1、心力，通常有减少滚珠直径如已经标准化的系列主轴轴承和选用轻质材料制造滚珠这两种方法。减少滚珠直径会降低轴承的刚度，而且会使轴承结构变得复杂，而后者相对来说是更可取的，采用氮化硅陶瓷材料代替钢制成滚动体，而其他部分仍采用钢作为材料的滚动轴承，称之为混合陶瓷轴承，简称陶瓷轴承。工程陶瓷材料耐热耐腐蚀和耐磨性能优异,而且重量轻，可以适应高速电主轴轴承的严酷工作环境。与普通钢制滚动轴承相比，混合陶瓷轴承有以下优点质量轻刚性好线性膨胀系数低硬度高耐高温绝缘等。与同精度等级同规格钢质滚动轴承相对比,虽然陶瓷轴承价格约为后者的.倍，但可提高的速度，温升降低，寿命是后者的倍，陶瓷滚动轴承的最高工作极限•值可高达.。另外，由于陶瓷材料性能的特殊，陶瓷轴承可采用小直径滚珠高密度排列的结构形式，在提高其动态载荷性能的同时还可以减小轴承宽度，节省材料。由此可见混合陶瓷轴承性能卓越，性价比较高，综合来看，具有较高的社会。

2、选择合理的跨距是主轴组件设计中个相当重要的问题。跨距的选择对电主轴的影响是双向的，如果较小，则轴承的变形会对主轴前端的位置产生较大的影响如果过大，则主轴会产生较大的变形。在对轴进行设计时，支撑跨距应在合理跨距范围之内，如果结构上不允许，则需对相关参数进行重新设计。对电主轴而言，支承跨距跟轴承刚度有直接的短息，所以首先确定轴承的型号并进行刚度计算。轴承的选型轴承的刚度对支撑跨距有较大的影响，因此首先选择轴承的类型和型号。根据第二章对轴承的探讨，轴承都选用级混合陶瓷轴承，采用油气润滑的方式，前端为双联配置的的角接触球轴承，后端为双联配置的圆柱滚子轴承。结合本设计的实际情况，选择日本公司的作为前端轴承，作为后端轴承，其最高速度在合适的润滑及散热条件下分别可达到和。轴承的刚度计算在已知轴向预紧力的前提下，前轴承的径向刚度可按下式求出式中轴承滚动体的数目接触角滚动体直径混合陶瓷况等多种条件影响，所以确定。

3、实现工作性能的最优化。磁悬浮支承电主轴的缺点是需要辅助支承额外的传感器和控制系统，机械结构复杂发热问题更突出,必须有很好的冷却系统价格昂贵,通常是普通电主轴的两倍。所以目前磁悬浮电主轴的实际应用并不是很多，但它是种很有发展前途的电主轴，随着相关技术的不断发展，其成本的不断降低和性能的不断提高，会在实际生产中得到越来越广泛的应用。滚动轴承滚动轴承具有刚度高高速性能好结构简单紧凑标准化程度高品种规格繁多便于维修更换等优点,因而在电主轴中得到最广泛的应用。但是随着高速机床技术水平的发展，电主轴的速度和功率较以往有很大的提高，使用环境和条件与过去相比更加苛刻和复杂,普通的滚动轴承已逐渐不能适应使用要求。滚珠离心力的大小与轴承转速的平方成正比关系,滚珠陀螺力矩与轴承转速和自转速度成正比关系，轴承在高速运行时，滚珠产生的巨大陀螺力矩和离心力会加剧轴承的磨损和温升，导致轴承使用寿命的降低。要想减小陀螺力矩和。

4、主轴材料泊松比，.安全因子，取主轴的转矩，由前可知.•配合表面的摩擦系数，此处取.主轴材料的弹性模量，查表后取.配合面的接触长度，电机转子的内孔半径，电机转子的内外径比，.主轴的内外径比，.整体过盈量，由上面的式子可以看出，动态分量的值与转速的平方成正比，主要由离心力确定，因此在转速较低时，动态分量相对来说很小，可以忽略不计，主轴的过盈量主要由静态分量来确定，而在较高转速时，主轴和转子会因离心力的作用产生膨胀，过盈量会有较大变化，因此主要由动态部分确定。静态分量最小值.动态分量最小值.故而,圆整为微米。，取主轴平均外径，.，代入公式得.取主轴外圆平均直径，前轴承处的直径，后轴承处的直径。.内孔直径查阅机床设计手册，取.悬伸量悬伸量对整个系统的刚度影响非常大，在满足刀具安装轴端设计以及轴承选型的前提下，尽可能缩小悬伸量的大小，此处初选为。.支撑跨距最佳支撑跨距可以实现主轴部件的最大静刚度，因此，。

5、恒温车间的日渐广泛，也得到越来越多的应用。空气强制冷却的原理是在电主轴外壳和电机定子之间设置个强制对流通道，线圈产生的热量通过热传导进入到强制对流区，经过强制冷却气流的热交换，把热量带到周围的空气中，从而实现电主轴的恒温工作。根据实际情况，本设计采用液体冷却，于机壳上开个专门用于通冷却液的通道，实际见图纸。高速电主轴的电机设计.电机选型对电机性能的需求本设计所设计的高速电主轴，要保证能够在持续高速状态下工作，承受较大的切削力和轴向力，并保证在这工况下运转的可靠性和使用寿命，因而对电机有吐过要求与主轴的设计要求相匹配，详细的参数见设计说明书第章要求有较好的控制性能，因为主轴系统常处于启动加减速制动急停等复杂工况下运转，对电机的控制性能要求较高启动和制动时要求精确可靠，正常工作时要求速度波动小运转平稳抗干扰能力强要求有较好的散热性能，因为主轴系统处于高速高转矩高控和智能反应，具有极高的可控性，可以。

6、和经济效益，所以其在高速电主轴方面应用日益广泛，已逐渐取代传统的钢制轴承成为电主轴的主流配置，本设计的前后支承都采用混合陶瓷轴承。轴承的布置与预紧轴承的布置形式应根据电主轴的使用工况来选择，在本研究中，需满足高速加工中心大转速高刚度大功率高负载的要求。为保证主轴的刚度，同时具有相应的高速特性，主轴的整体支承结构可采用端轴向固定端轴向游动的方式，其中主轴前端为固定端，后端为游动端，采用这种布置形式，可以较好的适应主轴向后热伸长的需要，同时具有较高的刚度和较好的高速性能在产品的质量种类方面，还是在产品的性能标准化等方面与发达国家仍然存在不小的查均。目前国产的高转速高精度数控机床所应用的电主轴，仍然主要从国外进口。与国外的先进产品相比，国内产品主要存在如下差距转速较低输出转矩较低我国的陶瓷球轴承无论从产量和质量都不稳定，工作寿命短性能差，大多依赖进口国外普遍采用高效而环保的油气润滑，而我国大多仍使用。

7、想的供油量相对较难，只能尽量靠近合理的范围，根据相关文献的介绍，对于超高速电主轴轴承，所需要的润滑油供油量需根据轴承形式油路设计状况和油品特性，由经验和试验确定。为了根据实际需要精确控制前后轴承的分配油量，从结构上可以采取如下措施前后喷油口的截面积和小于进气口截面积喷油孔的喷射角与轴线大约成，便于直接把润滑油喷射到轴承工作区根据前后轴承实际需要的不同，将配油环上的喷油孔设计成不同的大小。油气润滑的润滑油的选用润滑油是以极为精细的方式定量供给于轴承，对于润滑油的种类粘度耐磨性耐高温稳定性和油品有较高的要求。般选用粘度为的导轨油，尽量不要使用以下的润滑油，重载条件下还应考虑选用含耐高压添加剂的润滑油，同时禁止使用含有二硫化钼的润滑油，因为其中的二硫化钼会停留在喷嘴处，阻塞喷嘴，同时二硫化钼会增加轴承内部零件表面的粗糙度，加剧磨损。根据相关研究资料，陶瓷球轴承的磨损机理主要是磨料磨损与化学腐蚀磨损，。

8、技术是电主轴研究领域的关键技术之，润滑冷却效果的好坏，将直接决定轴承的发热承载工作转速和使用寿命，从而影响电主轴的刚度精度最高转速和使用寿命，因此有必要对高速电主轴轴承的润滑冷却技术进行详细研究。轴承类型的选择静压轴承静压轴承是种利用压力泵将润滑剂强行泵入轴承和轴之间的微小，这说明高速切削比常规切削轻快，两者的机理也不同。高速切削速度比常规切削速度几乎高出个数量级，正是萨洛蒙理论的出现，才得以使高速切削在理论上成为可能。高速加工是种不增加设别数量而大幅度提高加工效率的技术，其切削速度范围与工件材料的种类加工方式有关。高速切削技术的特点及应用高速加工能显著地提高生产率和降低生产成本，是项非常有前景的先进制造技术。高速切削具有以下优点切削速度和进给速度可以同时成倍数的提高，是的机床空行程速度大幅提高，大大减少了空运行时间，从而极大的提高了机床的生产率在切削速度达到定值后，切削力可降低以上，尤其是径。

9、抗磨液压油具有较好的减摩抗磨性能，且适合在各种载荷下工作，是陶瓷球轴承较为理想的润滑油，因此本设计拟采用抗磨液压油作为轴承的润滑油。.冷却系统的设计电主轴的热源分析高速电主轴的主要热源主要由以下两个部分组成内装电动机的发热，其三分之二热由定子产生，主要体现为通电绕组的铜损，其他的三分之来自于转子，主要体现为铁芯的铁损和谐波损耗陶瓷球轴承的发热，在高速机床电主轴系统中，轴承的运转速度极高，摩擦产生的热量和对润滑油的搅动将对电主轴造成定的温升。冷却方式的选择液体冷却液体冷却是指根据电主轴需要的冷却强度，在外围配备相应的冷却机水冷机或油冷机，通过调节冷却机输出的流量和压力来控制主轴的温升，而冷却机的选用应根据电主轴在最高转速和额定转速工况下所需要的冷却能力来确定。这种冷却方式的优点是设计简单可靠，冷却效果较为明显，缺点是对轴芯的冷却效果较差，冷却机成本较高。气体强制冷却空气强制冷却具有无污染特性，随。

10、和临界转速，从而能在更高的运转速度下保持稳定运转，安全性也很高。这种布局形式优点在于主轴单元的轴向尺寸较短，刚度较高，而由于电动机布置在系统的内部，散热条件较差，还需要设计套高效稳定的冷却系统电动机安装在后轴承之后在这布局形式中，主轴和电动机沿轴向串联安装，轴向尺寸较大，从而使得刚度较小，但径向尺寸小，非常轻便，适用于小型的数控机床。同时由于电动机安装在后轴承之后，散热条件优良。本设计所设计的电主轴要求能在高速高功率和高转矩的工况下工作，为达到较高的加工质量加工精度和主轴系统刚度，故而采用前述的第种布置形式。.轴承及其润滑技术概述轴承是决定电主轴寿命和负载大小的关键部件。电主轴的轴承应满足高速转动的要求,具有较高的回转精度和较低的温升,同时具有尽可能高的轴向和径向精度足够的承载能力等。根据目前国内外对此的研究现状，电主轴可采用的轴承类型有静压轴承动静压混合轴承磁悬浮轴承和滚动轴承等。轴承润滑冷。

11、向切削力的大幅减少，特别有利于薄壁类和薄板类等刚性较差的零件的高速精密加工高速加工中工件热变形的可能性减小。在高速切削时，切削的切除产生在极端的瞬间，甚至更多的切削热未及传递给工件，就被切削飞速带走，可基本上保持加工冷态，这非常有利于加工对温度和热变形十分敏感的零件，特别适用于加工镁合金零件高速切削时，由于切削机理的变化，加工更为平稳，由震动产生的加工误差更小，加工精度和加工表面质量都得到较大程度的提高。高速加工条件下，表面硬化层深度和微观组织的热损伤都有所减小，同时在加工表面残存的应力也更小，从而可以保证零件有较好的使用性能。所以高速切削不仅可以大大减少加工工序，提高加工效率，而且可以用于精密件加工和表面有特殊要求的零件的加工由于高速切削，零件的单件加工时间缩短了在亿台机床经过次装夹就能完成零件所有的粗半精精加工，提高了效率高速加工提高了零件表面粗糙度质量，免去了后续的光整加工以及部分电加工。

12、脂或油雾润滑，国内对油脂的研制很落后，大多需要进口，而油雾润滑污染严重，国外已不再使用精密装配和精密加工工艺水平差距大在电主轴产品的标准化规格化等方面的专业程度不够。.小结本章简要介绍了高速切学技术理论基础应用和发展以及高速机床的关键技术详细介绍了高速电主轴技术的发展历程及应用现状，国内外电主轴技术现状及发展趋势，国内外电主轴技术的差距，为下文关键技术的分析及设计打下基础。高速电主轴关键技术.主要技术指标根据湘潭大学毕业论文设计任务书机床高速电主轴的结构设计，所设计的机床高速电主轴主要的指标与要求如下电主轴额定功率电主轴最高转速不低于电主轴形式内藏式锥孔，要求结构简单成本低。.电主轴的整体布局设计根据电动机与轴承相对位置的不同，电主轴的正题结构布局主要有两种形式电动机安装在前后轴承之间与传统的通过齿轮皮带带动主轴进行转动相比，这种布局形式能极大的提高整个主轴系统的刚度，进而提高了系统的固有频率。

参考资料：

[1]（终稿）机床拨叉工艺规程及铣槽31H11夹具设计（全套完整有CAD）（第2355820页，发表于2022-06-25）

[2]（终稿）机床安装用起重机的设计（全套完整有CAD）（第2355819页，发表于2022-06-25）

[3]（终稿）机床上下料机械手设计（全套完整有CAD）（第2355818页，发表于2022-06-25）

[4]（终稿）机器人自动火焰切割H型钢的设计（全套完整有CAD）（第2355817页，发表于2022-06-25）

[5]本田CRV分动器设计（全套完整有CAD）（第2355814页，发表于2022-06-25）

[6]（终稿）木片输送机设计（全套完整有CAD）（第2355812页，发表于2022-06-25）

[7]木片输送机设计（全套完整有CAD）（第2355811页，发表于2022-06-25）

[8]（终稿）木片定长剪板机的设计（全套完整有CAD）（第2355810页，发表于2022-06-25）

[9]（终稿）木材刀具切削试验台进给机构设计（全套完整有CAD）（第2355808页，发表于2022-06-25）

[10]（终稿）木材刀具切削试验台整体设计（全套完整有CAD）（第2355806页，发表于2022-06-25）

[11]（终稿）木材刀具切削试验台增速机构设计（全套完整有CAD）（第2355805页，发表于2022-06-25）

[12]木工用异型槽龙门铣床液压系统改进及除尘设计（全套完整有CAD）（第2355803页，发表于2022-06-25）

[13]（终稿）木工平刨床设计（全套完整有CAD）（第2355802页，发表于2022-06-25）

[14]（终稿）曲轴零件的数控工艺及工装夹具设计（全套完整有CAD）（第2355800页，发表于2022-06-25）

[15]（终稿）曲轴零件工艺规程及工装设计（全套完整有CAD）（第2355799页，发表于2022-06-25）

[16]（终稿）曲轴轴颈圆度自动检测仪的设计（全套完整有CAD）（第2355798页，发表于2022-06-25）

[17]（终稿）曲轴轴线同轴度自动测量仪的设计（全套完整有CAD）（第2355797页，发表于2022-06-25）

[18]（终稿）曲轴箱箱体工艺及铣床夹具设计（全套完整有CAD）（第2355796页，发表于2022-06-25）

[19]（终稿）曲轴箱工艺及铣箱体分割面夹具设计（全套完整有CAD）（第2355795页，发表于2022-06-25）

[20]（终稿）曲轴的UG三维造型与实体设计（全套完整有CAD）（第2355794页，发表于2022-06-25）

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