概述1.1 电主轴工作原理 高速电主轴电机的绕组相位互差120,通以三相交流电后,三相绕组各自形成一个正弦交变磁场,这三个对称的交变磁场互相迭加,合成一个强度不变,磁极朝一定方向恒速旋转的磁场,磁场转速就是电主轴的同步转速。异步电动机的同步转速n由输入电机定子绕组电流的频率f和电机定子的极对数P决定(n=60f/p)。电主轴就是利用变换输入电动机定子绕组的电流的频率和激磁电压来获得各种转速。在加速和制动过程中,通过改变频率进行加减速,以免电机温升过高。由于电机旋转磁场的方向取决于输入定子三相交流电的相序,故改变电主轴输入电流的相序,便可改变
11、电主轴的旋转方向。 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,它与直线电机技术、高速刀具技术一起,将会把高速加工推向一个新时代。 电主轴是一套组件,它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。电主轴所融合的技术: 高速轴承技术:电主轴通常采用复合陶瓷轴承,耐磨耐热,寿命是传统轴承的几倍;有时也采用电磁悬浮轴承或静压轴承,内外圈不接触,理论上寿命无限。 高速电机技术:电主轴是电动机与
12、主轴融合在一起的产物,电动机的转子即为主轴的旋转部分,理论上可以把电主轴看作一台高速电动机。关键技术是高速度下的动平衡; 润滑:电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑;也可以采用脂润滑,但相应的速度要打折扣。所谓定时,就是每隔一定的时间间隔注一次油。所谓定量,就是通过一个叫定量阀的器件,精确地控制每次润滑油的油量。而油气润滑,指的是润滑油在压缩空气的携带下,被吹入陶瓷轴承。油量控制很重要,太少,起不到润滑作用;太多,在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。 冷却装置:为了尽快给高速运行的电主轴散热,通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂,冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。 内置脉冲编码器:为了实现自动换刀
13、以及刚性攻螺纹,电主轴内置一脉冲编码器,以实现准确的相角控制以及与进给的配合。 自动换刀装置:为了应用于加工中心,电主轴配备了自动换刀装置,包括碟形簧、拉刀油缸等; 高速刀具的装卡方式:广为熟悉的BT、ISO刀具,已被实践证明不适合于高速加工。这种情况下出现了HSK、SKI等高速刀具。 高频变频装置: 要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速,必须用一高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动机,变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹。1.2 电主轴的主要参数1.2.1 电主轴主要参数电主轴的主要参数有:(1)主轴最高转速和恒功率转速范围。(2)主轴的额定功率和最大扭矩。(3)主轴前轴颈直径和前后
14、轴承的跨距等。其中主轴最高转速、前轴颈直径和额定功率是基本参数。电主轴通常装备在高速加工中心上,在设计电主轴时要根据用户的工艺要求,采用典型零件统计分析的方法来确定这些参数。机床厂对同一尺寸规格的高速机床,一般会分两大类型,即“高速型”和“高刚度型”分别进行设计。前者主要用于航空、航天等工业加工轻合金、复合材料和铸铁等零件:后者主要用于模具制造、汽车工业中高强度钢或耐热合金等难加工材料和钢件的高效加工。在设计电主轴时,还要注意选择有较好扭矩功率特性和有足够宽调速范围的变频电动机及其控制模块。1.2.2 电主轴优点 一般说来 ,高速机床都是数控机床和精密机床 ,其传动结构的最大特点是实现了机床的
15、“零传动”。从机床的主传动系统来看 ,这种传动方式取消了从主电动机到主轴之间一切中间的机械传动环节 (如皮带、齿轮、离合器等 ) ,实现了主电动机与机床主轴的一体化。这种传动方式有以下优点 :(1)机械结构最为简单 传动惯量小 ,因而快速响应性好 ,能实现极高的速度、加 (减 )速度和定角度的快速准停 (C轴控制 )。(2)采用交流变频调速和矢量控制的电气驱动技术 ,输出功率大 ,调速范围宽。有比较理想的扭矩功率特性 (图1-1右) ,一次装夹既可实现粗加工又可进行高速精加工。 图1-1 扭矩功率特性 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(
16、C轴控制),调速范围宽。不同类型输出功率相差较大,高速加工机床主轴需要在极短的时间内实现升降速,并在指定 位置快速准停。这就需要主轴有很高的角减速度和角加速度。如果通过皮带等中间环节,不仅会在高速状态下打滑、产生振动和噪音,而且增加转动惯量,给机床快速准停造成很大困难。目前,多数高速机床主轴采用内装式主轴电机一体化的主轴单元,即所谓内装式电机主轴,简称“电主轴”。它采用无外壳电机,将带有冷却套的电机定子装配 在主轴单元的壳体内,转子和机床主轴的旋转部件做成一体,主轴的变速范围完全由变频交流电机控制,使变频电机和机床主轴合二为一。高速电主轴结构特点高速电主轴要获得好的动态性能和使用寿命,必须对高
17、速电主轴各个部分进行精心设计和制造。 它按应用于不同机床中分为 :钻铣主轴、加工中心主轴、雕刻机主轴、磨床用电主轴等。1.3 电主轴装配注意问题1.3.1 轴承的安装1.安装 轴承属于精密的机械部件,在安装前请勿打开包装,避免生锈。对已经脂润滑的轴承及双侧具油封或防尘盖,密封圈轴承可直接安装,不必清洗。 轴承的安装过程中,必须掌握一个原则,即只能通过相应套圈来传递安装力或力矩。 (1) 压入配合 轴承内圈与轴是紧配合,外圈与轴承座孔是较松配合时,可用压力机将轴承先压装在轴上,然后将轴连同轴承一起装入轴承座孔内,压装时在轴承内圈端面上,垫一软金属材料做的装配套管(铜或软钢)。 轴承外圈与轴承座孔
18、紧配合,内圈与轴为较松配合时,可将轴承先压入轴承座孔内,这时装配套管的外径应略小于座孔的直径。 如果轴承套圈与轴及座孔都是紧配合时,安装时内圈和外圈要同时压入轴和座孔,装配套管的结构应能同时压紧轴承内圈和外圈的端面。(2) 加热配合 通过加热轴承或轴承座,利用热膨胀将紧配合转变为松配合的安装方法。是一种常用和省力的安装方法。此法适于过盈量较大的轴承的安装,热装前把轴承或可分离型轴承的套圈放入油箱中均匀加热80-100,然后从油中取出尽快装到轴上,为防止冷却后内圈端面和轴肩贴合不紧,轴承冷却后可以再进行轴向紧固。轴承外圈与轻金属制的轴承座紧配合时,采用加热轴承座的热装方法,可以避免配合面受到擦伤
19、。 用油箱加热轴承时,在距箱底一定距离处应有一网栅,用钩子吊着轴承,轴承不能放到箱底上,以防沉杂质进入轴承内或不均匀的加热,油箱中必须有温度计,严格控制油温不得超过100,以防止发生回火效应,使套圈的硬度降低。 推力轴承的轴圈与轴的配合一般为过渡配合,座圈与轴承座孔的配合一般为间隙配合,因此这种轴承较易安装,双向推力轴承的中轴圈应在轴上固定,以防止相对于轴转动。 轴承的安装方法,一般情况下是轴旋转的情况居多,因此内圈与轴的配合为过赢配合,轴承外圈与轴承室的配合为间隙配合。 轴承安装好后要进行检查,应保证轴承安装到位,旋转灵活,无卡滞现象,如轴承安装不当,会使轴承温度迅速上升而损坏,发生轴承卡死
20、断裂等重大事故。 2.轴承的使用和保管 (1)在轴承使用时,保持周围环境的洁净,不要粘上手汗和污物。规定由熟悉轴承的人员使用,特别需要小心伤、压痕、欠损等。为保证轴承的使用性能,应根椐设备的作业标准,定期对轴承进行维护、保养和检修,内容包括监控运行状态、补充润滑剂、定期拆卸检查。 (2)轴承不得直接在地上储存(需离地30cm以上),避免直射光线和阴冷的墙壁。为了防止生锈,保管在温度20左右、湿度65以下的环境中,轴承放置在酸性空气中,容易生锈、变色,要用手套、木棉回丝擦拭轴承、轴、外壳,垃圾进入轴承内部和配合部分是发生异常的原因,因此需要注意。1.3.2 电主轴装配顺序及工时 1. 配隔垫 0
21、:20 2. 清洗壳体,油路 0:40 3. 试水套,清孔 0:24 4. 入定子 0:30 5. 动平衡 1:00 6. 装轴 4:00 7. 拉轴,调试,打字 8. 接打件,焊插座 1:10 9. 包装可见,其中用时最长的是装轴,因为轴的某些精度就的靠装配来保证的。其次是动平衡。高速轴的动平衡一定要做好,否则轴的旋转精度没法保证。1.3.3 几个部位的修配一般修配的零件尺寸为尺寸链中的封闭环。在车床所用电主轴170YGC10D中的修配部位主要是前小盖的高度尺寸。第2章 电主轴轴的设计本设计参考的是无锡阳光精机有限公司生产的170YGC10D型车床电主轴,根据设计任务加以改进。2.1 电主轴
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数控车床 精密 主轴 结构
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精***】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精***】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。