文档介绍：毕业论文
题目数控主轴部分与维修
专业数控加工与维护工程
班级
学生
指导教师
西安工业大学函授部
二 0 0 九年
摘要
数控机床将高效、高精度和高柔性集为一体。同时为了得到高生产率,以及为了提高加工精度,高速的加工技术也越来越收到业内的重视。
超高速数控机床是实现超高速加工的物质基础,而高速主轴又是超高速数控机床的“核心”部件,它的性能直接决定了机床的超高速加工性能,它不但要求较高的速度精度,而且要求连续输出的高转矩能力和非常宽的恒功率运行范围。因此,具备相应的高转速和高精度、高速精密和高效率特性的数控机床电主轴应运而生。电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等优点,并可改善机床的动平衡,避免振动、污染和噪声,它在超高速切削机床上得到了广泛的应用。美国、德国、日本、瑞士、意大利等工业发达国家,都在高速数控机床上广泛采用了电主轴结构。
电主轴的出现,很好的适应了超高速加工的要求,并将逐步取代传统的机床主轴系统。不同的电机应用于电主轴驱动有各自的优劣,具体的情况由加工对象决定。永磁同步电机转矩密度高,转动惯量小,动态响应特性更好,但是永磁同步电机弱磁问题始终较难解决,而且主轴电机功率要求较高,用永磁同步电机的稀土材料成本过高。其他二种磁阻电机具有较高的性价比和独特的性能优势,但目前还处于研究阶段,实际的应用较少。
当前的高速电主轴,几乎都是内置异步交流感应电动机。异步型电主轴的优点是结构较简单,制造工艺相对成熟和安装方便,特别是可以更大限度地减弱磁场,易于实现高速化。虽然矢量控制、直接转矩控制需精确计算磁通矢量位置,存在计算量大的问题,但随着具有高速运算能力功能强大的dsp、risc微处理器的应用,各种现代控制理论算法如自适应控制、kalman滤波算法已经能够实时实现,能精确地计算出磁通矢量的位置,完成闭环磁通控制。低速抖动、对参数变化敏感等异步电机的缺点将被弱化,以实现高性能的主轴驱动。所以现阶段异步交流感应电机仍将是实况机床电主轴的主要机型。
关键词:主轴发展主轴驱动主轴部件主轴维修
目录
第一章主轴的发展 3
电主轴结构及工作原理 3
国内外电主轴技术与发展趋势 3
电主轴常用电机 4
第二章主轴部件 6
对主轴驱动的要求 6
主轴驱动装置和主轴部件 6
数控机床主轴 7
主轴的支承方式 9
数控机床主轴的密封与润滑 13
数控机床典型主轴部件 14
第三章主轴维修 17
17
17
18
18
19
总结 20
致谢 21
参考文献 22
主轴的发展
数控机床将高效、高精度和高柔性集为一体。同时为了得到高生产率,以及为了提高加工精度,高速的加工技术也越来越收到业内的重视。
超高速数控机床是实现超高速加工的物质基础,而高速主轴又是超高速数控机床的“核心”部件,它的性能直接决定了机床的超高速加工性能,它不但要求较高的速度精度,而且要求连续输出的高转矩能力和非常宽的恒功率运行范围。因此,具备相应的高转速和高精度、高速精密和高效率特性的数控机床电主轴应运而生。电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等优点,并可改善机床的动平衡,避免振动、污染和噪声,它在超高速切削机床上得到了广泛的应用。美国、德国、日本、瑞士、意大利等工业发达国家,都在高速数控机床上广泛采用了电主轴结构。
电主轴结构及工作原理
主轴电动机和机床主轴合为一体的电主轴,通常采用的是交流高频电动机,故也称为“高频主轴”。图1所示为电主轴的结构简图,其主要特征是将电动机内置于主轴内部直接驱动主轴,实现电动机、主轴一体化的功能。
图1 电主轴机构简图
与传统机床主轴相比,电主轴具有如下特点:
主轴由内装式电动机直接驱动,省去了中间传动环节,具有结构紧凑、机械效率高、噪声低、振动小和精度高等特点;
采用交流变频调速和矢量控制,输出功率大,调整范围宽,功率转矩特性好;
机械结构简单,转动惯量小,可实现很高的速度和加速度及定角度的快速准停;
电主轴更容易实现高速化,其动态精度和动态稳定性更好;
由于没有中间传动环节的外力作用,主轴运行更平稳,使主轴轴承寿命得到延长。
国内外电主轴技术与发展趋势
电主轴最早是用在磨床上,后来才发展到加工中心。强大的精密机械工业不断提出要求,使电主轴的功率和品质都不断得到提高。目前电主轴最大转速可达200000r/min,直径范围33